[发明专利]一种过流保护电路及包含该电路的开关电源

说明书

本发明提供一种过流保护电路及包含该电路的开关电源，过流保护电路包括过流打嗝保护电路、瞬态过流保护电路、补偿电平输入端、电流检测输入端、第一控制端、第二控制端和供电端；包含本发明过流保护电路的开关电源通过过流打嗝保护电路能够在输出电流过大时将开关电源关断，并在持续一定时间后使开关电源自动恢复工作状态，即进入过流打嗝保护状态；通过瞬态过流保护电路能够实时采样电路中瞬态电流峰值，并在低至几个开关周期内触发过流保护，防止功率器件因瞬态电流过大导致的损坏，同时触发过流打嗝保护电路，使开关电源进入打嗝式过流保护状态；过流保护电路采用一个双运算放大器即可实现双电流环保护，电路简单、成本低、可靠性高。

技术领域：

本发明涉及电源电路领域，特别涉及一种过流保护电路及包含该电路的开关电源。

背景技术：

开关电源作为现代电能变换技术的核心组成部分，已被广泛应用在电力、通信、交通、工业控制等领域，开关电源相关的技术也得到举世瞩目的发展。为使开关变换器有效实现各种电能变换，并能安全、平稳的运行，就必须与其他功能模块相互配合，组成一个控制系统。开关变换器的控制方式可分为开环和闭环控制两类，常用的开环控制有前馈控制，闭环控制主要包括电压型控制、电流型控制等。

电压型控制属于单环负反馈控制，其只对输出电压采样并作为反馈信号实现闭环控制，即为电压环负反馈控制，即使输入电压或负载电流在很大范围内变化，均可保持输出电压稳定，但由于在其工作中，电源电路的电感电流或开关电流未参与控制，环路增益随输入电压变化而变化，使补偿变得更为复杂，同时任何输入电压或输出负载的变化首先必须转化为输出电压的变化，然后再经反馈环采样反馈控制调节，所以该控制方法相应速度较慢，在输入电压或输出负载跳变时，容易因控制电路响应不及时而导致功率器件瞬态电流或电压应力过大，对电源的可靠性造成一定的风险。

采用电流模式控制可避免上述问题的发生，电流模式又可分为峰值电流控制模式和平均值电流控制模式，在峰值电流控制中，直接采样电感或开关峰值电流参与控制，而平均电流控制中，电感或开关电流则先被平均后再参与控制，由于两者各自的特点，平均电流控制主要被应用于功率因数校正，而峰值电流控制模式在开关电源中的应用更为广泛。

如图1所示为一种常用峰值电流型控制开关变换器电路，以反激变换器为例， E/A为误差放大器，COMP为比较器，Vo为输出电压，Vr为参考电压，MOS管 VT为主功率开关管，在每个周期的开始，驱动转换电路输出高电平，MOS管VT 导通，变压器T原边电流ip经检测电阻Rs产生电流反馈电压Vs，输出电压Vo 与基准电压Vr比较，并经误差放大器放大后得到控制电压Ve。在开关管VT导通期间，Vs随着变压器原边电流ip的上升而增加，当Vs峰值达到Ve电平时，比较器COMP状态翻转，驱动转换电路输出变为低电平，开关管VT截止，等到下一个周期到来，驱动转换电路再次输出高电平，变换器工作进入下一个周期。

如图2所示为图1中所示变换器工作过程中开关管VT驱动电平V_G与采样电阻上电压Vs与电压环反馈电压Ve的关系示意图，在理想变换器中，以电感电流连续模式为例，在t1时刻，驱动转换电路输出高电平，开关管VT驱动电平V_G变为高电平，开关管导通，变压器T原边电流ip线性增加，采样电阻Rs上对应的电压Vs也线性增加，直到t2时刻，电流采样电压Vs增大至Ve，此时比较器 COMP输出状态翻转，驱动转换电路输出低电平，开关管VT驱动电平V_G为低电平，开关管关断，直到t3时刻到来，开关管再次导通，即t1到t3为一个完整的开关周期，t1到t2时间与t1到t3时间的比值为该开关周期开关管的导通占空比，在理想变换器中，该占空比最小值可为0，即假设在t1时刻Vs电压已等于或大于Ve，此时驱动转换电路输出低电平，在t1至t3整个开关周期内，V_G电平始终为低电平。