開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，包括輸入電壓采樣電路，其輸出端與電壓-電流轉(zhuǎn)換電路的電壓信號輸入端連接，電壓-電流轉(zhuǎn)換電路的電流信號輸出端、電壓比較電路的同相輸入端與電流-電壓變換用電容一端連接，電流-電壓變換用電容另一端接地，慢充快放電路與電流-電壓變換用電容并聯(lián)且其控制信號輸入端與PWM控制電路的輸出端連接，電壓比較電路的反相輸入端經(jīng)由伏秒容量設(shè)定電路與PWM控制電路的參考電壓信號輸出端連接，電壓比較電路的輸出端與PWM控制電路的反饋電壓輸入端連接。本實(shí)用新型可對變壓器伏秒容量實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)生超設(shè)定伏秒容量危險(xiǎn)，便快速實(shí)施保護(hù)，確保開關(guān)電源的安全運(yùn)行。
【專利說明】開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)電源變壓器的保護(hù)電路，尤指一種通過伏秒容量在線監(jiān)測來對開關(guān)電源中的變壓器實(shí)現(xiàn)保護(hù)的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器是開關(guān)電源中舉足輕重的關(guān)鍵器件之一，伏秒容量是保證其正常運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)。伏秒容量VT就是變壓器能夠承受的輸入電壓與時(shí)間的乘積，即VT = VX At，單位為伏?秒，V是變壓器原邊繞組兩端施加的輸入電壓，Δ t是施加輸入電壓的時(shí)間，即脈寬。伏秒容量表示電能在變壓器中存儲的能量。當(dāng)變壓器的伏秒容量一定時(shí)，輸入電壓越高，變壓器能夠承受沖擊的時(shí)間就越短，反之，輸入電壓越低，變壓器能夠承受沖擊的時(shí)間就越長。而當(dāng)工作電壓一定時(shí)，變壓器的伏秒容量越大，變壓器鐵芯中的磁通密度就越低，變壓器的鐵芯就越不容易飽和。
[0003]從實(shí)際應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)，開關(guān)電源的變壓器脈寬主要受反饋電壓的約束，而反饋電壓送到PWM控制器的VFB端要?dú)v經(jīng)若干個(gè)開關(guān)周期。所以，變壓器一旦超過它的最大伏秒容量，就會發(fā)生磁飽和，導(dǎo)致鐵芯的導(dǎo)磁率急速降低到零，繞組的電感值也接近為零，繞組的電流立即超過設(shè)定閾值，從而發(fā)生燒壞開關(guān)電路中MOS管、PWM控制器和變壓器的現(xiàn)象，致使開關(guān)電源系統(tǒng)崩潰。
[0004]由此可見，實(shí)時(shí)、快速檢測變壓器的伏秒容量是至關(guān)重要的，但是，因伏秒容量不易直觀獲得，目前，大多電源廠商只能采用離線檢測方式來獲取變壓器伏秒容量參數(shù)，例如常州同惠公司生產(chǎn)的交直 流疊加測試儀器，而這種離線檢測方式不能及時(shí)檢測得到伏秒容量，因此不能對開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)快速保護(hù)，無法保障開關(guān)電源的正常運(yùn)行。
[0005]故而，設(shè)計(jì)出一種可實(shí)時(shí)在線檢測變壓器伏秒容量來保障開關(guān)電源正常運(yùn)行的技術(shù)方案是目如急需解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，該電路可實(shí)現(xiàn)對變壓器伏秒容量的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)生變壓器伏秒容量超過設(shè)定伏秒容量的危險(xiǎn)，便快速實(shí)施保護(hù)，確保開關(guān)電源的安全運(yùn)行。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0008]一種開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，用于開關(guān)電源，該開關(guān)電源包括PWM控制電路、開關(guān)電路、變壓器，其特征在于:該開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路包括輸入電壓采樣電路，該輸入電壓采樣電路的輸出端與電壓-電流轉(zhuǎn)換電路的電壓信號輸入端連接，該電壓-電流轉(zhuǎn)換電路的電流信號輸出端、電壓比較電路的同相輸入端均與電流-電壓變換用電容的一端連接，該電流-電壓變換用電容的另一端接地，慢充快放電路與該電流-電壓變換用電容并聯(lián)，該慢充快放電路的控制信號輸入端與該P(yáng)WM控制電路的輸出端連接，該電壓比較電路的反相輸入端經(jīng)由伏秒容量設(shè)定電路與該P(yáng)WM控制電路的參考電壓信號輸出端連接，該電壓比較電路的輸出端與該P(yáng)WM控制電路的反饋電壓輸入端連接。
[0009]所述輸入電壓采樣電路由電阻、電容構(gòu)成。
[0010]所述電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包括第一運(yùn)放、第二運(yùn)放，所述輸入電壓采樣電路的輸出端經(jīng)由輸入電阻與該第一運(yùn)放的同相端連接，該第一運(yùn)放的反相端經(jīng)由接地電阻接地，該第一運(yùn)放的輸出端連接轉(zhuǎn)換電阻后分三路，第一路經(jīng)由反饋電阻與該第一運(yùn)放的反相端連接，第二路與該第二運(yùn)放的同相端連接，第三路與所述電流-電壓變換用電容不與地連接的一端連接，該第二運(yùn)放的反相端與自身的輸出端連接，該第二運(yùn)放的輸出端經(jīng)由級聯(lián)電阻與該第一運(yùn)放的同相端連接。在本實(shí)用新型中，所述輸入電阻、所述接地電阻、所述級聯(lián)電阻、所述反饋電阻的電阻值相等。
[0011]所述慢充快放電路包括P溝道MOS管，該P(yáng)溝道MOS管的漏極、柵極、源極分別與所述電流-電壓變換用電容不與地連接的一端、所述PWM控制電路的輸出端、地連接。
[0012]所述電壓比較電路包括電壓比較器，該電壓比較器的輸出端連接有小功率肖特基
二極管。
[0013]所述伏秒容量設(shè)定電路由電阻、電容構(gòu)成。
[0014]在所述開關(guān)電源中，所述PWM控制電路的輸出端經(jīng)由所述開關(guān)電路與所述變壓器的原邊接線端連接，所述變壓器的副邊接線端經(jīng)由輸出電路向外輸送出輸出電壓，該輸出電路的輸出端經(jīng)由反饋電路與所述PWM控制電路的反饋電壓輸入端連接。優(yōu)選地，所述反饋電路的輸出端連接有小功率肖特基二極管。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0016]本實(shí)用新型基于充電電壓Vc與設(shè)定電壓Vr (設(shè)定電壓Vr對應(yīng)變壓器的設(shè)定伏秒容量)的比較，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測輸入電壓Vin的變化，實(shí)現(xiàn)對變壓器伏秒容量的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)生變壓器伏秒容量超過設(shè)定伏秒容量的危險(xiǎn)，便快速實(shí)施保護(hù)，在極短時(shí)間內(nèi)切斷變壓器原邊繞組電流，把危險(xiǎn)消滅在事發(fā)之前，確保開關(guān)電源的安全運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的組成框圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路用于開關(guān)電源20，該開關(guān)電源20包括PWM控制電路21、變壓器23，如圖1所示，在開關(guān)電源20中，PWM控制電路21的輸出端經(jīng)由開關(guān)電路22與變壓器23的原邊接線端連接，變壓器23的副邊接線端經(jīng)由輸出電路24向外輸送出輸出電壓Vout，該輸出電路24的輸出端經(jīng)由反饋電路25與PWM控制電路21的反饋電壓輸入端連接，PWM控制電路21的反饋電壓輸入端用于接收反饋電壓Vb，對于已有開關(guān)電源20而言，PWM控制電路21的反饋電壓輸入端還用于接收輸入電壓Vin0
[0020]如圖2，該P(yáng)WM控制電路21可包括PWM控制器，例如圖2中示出的PWM控制器U1，該P(yáng)WM控制器Ul的OUT端、VREF端、VFB端分別作為PWM控制電路21的輸出端、參考電壓信號輸出端、反饋電壓輸入端。如圖2，該開關(guān)電路22可包括N溝道MOS管Q2，該N溝道MOS管Q2的柵極、漏極、源極分別與PWM控制電路21的輸出端、變壓器23 (Tl)的原邊接線端、地連接。圖2中未示出輸出電路24、反饋電路25的具體電路原理圖。在本實(shí)用新型中，開關(guān)電源20為本領(lǐng)域的熟知電源器件，其具體構(gòu)成并不局限于上述。
[0021]本實(shí)用新型是在已有開關(guān)電源20上進(jìn)行的改進(jìn)，如圖1所示，本實(shí)用新型開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路包括輸入電壓采樣電路11，該輸入電壓采樣電路11的輸入端用于接收輸入電壓Vin,該輸入電壓米樣電路11的輸出端與電壓-電流轉(zhuǎn)換電路12的電壓信號輸入端連接，該電壓-電流轉(zhuǎn)換電路12的電流信號輸出端、電壓比較電路15的同相輸入端均與電流-電壓變換用電容13 (即圖2中的電容Cl)的一端連接，該電流-電壓變換用電容13的另一端接地，慢充快放電路14與該電流-電壓變換用電容13并聯(lián)，該慢充快放電路14的控制信號輸入端與該P(yáng)WM控制電路21的輸出端連接，該電壓比較電路15的反相輸入端經(jīng)由伏秒容量設(shè)定電路16與該P(yáng)WM控制電路21的參考電壓信號輸出端連接，該電壓比較電路15的輸出端與該P(yáng)WM控制電路21的反饋電壓輸入端連接。
[0022]在實(shí)際設(shè)計(jì)中，輸入電壓采樣電路11可由電阻、電容構(gòu)成。如圖2，該輸入電壓采樣電路11包括電阻R1、R2、R3，電阻R3并聯(lián)有電容C3。
[0023]在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如圖2，電壓-電流轉(zhuǎn)換電路12可包括第一運(yùn)放U2A、第二運(yùn)放U3B,輸入電壓米樣電路11的輸出端經(jīng)由輸入電阻R4與該第一運(yùn)放U2A的同相端連接,該第一運(yùn)放U2A的反相端經(jīng)由接地電阻R5接地，該第一運(yùn)放U2A的輸出端連接轉(zhuǎn)換電阻R6后分三路，第一路經(jīng)由反饋電阻RlO與該第一運(yùn)放U2A的反相端連接，第二路與該第二運(yùn)放U3B的同相端連接，第三路作為電流信號輸出端而與電流-電壓變換用電容13不與地連接的一端連接，該第二運(yùn)放U3B的反相端與自身的輸出端連接，該第二運(yùn)放U3B的輸出端經(jīng)由級聯(lián)電阻R7與該第一運(yùn)放U2A的同相端連接。
[0024]如圖2，慢充快放電路14可包括小功率P溝道MOS管Q1，該P(yáng)溝道MOS管Ql的漏極、柵極、源極分別與電流-電壓變換用電容13不與地連接的一端、PWM控制電路21的輸出端、地連接。
[0025]如圖2，電壓比較電路15包括電壓比較器U4A，該電壓比較器U4A的輸出端連接有小功率肖特基二極管D1。該電壓比較器U4A的同相端、反相端、輸出端分別作為電壓比較電路15的同相輸入端、反相輸入端、輸出端，該電壓比較器U4A的同相端、反相端分別用來接收充電電壓Vc、設(shè)定電壓Vr。
[0026]在實(shí)際設(shè)計(jì)中，伏秒容量設(shè)定電路16可由電阻、電容構(gòu)成。如圖2，該伏秒容量設(shè)定電路16包括電阻R8、R9，電阻R9并聯(lián)有電容C4，基于伏秒容量設(shè)定電路16，參考電壓Vref與設(shè)定電壓Vr之間存在如下轉(zhuǎn)換關(guān)系式:
[0027]Vr = Vref X R9/ (R8+R9)。
[0028]由上述轉(zhuǎn)換關(guān)系式可知，設(shè)定電壓Vr通過選取電阻R8、R9的電阻值來實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，設(shè)定電壓Vr應(yīng)根據(jù)基于電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(反激或正激)、輸入電壓Vin范圍(決定脈沖占空比的變化范圍)和開關(guān)電源功率所確定的變壓器伏秒容量來設(shè)定，設(shè)定電壓Vr對應(yīng)變壓器23的設(shè)定伏秒容量，例如，設(shè)定伏秒容量可為最大伏秒容量。
[0029]在實(shí)際應(yīng)用中，如圖2，反饋電路25的輸出端可連接有小功率肖特基二極管D2。
[0030]在本實(shí)用新型中，小功率肖特基二極管D1、D2組成了一個(gè)二極管導(dǎo)向選擇電路。[0031]本實(shí)用新型的工作原理和過程為:
[0032]輸入電壓Vin經(jīng)電阻R1、R2、R3分壓后進(jìn)入由第一運(yùn)放U2A、第二運(yùn)放U3B組成的電壓-電流轉(zhuǎn)換電路12，實(shí)現(xiàn)電壓源到電流源的轉(zhuǎn)換。輸入電壓Vin通過電壓-電流轉(zhuǎn)換電路12轉(zhuǎn)換成電流I后對電容Cl充電。
[0033]在本實(shí)用新型中，令輸入電阻R4、接地電阻R5、級聯(lián)電阻R7、反饋電阻RlO的電阻值相等，即R4 = R5 = R7 = RlO0于是，該電壓-電流轉(zhuǎn)換電路12最終輸出的電流I由電阻R6決定，如下式I)所示。
[0034]I = Vin/R6 I)
[0035]由式I)可知，電流I與輸入電壓Vin之間成嚴(yán)格的線性關(guān)系。
[0036]因此，電流I對電容Cl充電時(shí)滿足如下式2):
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，用于開關(guān)電源，該開關(guān)電源包括PWM控制電路、開關(guān)電路、變壓器，其特征在于:該開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路包括輸入電壓采樣電路，該輸入電壓采樣電路的輸出端與電壓-電流轉(zhuǎn)換電路的電壓信號輸入端連接，該電壓-電流轉(zhuǎn)換電路的電流信號輸出端、電壓比較電路的同相輸入端均與電流-電壓變換用電容的一端連接，該電流-電壓變換用電容的另一端接地，慢充快放電路與該電流-電壓變換用電容并聯(lián)，該慢充快放電路的控制信號輸入端與該P(yáng)WM控制電路的輸出端連接，該電壓比較電路的反相輸入端經(jīng)由伏秒容量設(shè)定電路與該P(yáng)WM控制電路的參考電壓信號輸出端連接，該電壓比較電路的輸出端與該P(yáng)WM控制電路的反饋電壓輸入端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，其特征在于: 所述輸入電壓采樣電路由電阻、電容構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，其特征在于: 所述電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包括第一運(yùn)放、第二運(yùn)放，所述輸入電壓采樣電路的輸出端經(jīng)由輸入電阻與該第一運(yùn)放的同相端連接，該第一運(yùn)放的反相端經(jīng)由接地電阻接地，該第一運(yùn)放的輸出端連接轉(zhuǎn)換電阻后分三路，第一路經(jīng)由反饋電阻與該第一運(yùn)放的反相端連接，第二路與該第二運(yùn)放的同相端連接，第三路與所述電流-電壓變換用電容不與地連接的一端連接，該第二運(yùn)放的反相端與自身的輸出端連接，該第二運(yùn)放的輸出端經(jīng)由級聯(lián)電阻與該第一運(yùn)放的同相端連接。
4.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，其特征在于: 所述輸入電阻、所述接地電阻、所述級聯(lián)電阻、所述反饋電阻的電阻值相等。
5.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，其特征在于: 所述慢充快放電路包括P溝道MOS管，該P(yáng)溝道MOS管的漏極、柵極、源極分別與所述電流-電壓變換用電容不與地連接的一端、所述PWM控制電路的輸出端、地連接。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，其特征在于: 所述電壓比較電路包括電壓比較器，該電壓比較器的輸出端連接有小功率肖特基二極管。
7.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，其特征在于: 所述伏秒容量設(shè)定電路由電阻、電容構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，其特征在于: 在所述開關(guān)電源中，所述PWM控制電路的輸出端經(jīng)由所述開關(guān)電路與所述變壓器的原邊接線端連接，所述變壓器的副邊接線端經(jīng)由輸出電路向外輸送出輸出電壓，該輸出電路的輸出端經(jīng)由反饋電路與所述PWM控制電路的反饋電壓輸入端連接。
9.如權(quán)利要求8所述的開關(guān)電源變壓器伏秒容量在線監(jiān)測與保護(hù)電路，其特征在于: 所述反饋電路的輸出端連接有小功率肖特基二極管。
【文檔編號】G01R31/00GK203630246SQ201320825041
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】王如泉 申請人:北京星原豐泰電子技術(shù)股份有限公司