專利名稱：恒功率輸出電源的檢測保護電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及恒功率輸出電源，更具體地說，涉及一種恒功率輸出電源的檢 測保護電路。
背景技術：
目前，在業(yè)界應用中的各種單路或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，在原邊過流時對電路有一定的打嗝保護作 用。然而對于恒功率輸出電源，當輸入電壓范圍最大與最小的差距較大，特別 寬范圍輸入的電源，輸入最高電壓往往是輸入最低電壓的兩到四倍甚至更大。 往往只能在輸入最低時輸出最大負載能保護，但到了輸入最高時，在原邊采樣 進行保護的電路就無法起到保護作用了 。
圖1是一種典型的恒功率輸出電源的原邊采樣保護電路。在圖1示出的電 路圖中，當按照輸入低壓時設置限流點。因為采樣電流值隨著電壓的升高而降 低，所以當輸入電壓升高時，采樣電流值下降，這樣即使達到恒定輸出功率，
也無法對其進行限功率保護。因此，現(xiàn)有技術中通常采用圖2中的電路來對特 定的輸出回路進行限功率保護。如掛2所示，R2、 R3、 R6和U5組成基準， Rl為電流取樣電阻，C5為電流信號濾波電容，U4為運算放大器，U3為隔離 光耦，RIO、 Rll、 C4、 Ql、 Dl、 U2組成邏輯電平轉換與鎖死電路。正常情 況下，Ql集電極為高電平；當所檢測輸出回路產(chǎn)生過流或短路故障時，Rl上 電壓升高，運放U4的2腳電壓大于3腳電壓，輸出的1腳為低電平，光耦 U3原邊導通，其副邊產(chǎn)生相應的電流使電阻R10上電壓升高，運放U2的3 腳電壓大于2腳電壓，其輸出管腳l輸出高電平，Ql導通，PWM控制芯片 的COMP腳被拉低，PWM無輸出；同時由于U2運放管腳1輸出高電平通過 D1二極管將運放U2的3腳鎖定為高電平，故Q1始終保持導通狀態(tài)，PWM控制芯片被鎖定。需要關機待故障排除后重開機，鎖定解除，電源重新正常工 作。但是這種保護方式并不能對總輸出功率進行限功率保護。除非對所有輸出 回路均進行采樣及保護，這樣電路就會極其復雜，成本也會很高。
從上述對恒功率輸出電源的原邊采樣保護電路和輸出采樣保護電路的分 析情況可知，上述兩種保護電路分別存在如下缺陷對于寬輸入電壓范圍的電 源，只能對輸入低壓起到限功率保護作用，但輸入高壓時就起不到保護作用； 多路輸出回路的某路檢測保護電路只能檢測和保護本輸出回路的功率保護作 用；原副邊需要隔離時的電源，必須要到副邊輸出進行檢測，需要隔離后到原 邊進行保護控制。對于圖2的輸出采樣保護電路，電路較復雜，成本較高，可 靠性較差；特別是當溫度范圍變寬時，對光耦和基準源芯片的要求更高，成本 也會增加；當需要檢測和保護的輸出回路電壓較低時，不足為運放U4提供正 常電源時，還要為運放專門設計一路電源，或選用低壓電源的相應芯片，這樣 同樣會增加成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的對寬輸入電壓范圍的電 源，只能對輸入低壓起到限功率保護作用，但輸入高壓時就起不到保護作用的 缺陷，提供一種可對寬輸入電壓范圍的電源進行恒功率輸出保護的恒功率輸出 電源的檢測保護電路。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種恒功率輸出電源的 檢測保護電路，包括脈寬調制控制模塊，受所述脈寬調制控制模塊控制的開關 管Q1，用于觸發(fā)所述脈寬調制控制模塊的原邊電流檢測保護電路，其特征在 于，所述恒功率輸出電源的保護電路還包括用于將輸入電壓按一定比例疊加到 所述原邊電流檢測保護電路的原邊電流取樣電壓的電壓疊加電路。
在本發(fā)明所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路中，所述電壓疊加電路包 括連接在輸入電壓正極和所述開關管Ql的源極之間的第一電阻。
在本發(fā)明所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路中，所述電壓疊加電路包 括第一電阻、第二電阻和第一二極管，所述第一電阻、第二電阻串聯(lián)在輸入電壓正極和地之間，所述第一二極管的陽極連接在所述第一電阻和第二電阻之
間、陰極連接到所述開關管Q1的源極。
在本發(fā)明所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路中，所述原邊電流檢測保 護電路包括第三電阻、第四電阻和第三電容，所述第三電阻的一端與所述開關 管Q1的源極相連、另一端接地，所述第四電阻連接在所述開關管Q1的源極 與所述脈寬調制模塊的電流取樣輸入端之間，所述第三電容的一端連接在所述 脈寬調制模塊的電流取樣輸入端、其另一端接地。
在本發(fā)明所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路中，所述原邊電流檢測保 護電路包括第三電阻、運算放大器U2、第二二極管和第一三極管，所述第三 電阻的一端與所述開關管Ql的源極相連、另一端接地，所述運算放大器U2 的正向輸入端連接到所述開關管Q1的源極、反向輸入端連接到所述脈寬調制 控制模塊的基準電壓端VREF、輸出端連接到第一三極管的基極和第二二級管 的陽極，所述第二二極管的陰極連接到所述運算放大器U2的正向輸入端，所 述第一三極管的集電極連接到所述脈寬調制控制模塊的比較端、發(fā)射極接地。
在本發(fā)明所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路中，所述原邊電流檢測保 護電路包括第三電阻、運算放大器U2、定時器芯片U1、第五電阻、第二三級 管、第二二極管、第三電容，其中，所述第三電阻一端與所述開關管Ql的源 極相連、另一端接地，所述運算放大器U2的正向輸入端連接到所述開關管 Ql的源極、反向輸入端連接到所述脈寬調制控制模塊的基準電壓端VREF、 輸出端連接到定時器芯片Ul的觸發(fā)端，所述定時器芯片Ul的復位端連接到 第三電容的一端、輸出端連接到第二三極管的基極，所述第二三極管的發(fā)射極 接地、集電極連接到所述脈寬調帝i〗控制模塊的比較端，所述第三電容的另一端 接地，所述第五電阻連接到所述定時器芯片U1的復位端和輸出端之間，所述 第二二極管的陰極連接到所述第二三極管的基極、陽極連接到所述定時器芯片 Ul的觸發(fā)端。
在本發(fā)明所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路中，所述恒功率輸出電源 的檢測保護電路還包括第一電容，所述第一電容的正極與輸入電壓正極相連、 負極與輸入電壓負極相連。在本發(fā)明所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路中，所述恒功率輸出電源 的檢測保護電路還包括第二電容，所述第二電容的正極與脈寬調制控制模塊的
輸入電壓vcc相連，負極與脈寬調制控制模塊的接地端一起接地。
在本發(fā)明所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路中，本發(fā)明中的采用電阻 進行的電流取樣電路也可用互感器電流取樣電路替代
在本發(fā)明所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路中，其電源電路是反激型 拓撲電源電路、正激型拓撲電源電路、半橋型拓撲電源電路、全橋型拓撲電源 電路、推挽型拓撲電源電路、升壓型拓撲電源電路或降壓壓拓撲電源電路。
實施本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路，具有以下有益效果可對 寬輸入電壓范圍的電源在全輸入電壓范圍內進行恒功率輸出保護的恒功率輸 出電源，并且電路簡單，無需單獨的電源設計。


下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中 圖1是一種典型的恒功率輸出電源的原邊采樣保護電路； 圖2是一種典型的恒功率輸出電源的輸出采樣保護電路； 圖3是本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的原理框圖； 圖4是本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的第一實施例的電路原 理圖5是本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的第二實施例的電路原 理圖6a是圖1的恒功率輸出電源的原邊采樣保護電路的輸入電壓為最低時 的傳統(tǒng)電流取樣電壓波形；
圖6b是圖1的恒功率輸出電源的原邊采樣保護電路的輸入電壓為最高時 的傳統(tǒng)電流取樣電壓波形；
圖7a是圖5示出的本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的輸入電壓 為最低時的傳統(tǒng)電流取樣電壓波形；
圖7b是圖5示出的本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的輸入電壓為最高時的傳統(tǒng)電流取樣電壓波形；
圖8是本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的第三實施例的電路原 理圖9是本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的第四實施例的電路原 理圖。
具體實施例方式
圖3是本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的原理框圖。如圖3所示， 本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路包括脈寬調制控制模塊100，受所述 脈寬調制控制模塊100控制的開關管Ql，用于觸發(fā)所述脈寬調制控制模塊100 的原邊電流檢測保護電路200，用于將輸入電壓按一定比例疊加到所述原邊電 流檢測保護電路200的原邊電流取樣電壓上的電壓疊加電路300。
本發(fā)明的主要原理是采用電壓疊加電路300將輸入電壓按一定的比例折 算到原邊電流取樣電壓上，在同等的輸出功率下，當輸入原邊電壓變化時，它 的變化量按一定比例反映到原邊電流取樣電壓上，在輸入最低電壓情況下，輸 出功率到達要保護的功率時，電流取樣電壓應剛好達到限流保護點，此時電流 取樣電壓為原邊電流在取樣電阻上的壓降加上所述電壓疊加電路300上的原 邊電壓分壓后疊加在取樣電阻上的電壓之和。當輸入電壓升高后，例如輸入電 壓達到最高點，在輸出功率達到要保護功率時，此時電流取樣電壓仍為原邊電 流在取樣電阻上的壓降加上述電壓疊加電路300的原邊電壓分壓后疊加在取 樣電阻上的電壓之和，這個和也要剛好達到限流保護點。這樣，就達到在寬電 壓輸入范圍時輸出恒功率保護的目的了 。
圖4是本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的第一實施例的電路原 理圖。在該實施例中，所述電壓疊加電路300包括連接在輸入電壓正極和所述 開關管Ql的源極之間的電阻Rl。這比較適合輸入電壓不高或效率等要求不 高時，直接利用電流取樣電阻R1進行輸入電壓比例分配，即可達到在寬電壓 輸入范圍時輸出恒功率保護的目的。
圖5是本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的第二實施例的電路原理圖。在圖5示出的實施例中，所述電流檢測保護電路電流檢測電路200包括 R3、 R4和電容C3，所述電阻R3—端于所述開關管Q1的源極相連、另一端 接地，所述電阻R4連接在所述開關管Ql的源極與所述脈寬調制模塊100的 電流取樣輸入端isence之間，所述電容C3的一端連接在所述脈寬調制模塊100 的電流取樣輸入端isence、另一端接地。所述壓疊加電路300包括電阻Rl、 R2和二極管D1，所述電阻R1、 R2串聯(lián)在輸入電壓正極和地之間，所述D1 的陽極連接在所述電阻Rl和R2之間、陰極連接到所述開關管Ql的源極。在 圖5示出的實施例中，所述恒功率輸出電源的檢測保護電路還包括電容C1和 電容C2，所述電容C1的正極與輸入電壓的正極相連、負極與輸入電壓的負極 相連，所述電容C2的正極與脈寬調制控制模塊100的輸入電壓VCC相連， 負極與脈寬調制控制模塊100的接地端一起接地。
下面根據(jù)圖6a、 6b和7a、 7b對本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路 的第二實施例作進一步的說明，并對比圖1中現(xiàn)有技術和本發(fā)明的恒功率輸出 電源的檢測保護電路的檢測性能。圖6a和6b是圖1的恒功率輸出電源的原邊 采樣保護電路的輸入電壓為最低和最高時的傳統(tǒng)電流取樣電壓波形。從圖6a、 6b可知，當輸入電壓升高至最高時，輸入電流取樣電壓就相應下降，輸入最 高電壓為輸入最低電壓的兩倍時，電流取樣電壓峰值相應減小，近似為一半。 由于電流取樣電壓峰值沒有到限流保護電壓點，因此圖1的恒功率輸出電源的 原邊采樣保護電路在最大輸出功率時沒有起到保護作用。
圖7a和7b是圖5示出的本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的輸入 電壓為最低和最高時的傳統(tǒng)電流取樣電壓波形。從圖7可知，當輸入電壓升高 至最高時，輸入電流取樣電壓由于疊加了輸入電壓比例部分，在輸出最大功率 時，電流取樣電壓峰值也到限流保護電壓點，起到保護作用。我們以輸入低壓 為輸入高電壓的一半的情況為例，以電流限流電壓為1V進行說明。當輸入低 壓時輸入電壓通過Rl、 R2分壓通過Dl疊加到電流取樣電壓的值為0.33V, 輸出總負載產(chǎn)生的原邊峰值電流最大值為0.66V，當輸出達到最值時，兩種電 壓疊加后接近1V，當輸出總負載再增加時，電流取樣電壓將超過1V，電路就 會進行限功率保護，調低輸出電壓，以保持總輸出功率不超標。當輸入電壓升高到最高時，輸入電壓通過R1、 R2分壓通過D1疊加到電流取樣電壓的值為 0.66V，輸出總負載產(chǎn)生的原邊峰值電流最大值因輸出電壓增1倍而相應減小 一倍，為0.33V，同樣的，當輸出總功率再增加時，電流取樣電壓將超過1V， 電路就會進行限功率保護，調低輸出電壓，以保持總輸出功率不超標。達到了 所有輸入電壓范圍內均能進行限功率保護的目的。
圖8是本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的第三實施例的電路原 理圖。在圖8中示出的實施例中，采用比較電路進行鎖死保護，因此所述原邊 電流檢測保護電路200包括電阻R3、運算放大器U2、二極管D2和三極管Q2， 所述電阻R3—端于所述開關管Q1的源極相連、另一端接地，所述運算放大 器U2的正向輸入端連接到所述開關管Ql的源極、反向輸入端連接到所述脈 寬調制控制模塊100的基準電壓端VREF、輸出端連接到三極管Q2的基極和 二級管D2的陽極，所述二極管D2的陰極連接到所述運算放大器U2的正向 輸入端3腳，所述三極管Q2的集電極連接到所述脈寬調制控制模塊100的比 較端、發(fā)射極接地。在該實施例中，當電阻R3兩端的電壓升高時，運算放大 器U2的正向輸入端3腳電壓大于反向輸入端2腳的電壓，其輸出端1腳輸出 高電平，三極管Q1導通，PWM控制芯片的比較端COMP腳被拉低，PWM 控制芯片無輸出；同時由于運算放大器U2的輸出端1腳經(jīng)二極管D2將運算 放大器U2的輸入端3腳鎖定為高電平，故三極管Q2始終保持導通狀態(tài)，PWM 控制芯片被鎖定，需要關機待故障排除后重開機，鎖定解除，電源重新正常工 作。如電流取樣電壓較低時，也可將脈寬調制控制模塊100的基準電壓VREF 通過電阻分壓后再與電流取樣信號電壓進行比較。
圖9是本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路的第四實施例的電路原 理圖。在圖9中示出的實施例中，采用打嗝保護電路。所述原邊電流檢測保護 電路200包括電阻R3、運算放大器U2、定時器芯片Ul、電阻R5、三級管 Q3、 二極管D4、電容C3，其中，所述電阻R3—端于所述開關管Q1的源極 相連、另一端接地，所述運算放大器U2的正向輸入端連接到所述開關管Ql 的源極、反向輸入端連接到所述脈寬調制控制模塊100的基準電壓端VREF、 輸出端連接到定時器芯片Ul的觸發(fā)端，所述定時器芯片Ul的復位端連接到電容C3的正極、輸出端連接到三極管Q3的基極，所述三極管Q3的發(fā)射極 接地、集電極連接到所述脈寬調制控制模塊100的比較端，所述電容C3的負 極接地，所述電阻R5連接到所述定時器芯片U1的復位端和輸出端之間。如 電流取樣電壓較低時，也可將脈寬調制控制模塊100的基準電壓VREF通過電 阻分壓后再與電流取樣信號電壓進行比較。
除了上述鎖死保護和打嗝保護外，在本發(fā)明的其它實施例中，所述原邊電 流檢測保護電路可選用不同的保護電路。例如，本發(fā)明及其相關電路除可用于 前面所舉例說明的單端反激型拓撲外，同樣可用于其它各種反激型、正激型、 半橋型、全橋型、推挽型、升壓型(BOOST)、降壓型(BUCK)及與它們關 聯(lián)的各種變形拓撲的電源電路，如升降壓型、邱克(CUK)型、三電平、LLC 串聯(lián)諧振型等等。
雖然本發(fā)明是通過具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在 不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明進行各種變換及等同替代。因此， 本發(fā)明不局限于所公開的具體實施例，而應當包括落入本發(fā)明權利要求范圍內 的全部實施方式。
權利要求
1、一種恒功率輸出電源的檢測保護電路，包括脈寬調制控制模塊(100)，受所述脈寬調制控制模塊(100)控制的開關管Q1，用于觸發(fā)所述脈寬調制控制模塊(100)的原邊電流檢測保護電路(200)，其特征在于，所述恒功率輸出電源的保護電路還包括用于將輸入電壓按一定比例疊加到所述原邊電流檢測保護電路(200)的原邊電流取樣電壓的電壓疊加電路(300)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路，其特征在于， 所述電壓疊加電路(300)包括連接在輸入電壓正極和所述開關管Ql的源極 之間的第一電阻。
3、 根據(jù)權利要求1所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路，其特征在于， 所述電壓疊加電路(300)包括第一電阻、第二電阻和第一二極管，所述第一 電阻、第二電阻串聯(lián)在輸入電壓正極和地之間，所述第一二極管的陽極連接在 所述第一電阻和第二電阻之間、陰極連接到所述開關管Q1的源極。
4、 根據(jù)權利要求3所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路，其特征在于， 所述原邊電流檢測保護電路(200)包括第三電阻、第四電阻和第三電容，所 述第三電阻的一端與所述開關管Q1的源極相連、另一端接地，所述第四電阻 連接在所述開關管Ql的源極與所述脈寬調制模塊(100)的電流取樣輸入端 之間，所述第三電容的一端連接在所述脈寬調制模塊(100)的電流取樣輸入 端、其另一端接地。
5、 根據(jù)權利要求3所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路，其特征在于， 所述原邊電流檢測保護電路(200)包括第三電阻、運算放大器U2、第二二極 管和第一三極管，所述第三電阻的一端與所述開關管Q1的源極相連、另一端 接地，所述運算放大器U2的正向輸入端連接到所述開關管Q1的源極、反向 輸入端連接到所述脈寬調制控制模塊(100)的基準電壓端VREF、輸出端連 接到第一三極管的基極和第二二級管的陽極，所述第二二極管的陰極連接到所 述運算放大器U2的正向輸入端，所述第一三極管的集電極連接到所述脈寬調 制控制模塊(100)的比較端、發(fā)射極接地。
6、 根據(jù)權利要求3所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路，其特征在于， 所述原邊電流檢測保護電路(200)包括第三電阻、運算放大器U2、定時器芯 片U1、第五電阻、第二三級管、第二二極管、第三電容，其中，所述第三電 阻一端與所述開關管Q1的源極相連、另一端接地，所述運算放大器U2的正 向輸入端連接到所述開關管Q1的源極、反向輸入端連接到所述脈寬調制控制 模塊(100)的基準電壓端VREF、輸出端連接到定時器芯片U1的觸發(fā)端，所 述定時器芯片U1的復位端連接到第三電容的一端、輸出端連接到第二三極管 的基極，所述第二三極管的發(fā)射極接地、集電極連接到所述脈寬調帶]控制模塊(100)的比較端，所述第三電容的另一端接地，所述第五電阻連接到所述定 時器芯片U1的復位端和輸出端之間，所述第二二極管的陰極連接到所述第二 三極管的基極、陽極連接到所述定時器芯片U1的觸發(fā)端。
7、 根據(jù)權利要求3所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路，其特征在于， 所述恒功率輸出電源的檢測保護電路還包括第一電容，所述第一電容的正極與 輸入電壓正極相連、負極與輸入電壓負極相連。
8、 根據(jù)權利要求3所述的恒功率輸出電源的檢測保護電路，其特征在于， 所述恒功率輸出電源的檢測保護電路還包括第二電容，所述第二電容的正極與 脈寬調制控制模塊(100)的輸入電壓VCC相連，負極與脈寬調制控制模塊(100)的接地端一起接地。
9、根據(jù)權利要求1-8中任一權利要求所述的恒功率輸出電源的檢測保護電 路，其特征在于，其電源電路是反激型拓撲電源電路、正激型拓撲電源電路、 半橋型拓撲電源電路、全橋型拓撲電源電路、推挽型拓撲電源電路、升壓型拓 撲電源電路或降壓壓拓撲電源電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種恒功率輸出電源的檢測保護電路，包括脈寬調制控制模塊，受所述脈寬調制控制模塊控制的開關管Q1，用于觸發(fā)所述脈寬調制控制模塊的原邊電流檢測保護電路，其特征在于，所述恒功率輸出電源的保護電路還包括用于將輸入電壓按一定比例疊加到所述原邊電流檢測保護電路的原邊電流取樣電壓的電壓疊加電路。實施本發(fā)明的恒功率輸出電源的檢測保護電路，可對寬輸入電壓范圍的電源在全輸入電壓范圍內進行恒功率輸出保護的恒功率輸出電源，并且電路簡單，無需單獨的電源設計。
文檔編號H02H7/10GK101431233SQ20081014205
公開日2009年5月13日 申請日期2008年8月21日 優(yōu)先權日2008年8月21日
發(fā)明者吳連日 申請人:艾默生網(wǎng)絡能源有限公司