[发明专利]一种具限功率电源保护功能的反激式开关电源

说明书

本发明公开了一种具限功率电源保护功能的反激式开关电源，包括控制器，其具有反馈脚与驱动脚。反馈脚通过反馈电路耦接反激式开关电源的输出端。驱动脚输出脉宽调制（PWM）方波，且PWM方波在重载工作模式下的工作频率大于在轻载工作模式下的工作频率。控制器包括LPS侦测模块，其耦接反馈脚与驱动脚，LPS侦测模块用于侦测反馈脚电压是否小于电压阈值，电压阈值等于在轻载工作模式下的反馈脚电压；若反馈脚电压小于电压阈值，则再侦测PWM方波的导通时间是否大于时间阈值；以及若PWM方波的导通时间大于时间阈值，则驱动控制器停止输出PWM方波。

技术领域

本发明是关于一种反激式开关电源，且特别是关于一种具限功率电源(LimitPower Source，LPS)保护功能的反激式开关电源。

背景技术

当一开关电源在正常条件与单一故障条件下的测试都满足输出不大于8A/100W之要求时，开关电源即为一种限功率电源(LPS)。在安规标准IEC 60950里有要求资讯产品必须提供防火外壳，但是，当一资讯产品是由限功率电源(LPS)来供电时，若电子零件是安插在阻燃等级V-1以上的印刷电路板，则资讯产品可以不必提供防火外壳，也就是可以使用阻燃等级HB的外壳。阻燃等级HB的外壳材质，除了价格低外，还具备较佳的物理特性，同时容易符合环保的要求。因此，开关电源常会加入一些电路做LPS保护，以便在正常条件与单一故障条件下的测试都能满足输出不大于8A/100W的要求，进而得以使用阻燃等级HB的外壳。

单组输出的反激式开关电源，例如图1所示输出19V/2A供电给显示器。当进行开关电源的初级侧电流侦测电阻器(即电阻器Rs)短路之单一故障条件测试时，由于现有开关电源的控制器U1并没针对电阻器Rs发生短路的情况做保护，电阻器Rs短路时会使控制器U1的电流侦测脚CS侦测到的电压一直处于非常小的状态，导致控制器U1一直误判开关电源处于轻载条件，使得控制器U1的驱动脚DRI输出工作频率较低(如20KHz左右)的脉宽调制(PulseWidth Modulation，PWM)方波给功率开关Q1以减小通过变压器T1输出至负载的电能，而控制器U1的反馈脚COMP侦测到输出端OUT反馈回来的电压也会处于轻载时的低电压状态。当电阻器Rs未短路且负载较重时，控制器U1的驱动脚DRI会输出工作频率较高(如65KHz左右)的PWM方波给功率开关Q1以增加通过变压器T1输出至负载的电能，而控制器U1的反馈脚COMP电压也会处于重载时的高电压状态。此外，PWM方波的工作频率(以F表示)的倒数即为工作周期(以T表示)，每一工作周期T由导通时间(以Ton表示)与断开时间(以Toff表示)所组成，于导通时间Ton内控制功率开关Q1导通，并在断开时间Toff内控制功率开关Q1断开。电阻器Rs短路时PWM方波的工作频率F较低，即工作周期T较长，故功率开关Q1的导通时间Ton也会较长。下面表1为本公司现有的其中一型号电源板上的反激式开关电源在正常条件与电阻器Rs短路之单一故障条件下的测试结果。

【表1】

导通时间Ton越长，变压器T1的初级侧绕组Np所产生的电流越大。在功率开关Q1由导通变为断开瞬间，变压器T1的辅助绕组Na与其对应的漏感以及二极管D1寄生的接面电容发生LC谐振，会产生更高的谐振电能经二极管D1的整流向电容器C1进行充电，使得电容器C1电压上升。当输出负载变大时，导通时间Ton会变大，电容器C1电压会继续上升。当电容器C1电压逹到控制器U1的供电脚VCC内部过电压保护(Over Voltage Protection，OVP)之保护点时，控制器U1启动保护功能而不工作。因此，单组输出的反激式开关电源通过控制器U1的供电脚VCC内部的OVP功能来附带做LPS保护。

然而，单组输出的反激式开关电源通过控制器U1的供电脚VCC内部的OVP功能来附带做LPS保护，存在如下问题：