專利名稱：多路輸出電源及其過流檢測和保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源的過流、過壓或短路保護(hù)技術(shù)，具體是涉及一種多路輸出電源及其過流檢測和保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
目前，在業(yè)界中應(yīng)用的各種多路輸出電源雖然絕大多數(shù)在原邊有一過流取樣電阻或電流取樣互感器，在原邊過流時(shí)對(duì)電路有一定的打嗝保護(hù)作用。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于正常工作時(shí)輸入電壓一般為額定輸入電壓，各路輸出負(fù)載也不是工作在最大負(fù)載，所以當(dāng)某一路輸出出現(xiàn)過流或短路時(shí)，原邊的過流保護(hù)無法起到保護(hù)作用。因此，當(dāng)前業(yè)界在多路輸出電源(例如多路輸出輔助電源、多路輸出工業(yè)電源等)的實(shí)際應(yīng)用中，如需要保護(hù)某一路輸出使其有短路或過流保護(hù)功能時(shí)，都要另加上一定的保護(hù)電路。最典型的過流(或短路)保護(hù)電路是在所需要保護(hù)的輸出回路上串一電流取樣電阻，將取樣電阻上電壓作簡單的濾波處理后在一比較器上與一個(gè)固定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到一個(gè)所需要的保護(hù)邏輯控制電平。當(dāng)所要保護(hù)的輸出回路與電源控制芯片(如PWM等)電路不共地時(shí)，這個(gè)檢測到的邏輯電平需要通過光耦隔離后再通過一定的比較和邏輯電平轉(zhuǎn)換，控制電源控制芯片，使電源控制芯片無輸出，控制電流輸入的開關(guān)管斷開，達(dá)到保護(hù)目的。保護(hù)的方式主要有兩種，一種是打嗝保護(hù)，一種是鎖死保護(hù)。
圖1是一種現(xiàn)有典型的輸出過流保護(hù)鎖死電路，其中的r2、r3、r6和U5組成基準(zhǔn)電路，r1為電流取樣電阻，c5為電流信號(hào)濾波電容，u4為運(yùn)算放大器，u3為隔離光耦，r10、r11、c4、q1、d1、u2組成邏輯電平轉(zhuǎn)換與鎖死電路。其工作原理為正常情況下，q1集電極為高電平；當(dāng)所檢測輸出回路產(chǎn)生過流或短路故障時(shí)，r1上電壓升高，運(yùn)放u4的2腳電壓大于3腳電壓，輸出的1腳為低電平，光耦u3原邊導(dǎo)通，其副邊產(chǎn)生相應(yīng)的電流使電阻r10上電壓升高，運(yùn)放u2的3腳電壓大于2腳電壓，其輸出管腳1輸出高電平，q1導(dǎo)通，電源控制芯片u1的COMP腳被拉低，使芯片無輸出；同時(shí)由于u2運(yùn)放管腳1輸出的高電平通過d1二極管將運(yùn)放u2的3腳鎖定為高電平，故q1始終保持導(dǎo)通狀態(tài)，電源控制芯片被鎖定。需要關(guān)機(jī)待故障排除后重開機(jī)，鎖定解除，電源重新正常工作。
從上述對(duì)典型過流保護(hù)電路的分析情況可知，典型的過流保護(hù)電路有如下缺陷1、特定輸出回路的過流檢測保護(hù)電路只能檢測和保護(hù)本輸出回路的過流或短路故障。
2、在同一輸出回路，當(dāng)電流取樣電阻前級(jí)發(fā)生過流或短路故障時(shí)，如本路變壓器管腳間連錫或變壓器匝間短路時(shí)，因取樣電阻無法檢測到相應(yīng)的故障電流，故無法起到保護(hù)作用。
3、要采用電阻或電流互感器取樣電流，當(dāng)用電阻取樣時(shí)，會(huì)降低效率和增加熱損耗，同時(shí)由于負(fù)載電流變化直接影響到本路輸出穩(wěn)壓精度；當(dāng)用電流互感器取樣時(shí)，成本和體積會(huì)增加。
4、電路較復(fù)雜，成本較高，可靠性較差；特別是當(dāng)溫度范圍變寬時(shí)，對(duì)光耦和基準(zhǔn)源芯片的要求更高，成本也會(huì)增加。
5、當(dāng)需要檢測和保護(hù)的輸出回路電壓較低，不足為運(yùn)放(如圖1中的U4)提供正常電源時(shí)，還要為運(yùn)放專門設(shè)計(jì)一路電源，也可選用低壓電源的相應(yīng)芯片，但成本會(huì)增加。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服對(duì)局部電流取樣進(jìn)行過流保護(hù)的缺陷，提供一種可同時(shí)對(duì)多個(gè)輸出路進(jìn)行過流保護(hù)的多路輸出電源及其過流檢測和保護(hù)方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種多路輸出電源的過流檢測和保護(hù)方法，包括如下步驟1)對(duì)電源的除帶反饋的主路輸出以外的某路輸出的輸出電壓進(jìn)行檢測；2)將檢測到的輸出電壓與設(shè)定的保護(hù)電壓進(jìn)行比較，以判斷除被檢測輸出路以外的其他各路輸出是否出現(xiàn)異常；
3)將比較的結(jié)果輸出到電源控制芯片；4)若檢測到的輸出電壓達(dá)到或超過保護(hù)電壓，則電源控制芯片啟動(dòng)保護(hù)。
以及，一種多路輸出電源，包括具有多個(gè)輸出路的變壓器繞組、對(duì)其輸入進(jìn)行控制的電源控制芯片和電壓檢測和比較電路，所述電壓檢測和比較電路對(duì)多個(gè)輸出路中除帶反饋的主路輸出以外的某路輸出的輸出電壓進(jìn)行檢測，將檢測到的輸出電壓與設(shè)定的保護(hù)電壓進(jìn)行比較，以判斷除被檢測輸出路以外的其他各路輸出是否出現(xiàn)異常，比較結(jié)果輸出到電源控制芯片；所述電源控制芯片在檢測到的輸出電壓達(dá)到或超過保護(hù)電壓時(shí)啟動(dòng)保護(hù)。
優(yōu)選的是，所述電壓檢測和比較電路是對(duì)為電源控制芯片供電的輸出路進(jìn)行輸出電壓檢測。
或者優(yōu)選的是，所述電壓檢測和比較電路是對(duì)一額外繞制的輸出路進(jìn)行輸出電壓檢測。
所述電壓檢測和比較電路可優(yōu)選采用這樣的結(jié)構(gòu)包括穩(wěn)壓管、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、二極管和電容；穩(wěn)壓管的負(fù)極為檢測端連接被檢測的輸出路，正極接第一開關(guān)管的基極；第一開關(guān)管的射極接地，集極為比較結(jié)果輸出端接電源控制芯片；第一開關(guān)管的集極還接第二開關(guān)管的基極，第二開關(guān)管的射極接地，射極與集極之間連有電容；二極管的正負(fù)極分別連接第二開關(guān)管的集極和第一開關(guān)管的基極；第一、第二開關(guān)管的集極均連接有上拉電阻。
上述電路結(jié)構(gòu)還可包括第一電阻，第一開關(guān)管的集極經(jīng)第一電阻接第二開關(guān)管的基極。
上述電路結(jié)構(gòu)還可包括第二電阻，所述第一開關(guān)管的基極經(jīng)第二電阻接地。
所述電壓檢測和比較電路還可優(yōu)選采用這樣的結(jié)構(gòu)包括穩(wěn)壓管、開關(guān)管和電容；穩(wěn)壓管的負(fù)極為檢測端連接被檢測的輸出路，正極接開關(guān)管的基極；開關(guān)管的射極接地，集極接有上拉電阻并作為比較結(jié)果輸出端接電源控制芯片，射極與基極之間連有電容。
上述電路結(jié)構(gòu)還可包括限流電阻，所述開關(guān)管的基極經(jīng)限流電阻接地。
采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于1)本發(fā)明應(yīng)用多路輸出電源共變壓器的原理，根據(jù)將在具體實(shí)施方式
中詳細(xì)敘述的分析可知，若某路(包括帶反饋的主路)輸出過流(或短路)則其他非主路的各支路輸出電壓將超過其額定的輸出電壓范圍。根據(jù)這一原理，可通過檢測其中一路支路的輸出電壓來判斷其它支路是否發(fā)生了過流故障，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。這種方式，只需要對(duì)一路輸出進(jìn)行檢測，即可對(duì)除該路輸出外的其他所有輸出路進(jìn)行保護(hù)，避免了現(xiàn)有電流取樣檢測保護(hù)需要分別設(shè)置且只能對(duì)所保護(hù)的輸出路進(jìn)行局部保護(hù)的缺陷。
2)采用為電源控制芯片供電的輸出路作為被檢測路，由于這路電源負(fù)載電流穩(wěn)定且負(fù)載電流不大，其電壓值一般較高，所以當(dāng)其它路輸出負(fù)載電流變化時(shí)，此路輸出電壓變化量較大，便于檢測；同時(shí)由于這路輸出是給電源控制芯片供電的，選擇此路作為檢測保護(hù)電路可以直接對(duì)電源控制芯片進(jìn)行控制，不用通過光耦隔離。
3)采用額外繞制的繞組作為被檢測路，避免任選一路輸出作為保護(hù)檢測輸出路時(shí)，該路輸出自身出現(xiàn)短路時(shí)得不到保護(hù)的缺陷，這樣就可以保護(hù)包括給電源控制芯片供電的輸出路在內(nèi)的其它所有輸出路的過流情況。
4)本發(fā)明提供了兩種特別優(yōu)選的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)，分別采用鎖死保護(hù)方式和打嗝保護(hù)方式，這兩種結(jié)構(gòu)都是利用具有簡單連接關(guān)系的少量基本電路元件實(shí)現(xiàn)，使得本發(fā)明具有低成本和高可靠性的突出優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
圖1是一種現(xiàn)有典型的輸出過流保護(hù)鎖死電路示意圖。
圖2是本發(fā)明原理分析圖。
圖3是采用本發(fā)明一種優(yōu)選鎖死保護(hù)電路的多路輸出電源電路示意圖。
圖4是采用本發(fā)明一種優(yōu)選打嗝保護(hù)電路的多路輸出電源電路示意圖。
圖5是采用本發(fā)明一種可選鎖死保護(hù)電路的多路輸出電源電路示意圖。
圖6是采用本發(fā)明一種可選打嗝保護(hù)電路的多路輸出電源電路示意圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例一、一種多路輸出電源的過流檢測和保護(hù)方法，包括如下步驟1)對(duì)電源的除帶反饋的主路輸出以外的某路輸出的輸出電壓進(jìn)行檢測；2)將檢測到的輸出電壓與設(shè)定的保護(hù)電壓進(jìn)行比較，以判斷除被檢測輸出路以外的其他各路輸出是否出現(xiàn)異常；3)將比較的結(jié)果輸出到電源控制芯片；4)若檢測到的輸出電壓超過保護(hù)電壓，則電源控制芯片啟動(dòng)保護(hù)。
上述檢測和保護(hù)方法基于多路輸出電源共變壓器的原理，當(dāng)變壓器某一路輸出支路電流突然增大時(shí)，變壓器中磁能就被這一支路大量轉(zhuǎn)換后消耗了，這樣其它輸出支路所能分配到的磁能就相應(yīng)地減少，因?yàn)樵谔囟ǖ墓ぷ髦芷趦?nèi)占空比是固定的，所以其它支路所分配磁能減少就會(huì)使其輸出電壓相應(yīng)降低(包括帶反饋的主路輸出)，主路輸出的電壓降低通過反饋環(huán)節(jié)必然會(huì)使下一周期的占空比加大，如占空比加大后還不能使主路輸出維持穩(wěn)定，占空比會(huì)進(jìn)一步加大，直到占空比至最大，這樣其它輸出支路的輸出電壓也會(huì)因占空比的迅速加大而增大，直至最大；如果是主路輸出發(fā)生過流(或短路)故障，占空比會(huì)被直接調(diào)至最大；這時(shí)非主路的各支路輸出電壓(不含出故障的支路)已遠(yuǎn)超過其額定的輸出電壓范圍。根據(jù)這一原理，可通過檢測其中一路支路的輸出電壓來判斷其它支路是否發(fā)生了過流故障，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。
下面以一個(gè)n路輸出的多路輸出電源為例，來進(jìn)行分析。假設(shè)n≥3，且假設(shè)輸入電壓不變。其中第一路輸出的電壓電流分別為Vo1±ΔVo1和Io1，其中±ΔVo1為第一路電壓輸出允許的最大波動(dòng)范圍，以下類同；第二路輸出電壓電流分別為Vo2±ΔVo2和Io2，……，第n路輸出電壓電流分別為Von±ΔVon和Ion。設(shè)第一路輸出為帶反饋的主路輸出。圖2表示了當(dāng)?shù)趇路輸出電流由最小逐步變大至短路電流Ioishort(Ioishort大小與二極管正向壓降和變壓器繞組銅阻、回路線阻等有關(guān)，短路情況可包含變壓器管腳間短路和變壓器繞組匝間短路等情況)時(shí)占空比及其它輸出路的電壓變化情況的t1時(shí)刻，第i路電流Ioi(t)增加至本路輸出額定最大電流Ioi時(shí)，其余各路輸出電壓還在規(guī)定的輸出電壓波動(dòng)范圍內(nèi)；第i路的輸出電流繼續(xù)增加到Ioia，t2時(shí)刻時(shí)第k路輸出電壓上升超過其正常波動(dòng)范圍上限Vok+Δvok，此時(shí)占空比達(dá)到特定輸入電壓時(shí)各路輸出最大負(fù)載情況下對(duì)應(yīng)的占空比d1，但此時(shí)主路輸出電壓仍在其正常的波動(dòng)范圍內(nèi)；當(dāng)?shù)趇路的輸出電流繼續(xù)增加到Ioib，t3時(shí)刻占空比達(dá)到電路所能達(dá)到的最大占空比dmax，主路輸出電壓開始出現(xiàn)限流下降現(xiàn)象，第k路輸出電壓繼續(xù)上升；當(dāng)?shù)趇路的輸出電流繼續(xù)增加到短路電流時(shí)，占空比保持在最大占空比不變，第i路的輸出電流達(dá)到最大的短路電流Ioishort，第k路輸出電壓上升至最大電壓Vokmax，主路輸出電壓繼續(xù)下降，最大可能降到0。
根據(jù)上述分析可知，當(dāng)?shù)趉路輸出電壓在Vok+ΔVok至Vokmax變化時(shí)，電源的輸出已有一路或幾路處在過流或短路狀態(tài)；所以可以通過檢測第k路輸出電壓來判斷其它路輸出是否出現(xiàn)過流或短路狀態(tài)。例如選擇Vok+ΔVok至Vokmax之間的某一電壓值Vok’作為判斷其它輸出路是否有過流或短路異常時(shí)的判斷電壓，根據(jù)這個(gè)電壓對(duì)該路輸出進(jìn)行檢測，當(dāng)?shù)趉路輸出電壓達(dá)到Vok’時(shí)，即認(rèn)為此時(shí)電源的輸出已有一路或幾路處在過流或短路狀態(tài)；對(duì)電源控制芯片進(jìn)行鎖死保護(hù)或打嗝保護(hù)。
在實(shí)際產(chǎn)品電路中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，上述原理得到了進(jìn)一步確證取輸入電壓范圍為16～65Vdc，輸出為3路5V輸出，一路12V輸出，四路輸出要求相互隔離，四路輸出總功率為10W，采用典型的單端反激式電路拓樸設(shè)計(jì)變壓器和控制電路；PWM脈寬控制器為UC3843，其電源電壓按12.5V設(shè)計(jì)，通過各種負(fù)載組合和輸入電壓全范圍變化，本路輸出電壓波動(dòng)范圍為11～14V。當(dāng)有一路輸出出現(xiàn)短路時(shí)，VCC電壓最大可升至18～22V(不同輸入電壓和不同輸出短路，VCC出現(xiàn)的最大電壓會(huì)不盡相同)，因此可設(shè)計(jì)16V左右的保護(hù)電壓。當(dāng)任一輸出出現(xiàn)短路或深度過流時(shí)，VCC電壓就會(huì)超過16V，采用相應(yīng)的檢測控制電路將PWM控制芯片的COMP腳電平拉低即可實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
實(shí)施例二、一種采用鎖死保護(hù)的多路輸出電源，結(jié)合圖3，包括具有多個(gè)輸出路的變壓器繞組、對(duì)其輸入進(jìn)行控制的電源控制芯片PWM和電壓檢測和比較電路(圖3中虛框所圍部分)，所述電壓檢測和比較電路對(duì)為PWM芯片供電的輸出路的輸出電壓進(jìn)行檢測；該電路具有這樣的結(jié)構(gòu)包括穩(wěn)壓管D1、第一開關(guān)管Q2、第二開關(guān)管Q1、二極管D2、電容C1、第一電阻R4和第二電阻R1；穩(wěn)壓管D1的負(fù)極為檢測端連接被檢測的輸出路，正極接第一開關(guān)管Q2的基極；第一開關(guān)管Q2的射極接地，基極經(jīng)第二電阻R1接地，集極為比較結(jié)果輸出端接PWM芯片的COMP腳；第一開關(guān)管Q2的集極經(jīng)第一電阻R4接第二開關(guān)管Q1的基極，第二開關(guān)管Q1的射極接地，射極與集極之間連有電容C1；二極管D2的正負(fù)極分別連接第二開關(guān)管Q1的集極和第一開關(guān)管Q2的基極；第一、第二開關(guān)管Q2、Q1的集極分別連接有上拉電阻R2、R3。
具體工作過程圖3中的多路輸出電源除四路正常輸出外，變壓器還有一路輸出是供給PWM控制芯片的供電電源VCC，本例中即利用該輸出路進(jìn)行檢測和保護(hù)。選擇該輸出路進(jìn)行檢測是因?yàn)檫@路電源負(fù)載電流穩(wěn)定且負(fù)載電流不大，其電壓值一般較高，所以當(dāng)其它路輸出負(fù)載電流變化時(shí)，此路輸出電壓變化量較大，便于檢測；同時(shí)由于這路輸出是給PWM控制芯片供電的，選擇此路作為檢測保護(hù)電路可以直接對(duì)PWM控制芯片進(jìn)行控制，不用通過光耦隔離。
穩(wěn)壓管D1用于檢測電壓，其穩(wěn)壓導(dǎo)通電壓加上Q2管基極導(dǎo)通壓降就是設(shè)定的保護(hù)電壓點(diǎn)，它應(yīng)在VCC正常波動(dòng)電壓范圍上限值與電路工作在最大占空比時(shí)(相當(dāng)于其它某路或幾路輸出短路時(shí))本路VCC所能達(dá)到的最大值之間。假設(shè)穩(wěn)壓導(dǎo)通電壓加上Q2管基極導(dǎo)通壓降之和為Va，正常工作時(shí)時(shí)，VCC＜Va，Q2管不導(dǎo)通，其集電極為高，PWM控制芯片正常工作；同時(shí)Q1管導(dǎo)通，其集電極電壓為低，D2二極管不起作用。當(dāng)VCC≥Va時(shí)，D1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓導(dǎo)通給Q2管基極提供能量，Q2管導(dǎo)通，控制PWM芯片無輸出，同時(shí)Q1管不導(dǎo)通，其集電極電壓升高，D2管導(dǎo)通，將Q2管基極鎖定為高電平，Q2管就一直導(dǎo)通，PWM芯片就始終無輸出，從而起到鎖死保護(hù)效果。故障排除后，需要重新開機(jī)，才能解除鎖死保護(hù)狀態(tài)。
上述電路結(jié)構(gòu)中，C1是為防止開機(jī)時(shí)Q2管先導(dǎo)通，將PWM拉低，使電路不能正常工作，C1容量應(yīng)遠(yuǎn)大于PWM控制芯片相應(yīng)保護(hù)管腳寄生及外部加的所有電容之和(例如圖3中的電容Cc)，這樣在開機(jī)時(shí)，Q2集電極電壓上升速度就遠(yuǎn)快于Q1管集電極電壓，保證Q1管先導(dǎo)通。R1是為防止正常工作時(shí)D1漏電流對(duì)Q2管基射極間寄生電容充電，導(dǎo)致Q2管誤導(dǎo)通，在實(shí)際使用中如D1管的漏電流很小不足使Q2產(chǎn)生誤導(dǎo)通時(shí)，R1也可省略。R4是為防止Q1管導(dǎo)通時(shí)其基極導(dǎo)通電壓將相應(yīng)的PWM控制管腳的高電平拉低，且如果相應(yīng)的PWM控制管腳電壓是變化的時(shí)候，如COMP腳的有效工作電壓可能為1V～5V時(shí)，R4是必須的。
實(shí)施例三、一種采用打嗝保護(hù)的多路輸出電源，結(jié)合圖4，包括具有多個(gè)輸出路的變壓器繞組、對(duì)其輸入進(jìn)行控制的電源控制芯片PWM和電壓檢測和比較電路(圖4中虛框所圍部分)，所述電壓檢測和比較電路對(duì)為PWM芯片供電的輸出路的輸出電壓進(jìn)行檢測；該電路具有這樣的結(jié)構(gòu)包括穩(wěn)壓管D3、開關(guān)管Q3、限流電阻R6和電容C2；穩(wěn)壓管D3的負(fù)極為檢測端連接被檢測的輸出路，正極接開關(guān)管Q3的基極；開關(guān)管Q3的射極接地，基極經(jīng)限流電阻R6接地，集極接有上拉電阻R5并作為比較結(jié)果輸出端接電源控制芯片，射極與基極之間連有電容C2。
具體工作過程本例中穩(wěn)壓管D3、開關(guān)管Q3以及限流電阻R6分別與實(shí)施例二中D1管、Q2管和電阻R1的作用相同。當(dāng)其它路輸出有處于過流(或短路)狀態(tài)時(shí)VCC電壓會(huì)上升，如VCC電壓到達(dá)保護(hù)電壓點(diǎn)Va時(shí)，D3管穩(wěn)壓導(dǎo)通，其穩(wěn)壓電流給電容C2充電，當(dāng)C2電容電壓升高至Q3管基極開通電平時(shí)，Q3開始導(dǎo)通，控制PWM芯片無輸出，電源所有輸出路電壓開始下降，當(dāng)VCC電壓降至一定水平時(shí)，D3管無法保持穩(wěn)壓導(dǎo)通狀態(tài)，D3管處于截止?fàn)顟B(tài)，C2電容放電給Q3管基極提供其導(dǎo)通所需能量，當(dāng)C2電容電壓下降至Q3基極關(guān)斷電平時(shí)，Q3不導(dǎo)通，PWM控制芯片又開始工作，各路輸出電壓開始上升，如其它路輸出的短路(或過流)狀態(tài)未被排除時(shí)，VCC電壓同樣會(huì)升至保護(hù)點(diǎn)電壓Va，此時(shí)D3管又開始導(dǎo)通，C2電容充電，Q3管導(dǎo)通，PWM控制芯片輸出被關(guān)斷，……，如此反復(fù)，進(jìn)入打嗝保護(hù)狀態(tài)。C2為打嗝保護(hù)時(shí)間長度控制電容，C2電容容量越大，打嗝保護(hù)時(shí)間間隔越長。
實(shí)施例二和三分別提供一種采用簡單基本元件實(shí)現(xiàn)的鎖死和打嗝保護(hù)電路，實(shí)際上，基于同樣的原理，也可以采用較為復(fù)雜的比較器、定時(shí)器等元件來實(shí)現(xiàn)上述保護(hù)電路。實(shí)施例二和三的電壓檢測和比較電路均對(duì)為PWM芯片供電的輸出路的輸出電壓進(jìn)行檢測，也可以對(duì)一額外繞制的輸出路進(jìn)行輸出電壓檢測，或者是對(duì)除帶反饋的主路輸出以外的任一路輸出的輸出電壓進(jìn)行檢測。
實(shí)施例四、另一種采用鎖死保護(hù)的多路輸出電源，結(jié)合圖5，包括具有多個(gè)輸出路的變壓器繞組、對(duì)其輸入進(jìn)行控制的電源控制芯片PWM和電壓檢測和比較電路(圖5中虛框所圍部分)，所述電壓檢測和比較電路對(duì)為PWM芯片供電的輸出路的輸出電壓進(jìn)行檢測；該電路具有這樣的結(jié)構(gòu)包括二極管D4和D5、開關(guān)管Q4、電阻R7和R8、電容C3、比較器U2；電阻R7的一端連接接地電容C3作為檢測端接入被檢測的輸出路，另一端接比較器U2的3腳；二極管D4串聯(lián)在被檢測輸出路中，正極接R7的檢測端；U2的3腳經(jīng)電阻R8接地，2腳由PWM芯片提供參考電壓VREF作為比較的標(biāo)準(zhǔn)，U2的輸出1腳接Q4管的基極，D5管的正負(fù)極分別連接U2的1腳和3腳；Q4管的射極接地，集極為比較結(jié)果輸出端接PWM芯片的COMP腳。
具體工作過程正常工作時(shí)，比較器U2的3腳比2腳電平低，其1腳輸出為低電平，Q4不導(dǎo)通；當(dāng)有輸出短路(或過流)異常時(shí)，VCC電壓升高，當(dāng)VCC升高至保護(hù)電壓點(diǎn)時(shí)，比較器U2的3腳電壓高于2腳電壓，其1腳輸出變高，Q4管導(dǎo)通，COMP腳被拉低，電源控制芯片無輸出；同時(shí)比較器1腳輸出高電平通過D5二極管將其3腳鎖定為高電平，Q4就始終導(dǎo)通。
本例中，C3和D4是為防止開機(jī)時(shí)運(yùn)放U2的3腳高于2腳電壓，將電源控制芯片誤鎖死而設(shè)計(jì)的。也可以將D4去掉，將C3并聯(lián)在R8電阻處，但可靠性不如目前這種高。與實(shí)施例二中的鎖死保護(hù)電路相比，本電路的缺點(diǎn)是成本較高，用到比較器，將使電路啟動(dòng)電流增加，啟動(dòng)電阻功耗增大；溫度范圍受比較器、電解電容(也可換成大容量片容，但成本將增加較多)影響，不及前面三極管及電阻、片容等組成的電路溫度特性好；且啟動(dòng)時(shí)序處理較麻煩。
實(shí)施例五、另一種采用打嗝保護(hù)的多路輸出電源，結(jié)合圖6，包括具有多個(gè)輸出路的變壓器繞組、對(duì)其輸入進(jìn)行控制的電源控制芯片PWM和電壓檢測和比較電路(圖6中虛框所圍部分)，所述電壓檢測和比較電路對(duì)為PWM芯片供電的輸出路的輸出電壓進(jìn)行檢測；該電路與實(shí)施例四中的大體相似，只是比較器U2的1、3腳間沒有鎖死用的D5管，而在Q4管的基極與U2的輸出1腳之間增加了定時(shí)打嗝電路，且U2的2、3腳的連接與實(shí)施例四中正好相反。所述定時(shí)打嗝電路具有這樣的結(jié)構(gòu)包括555定時(shí)器U1、二極管D6、電阻R9和電容C4；U2的輸出1腳接555定時(shí)器U1的TRG口，U1的OUT口接Q4管的基極；D6管的正負(fù)極并聯(lián)電阻R9后分別接U1的THR口和OUT口；D6管的正極還連接接地電容C4。
具體工作過程正常工作狀態(tài)下，U2的2腳電壓低于3腳電壓，其輸出為高電平，U1的TRG為高電平，U1的OUT為低電壓，Q4不導(dǎo)通，電源控制芯片正常輸出。當(dāng)電源的某一路輸出或多路輸出出現(xiàn)過流(或短路)時(shí)，VCC升高，當(dāng)VCC升高至所設(shè)的保護(hù)電壓點(diǎn)時(shí)，U2的2腳電壓高于3腳電壓，其輸出為低電平，U1的TRG為低電平，U1的OUT為高電壓，Q1導(dǎo)通，電源控制芯片不輸出，各路輸出的電壓開始下降；同時(shí)，U1的OUT腳的高電壓通過R9給電容C4充電，當(dāng)C4電壓被充電至U1的THR腳所需的復(fù)位電平時(shí)，U1的OUT腳被復(fù)位至低電平，C4上電壓通過D6被迅速拉低，Q4不導(dǎo)通，電源又開始工作，各路輸出電壓又開始上升，當(dāng)VCC升高至所設(shè)的保護(hù)電壓點(diǎn)時(shí)，Q4又處于導(dǎo)通狀態(tài)，……如此反復(fù)，進(jìn)行打嗝保護(hù)，打嗝保護(hù)的時(shí)間主要由R9阻值和C4電容容量所決定。
與實(shí)施例三中的打嗝保護(hù)電路相比，本電路的缺點(diǎn)是成本較高，用到比較器、定時(shí)器等，同樣將使電路啟動(dòng)電流增加，啟動(dòng)電阻功耗增大；溫度范圍受比較器、定時(shí)器、電解電容等器件影響，不及前面三極管及電阻片容等組成電路溫度特性好；啟動(dòng)時(shí)序處理較麻煩。
本發(fā)明并不局限于上述具體的實(shí)施形式，基于本發(fā)明的原理，當(dāng)多個(gè)輸出路出現(xiàn)過流、過壓、短路等異常情況的時(shí)候，本發(fā)明都能提供保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種多路輸出電源的過流檢測和保護(hù)方法，其特征在于，包括如下步驟1)對(duì)電源的除帶反饋的主路輸出以外的某路輸出的輸出電壓進(jìn)行檢測；2)將檢測到的輸出電壓與設(shè)定的保護(hù)電壓進(jìn)行比較，以判斷除被檢測輸出路以外的其他各路輸出是否出現(xiàn)異常；3)將比較的結(jié)果輸出到電源控制芯片；4)若檢測到的輸出電壓達(dá)到或超過保護(hù)電壓，則電源控制芯片啟動(dòng)保護(hù)。
2.一種多路輸出電源，包括具有多個(gè)輸出路的變壓器繞組和對(duì)其輸入進(jìn)行控制的電源控制芯片，其特征在于還包括電壓檢測和比較電路，所述電壓檢測和比較電路對(duì)多個(gè)輸出路中除帶反饋的主路輸出以外的某路輸出的輸出電壓進(jìn)行檢測，將檢測到的輸出電壓與設(shè)定的保護(hù)電壓進(jìn)行比較，以判斷除被檢測輸出路以外的其他各路輸出是否出現(xiàn)異常，比較結(jié)果輸出到電源控制芯片；所述電源控制芯片在檢測到的輸出電壓達(dá)到或超過保護(hù)電壓時(shí)啟動(dòng)保護(hù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多路輸出電源，其特征在于所述電壓檢測和比較電路是對(duì)為電源控制芯片供電的輸出路進(jìn)行輸出電壓檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多路輸出電源，其特征在于所述電壓檢測和比較電路是對(duì)一額外繞制的輸出路進(jìn)行輸出電壓檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求2～4任意一項(xiàng)所述的多路輸出電源，其特征在于所述電壓檢測和比較電路具有這樣的結(jié)構(gòu)，包括穩(wěn)壓管(D1)、第一開關(guān)管(Q2)、第二開關(guān)管(Q1)、二極管(D2)和電容(C1)；穩(wěn)壓管(D1)的負(fù)極為檢測端連接被檢測的輸出路，正極接第一開關(guān)管(Q2)的基極；第一開關(guān)管(Q2)的射極接地，集極為比較結(jié)果輸出端接電源控制芯片；第一開關(guān)管(Q2)的集極還接第二開關(guān)管(Q1)的基極，第二開關(guān)管(Q1)的射極接地，射極與集極之間連有電容；二極管(D2)的正負(fù)極分別連接第二開關(guān)管(Q1)的集極和第一開關(guān)管(Q2)的基極；第一、第二開關(guān)管(Q2、Q1)的集極均連接有上拉電阻(R2、R3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多路輸出電源，其特征在于還包括第一電阻(R4)，第一開關(guān)管(Q2)的集極經(jīng)第一電阻(R4)接第二開關(guān)管(Q1)的基極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多路輸出電源，其特征在于還包括第二電阻(R1)，所述第一開關(guān)管(Q2)的基極經(jīng)第二電阻(R1)接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求2～4任意一項(xiàng)所述的多路輸出電源，其特征在于所述電壓檢測和比較電路具有這樣的結(jié)構(gòu)，包括穩(wěn)壓管(D3)、開關(guān)管(Q3)和電容(C2)；穩(wěn)壓管(D3)的負(fù)極為檢測端連接被檢測的輸出路，正極接開關(guān)管(Q3)的基極；開關(guān)管(Q3)的射極接地，集極接有上拉電阻(R5)并作為比較結(jié)果輸出端接電源控制芯片，射極與基極之間連有電容(C2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多路輸出電源，其特征在于還包括限流電阻(R6)，所述開關(guān)管(Q3)的基極經(jīng)限流電阻(R6)接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多路輸出電源的過流檢測和保護(hù)方法，包括如下步驟對(duì)電源的除帶反饋的主路輸出以外的某路輸出的輸出電壓進(jìn)行檢測；將檢測到的電壓與設(shè)定的保護(hù)電壓進(jìn)行比較，以判斷除被檢測輸出路以外的其他各路輸出是否出現(xiàn)異常；將比較的結(jié)果輸出到電源控制芯片；若檢測到的電壓超過保護(hù)電壓，則電源控制芯片啟動(dòng)保護(hù)。本發(fā)明并提供應(yīng)用上述方法的多路輸出電源。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于只需要對(duì)一路輸出進(jìn)行檢測，即可對(duì)除該路輸出外的其他所有輸出路進(jìn)行保護(hù)，避免了現(xiàn)有電流取樣檢測保護(hù)需要分別設(shè)置且只能對(duì)所保護(hù)的輸出路進(jìn)行局部保護(hù)的缺陷。
文檔編號(hào)H02H3/08GK1909315SQ200510088378
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者吳連日 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)有限公司