[发明专利]一种具有故障保护功能的开关电源及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电路，特别地，涉及一种具有故障保护功能的开关电源。

背景技术

如今，许多电子设备均需要直流供电电压，而该直流供电电压通常来自于适配器。适配器从墙上插座(电网)获得交流电压，通过一整流桥将该交流电压转换为一不控直流电压，并通过一开关电源将该不控直流电压转换为所需的直流供电电压。

开关电源通常采用变压器或电感作为储能元件。例如在反激变换器中即采用变压器作为储能元件，一开关电耦接至变压器的原边，控制电路控制该开关的导通与关断，使能量交替地在变压器中被存储或被传递到变压器的副边。变压器的副边经过滤波器在输出电容两端产生一输出电压，该输出电压即为反激变换器的直流输出电压。直流输出电压的增大和减小与传递到负载的功率大小相关，负载增大会导致直流输出电压减小，而负载减小则会导致直流输出电压增大。通常情况下，直流输出电压被反馈至控制电路以使开关电源能补偿负载的变化。

为了使开关电源在各种故障状态下不被损坏，需要为其提供各种保护，例如过温保护、过流保护、过压保护、过载保护以及输入欠压保护等。常用的保护方法为一旦监测到开关电源工作异常，则将其立即关闭。但在某些情况下，这种保护方法会导致误操作。例如在过载保护中，通常是通过检测开关电源的输出电压来判断是否过载，若输出电压低于一阈值，则开关电源被视为过载。但在开关电源刚启动时，输出电压因尚未被建立而小于该阈值，开关电源亦会被视为过载而立即被关闭，从而导致开关电源无法正常启动。

发明内容

本发明提供一种具有故障保护功能的开关电源及其控制方法，对开关电源的持续故障状态计时，若计时超过一预设时间，则关断该开关电源中的开关，使开关电源停止工作，以达到避免误保护的目的。

一种具有故障保护功能的开关电源，包括：

储能元件，能够储存能量；

开关，电耦接至所述储能元件，在所述开关导通时所述储能元件存储能量，在所述开关关断时所述储能元件中存储的能量被传送至负载；

电压反馈电路，采样所述开关电源的输出电压，并产生与所述开关电源的输出电压相关的反馈信号；

电流采样电路，电耦接至所述开关，采样流过所述开关的电流，并产生一代表流过所述开关的电流的电流采样信号；

控制电路，电耦接于所述开关和所述反馈信号之间，产生控制信号以控制所述开关的导通与关断；

故障检测电路，电耦接至所述反馈信号，检测所述开关电源是否处于故障状态；

故障计时电路，电耦接至所述故障检测电路和所述控制电路，对持续故障状态计时，在计时超过第一预设时间时使所述控制信号关断所述开关，并屏蔽所述控制电路；

其中所述控制电路包括：

第一电容；

第一开关；

第一电流源，一端电耦接至参考电压，另一端电耦接至所述第一电容和第一开关的一端，所述第一电容和第一开关的另一端接地；

第一比较电路，电耦接至所述第一电容、所述电压反馈电路和所述第一开关，接收所述第一电容的端电压和所述反馈信号，将两者进行比较，并控制所述第一开关的导通与关断；

第二比较电路，电耦接至所述电流采样电路，接收所述电流采样信号，并将其与第一阈值进行比较；

第一逻辑电路，电耦接至所述第一比较电路和第二比较电路，在所述电流采样信号大于所述第一阈值时关断所述开关，在所述第一电容的端电压大于所述反馈信号时导通所述开关。

所述故障状态包括过载、过压、输出短路、输入欠压中的一个或几个。

若在所述控制电路被屏蔽后所述故障状态消失，所述故障计时电路释放所述控制电路，使所述控制电路重新控制所述开关。

所述故障计时电路为数字电路，并采用所述控制信号作为计数脉冲。

所述故障计时电路包括多个串联的触发器。

在所述控制电路被屏蔽第二预设时间后，所述故障计时电路释放所述控制电路，若故障状态在所述控制电路被释放后依然存在并持续所述第一预设时间，则所述故障计时电路重新屏蔽所述控制电路，如此反复，直至所述故障状态消失。

所述故障计时电路为数字电路，其计数脉冲为与所述开关的开关频率相关的信号。

所述故障计时电路采用所述第一比较电路的输出信号作为计数脉冲。

所述故障计时电路包括多个串联的触发器。

所述控制电路还包括与门和非门，所述非门的输入端电连接至所述故障计时电路，所述与门的两个输入端分别电连接至所述第一逻辑电路和所述非门的输出端，输出端输出所述控制信号。

所述第一电流源的输出电流在所述控制电路被屏蔽前后的大小不同。