[发明专利]一种新型开关电源短路保护电路及其保护方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种新型开关电源短路保护电路及其保护方法。

背景技术

开关电源和作为系统二次电源的DC/DC变换器广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、电子、铁路、通信、医疗电子、工业自动化设备等军民用电子系统中。在外电路发生过载或短路时，短路保护电路可减少开关电源或DC/DC变换器的输入功率，提供保护作用。在短路保护电路的作用下，可避免外电路进一步损坏，避免开关电源或DC/DC变换器因功耗过大致温度升高而损坏，保护一次电源避免其因自身短路故障而影响其他系统。隔离型开关电源或DC/DC变换器一般都具有过载或短路保护功能，按输入功率特性可分为限流型保护电路和减流型保护电路两大类。

限流型保护电路通常对开关电源或DC/DC变换器次级或初级功率回路的电流进行采样，电路的特点是输入功率随负载的增大而增大。当发生短路故障时，输入功率被限制在某一大于额定输入功率的固定值。因为开关电源或DC/DC变换器自身消耗功率较大、温度上升较快，限流型保护电路只能提供短时间保护。另外因为故障子系统消耗功率大，致使一次电源消耗功率也大，从而影响系统寿命，这在卫星、导弹等使用化学电池能源和太阳能电池能源的设备中是致命缺陷。

减流型保护电路也是对开关电源或DC/DC变换器次级或初级功率回路的电流进行采样，电路的特点是输入功率随负载的增大而增大。当发生短路故障时，输入功率下降，低于额定输入功率。限流型保护电路可对隔离型开关电源或DC/DC变换器、负载和一次电源提供一个长时间的保护。现有的减流型保护电路主要有以下三方面的不足：一是短路信号是从主功率回路进行采样，功耗大；二是电路结构复杂、元器件多，调试困难；三是电路对环境温度敏感，使开关电源或DC/DC变换器在高低温下短路功耗差异大，甚至会导致在高低温短路故障消除后，不能制动恢复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型开关电源短路保护电路及其保护方法，将故障采样点设置在开关电源的反馈回路，大大降低了功耗。本发明不仅电路结构简单、易于调试，还具有较高的温度稳定性，短路功耗受参数漂移影响很小。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种新型开关电源短路保护电路，包括依次相连的故障采样电路、脉冲发生器电路和隔离驱动电路；所述的故障采样电路一端和开关电源反馈回路相连，另一端和脉冲发生器电路相连；所述的驱动隔离电路和开关电源端口相连。

所述的故障采样电路包括三极管T1和电阻R4；所述的三极管T1的基极连接到反馈回路，所述的三极管T1的集电极和脉冲发射器电路相连，所述的三极管T1的发射极接地；所述的电阻R4一端连接到三极管T1的基极，一端接地。

所述的脉冲发生器电路包括施密特触发器Q1、电阻R1、电阻R2、二极管D1和电容C1；所述的施密特触发器Q1一个输入端通过电阻R3连接电源VCC，另一个输入端通过电容C1接地；所述的电阻R1一端连接到二极管D1的阴极，另一端经电容C1接地；所述的电阻R2一端连接到施密特触发器的输出端，另一端经电容C1接地；所述的二极管D1二极管的阳极连接到施密特触发器Q1的输出端。

所述的隔离驱动电路包括非门Q2、与非门Q3和二极管D2；所述的非门Q2输入端和施密特触发器输出端相连，输出端和与非门Q3的一个输入端相连；所述的与非门Q3的另一个输入端经电阻R3连接到电源VCC，输出端连接到二极管D2的阴极；所述的二极管D2的阳极连接到开关电源端口。

所述的隔离驱动电路包括非门Q2、电阻R6和三极管T2；所述的非门Q2输入端和施密特触发器输出端相连，输出端经过电阻R6和三极管T2的基极相连；所述的三极管T2的集电极连接到开关电源端口，所述的三极管T2的发射极接地。

一种新型开关电源短路保护方法，若开关电源发生负载过载或短路故障，则所述的故障采样电路可从开关电源的反馈回路采集到故障信号，并驱动所述的脉冲发生器电路工作，实现对开关电源的间歇控制；当故障解除后，则所述的故障采样电路可从开关电源的反馈回路采集到正常信号，驱动脉冲发生器电路停止工作，从而驱动开关电源自动恢复正常工作状态。

所述的保护方法具体包括：

（1）若所述的故障采样电路从开关电源的PWM误差放大器输入级采集到故障信号，则所述的故障采样电路中电阻R4两端电压降低，三极管T1截止；