[实用新型]一种开关电源PWM控制器的短路保护电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种开关电源PWM控制器的短路保护电路。

背景技术

PWM技术在电源领域得到了广泛应用，尤其在便携设备的适配器和充电器中可以用来控制输出电压和输出功率。

参见图1，该图为现有技术中发射极驱动PWM开关模式电源电路图。

系统包括PWM控制器100、变压器102、功率开关管124、并联电压调节器121、光耦101和由器件108、109、117、121、110和113组成的反馈回路。PWM控制器100驱动功率开关管124。

当输出电压Vout上升，光耦101输出更大的电流到连接在PWM控制器100的VCC/FB端的电容上，由此减小系统的占空比，从而减少传输到副边的能量稳定输出电压Vout。

PWM控制器100通过高压NPN功率开关管124与变压器102的原边绕组相连接。PWM控制器100控制从原边绕组传输到副边绕组的能量进而来控制输出恒定直流电压。辅助绕组通过光耦给PWM控制器100提供偏置信号和反馈信号。

参见图2，该图为现有技术中PWM控制器的功能模块图。

PWM控制器200包括启动电路201和欠电压锁定(UVLO，Under VoltageLockout)比较器203。启动电路201连接在电源VCC和发射极驱动端OUT之间。

在启动期间，从发射极驱动端OUT流入的启动电流经启动电路201对连接VCC的电容充电。当VCC电压高于UVLO比较器203的上限电压阈值时，UVLO比较器203输出高电平信号，断开OUT和VCC之间的充电通路，同时使HICCUP比较器213开始工作，结束启动过程。

系统启动后，PWM控制器开始正常工作，VCC同时作为PWM控制器的电源和电压反馈信号端。当系统负载电流增加，输出电压下降时，光耦101的电流下降，导致VCC的电压降低，PWM控制器调节占空比增大。当VCC电压进一步降低达到UVLO比较器203的下限电压阈值，PWM控制器将关断开关信号输出，并打开启动电路，系统重新进入启动过程。

PWM控制器还包括一个峰值电流比较器210，峰值电流比较器210在每个开关周期比较流经内部的电流。

PWM比较器205通过反馈电压和发射极电流来调节开关信号的占空比。

发射极驱动端OUT根据PWM比较器205的输出决定不同的占空比来驱动功率开关管。

现有技术中，系统短路时的输入功率限制是通过检测功率开关管关断时发射极驱动端OUT电压来实现。由分压电阻212和HICCUP比较器213在功率开关管关断期间检测发射极驱动端OUT的电压。

当在VCC电压下降到最小工作电压(UVLO下限阈值电压)前，若电路检测到发射极驱动端OUT的电压低于设定的下限阈值电压(HICCUP电压)，HICCUP比较器213输出一个低的电压信号屏蔽PWM比较器205的输出，从而关掉驱动电路和整个PWM控制器。之后系统将进入重启动的程序。这一过程称为打嗝模式，电路设定的发射极驱动端OUT的阈值电压称为系统的下限阈值电压(HICCUP电压)。

参见图3，该图为VCC和发射极驱动端OUT在打嗝模式下的电压波形。

上述系统短路保护是建立在假设变压器102辅助绕组和副边绕组耦合较理想的前提下。当其耦合性不理想时，系统短路时发射极驱动端OUT的电压将不会降到HICCUP电压。在这种条件下，只有依靠VCC电压下降到UVLO下限阈值触发欠压保护来实现短路保护。VCC从正常工作电压下降到很低的UVLO的低阈值电压，在一段相对较长时间内输出大的输出电流，这导致系统的瞬时输入功率将大大高于正常工作模式。短路系统的输入平均功率等于有脉冲输出时间段的功率乘以[Ton/(Ton+Toff)]，其中Ton是UVLO比较器203输出高电平的时间，Toff是UVLO比较器203输出低电平的时间。

参见图4，该图为VCC和发射极驱动端OUT在非HICCUP模式下的电压波形。

图3和图4的两种短路模式，系统瞬时的输入功率都由输出PWM脉冲的最大占空比决定。系统的平均输入功率由输出脉冲的时间和VCC端电容113和112充电至UVLO上限阈值电压的时间决定。