本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及短路保護(hù)電路及開關(guān)電源。

背景技術(shù)：

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM) 控制集成電路(IC) 和功率絕緣柵極場(chǎng)效晶體管(MOSFET) 構(gòu)成。開關(guān)電源一直向高效率、高功率密度、高可靠性、保護(hù)功能完善的方向發(fā)展，其中，高可靠性主要體現(xiàn)在使用壽命和輸出過流、輸出短路保護(hù)功能?，F(xiàn)有的開關(guān)電源在使用MOSFET 作為功率器件的開關(guān)電源中，開關(guān)電源的短路保護(hù)方法主要是檢測(cè)回路電流，通過泄流電阻轉(zhuǎn)換成檢測(cè)電壓，將檢測(cè)到的電壓信號(hào)與某個(gè)固定電壓進(jìn)行比較，如果大于設(shè)置的電壓值，則判斷此時(shí)電路已經(jīng)短路。

然而，現(xiàn)有電源開關(guān)主要有以下問題：

1、短路保護(hù)值難以設(shè)定，且功率器件工作在接近短路保護(hù)值附近時(shí)難以保護(hù)。

2、無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)任意一路輸出進(jìn)行短路保護(hù)。反饋繞組+5V短路時(shí)，+5V輸出電源只輸出3V左右電壓，遠(yuǎn)沒達(dá)到反饋5V電壓；此時(shí)，PWM芯片全占空比輸出，輸入能量增加。由于該路輸出電壓較低，雖然發(fā)生短路，但消耗的能量少于由于PWM全占空比而導(dǎo)致增加的能量，從而其他各路的輸出電壓都有上升，不能實(shí)現(xiàn)“打嗝”保護(hù)，導(dǎo)致整流二極管、芯片等元器件失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出了一種短路保護(hù)電路及帶有該短路保護(hù)電路的開關(guān)電源，(1)該短路保護(hù)電路采用過壓檢測(cè)單元設(shè)定開關(guān)電源的短路保護(hù)值，使得功率器件工作在接近短路保護(hù)值附近時(shí)可準(zhǔn)確啟動(dòng)短路保護(hù)機(jī)制。(2)該短路保護(hù)電路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)開關(guān)電源的任意一路輸出短路進(jìn)行保護(hù)，不會(huì)引起元器件的失效，具有完善的保護(hù)功能；在UV變頻電源、大功率逆變電源、變頻器等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下：

一種短路保護(hù)電路，包括壓檢測(cè)單元、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第二開關(guān)控制單元、分壓?jiǎn)卧?、脈沖寬度調(diào)制器連接端口。

變壓器輔助繞組電壓VCC經(jīng)過過壓檢測(cè)單元與第一開關(guān)的控制端相連接；第一開關(guān)的輸入端經(jīng)過脈沖寬度調(diào)制器連接端口連接脈沖寬度調(diào)制器的反饋端(Comp)；第一開關(guān)的輸出端接地。變壓器輔助繞組電壓VCC并且經(jīng)過分壓?jiǎn)卧c第二開關(guān)的輸入端相連接；第二開關(guān)的輸出端與第一開關(guān)的控制端相連接；第二開關(guān)的控制端連接第一開關(guān)的輸入端與脈沖寬度調(diào)制器連接端口的節(jié)點(diǎn)；分壓?jiǎn)卧⑶医?jīng)過第二開關(guān)控制單元與第二開關(guān)的控制端相連接。第一開關(guān)在控制端為高電平的狀態(tài)下導(dǎo)通、在控制端為低電平的狀態(tài)下截止；第二開關(guān)在控制端為低電平的狀態(tài)下導(dǎo)通、在控制端為高電平的狀態(tài)下截止。

進(jìn)一步地，還包括濾波單元17。過壓檢測(cè)單元經(jīng)過濾波單元17接地。

一種短路保護(hù)電路，包括穩(wěn)壓管Z1、NPN晶體管TR2、PNP晶體管TR1、電阻R2、電容C1、電阻R1、二極管D1。

變壓器輔助繞組電壓VCC與穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極相連接，穩(wěn)壓管Z1的正極與NPN晶體管TR2的基極相連接；脈沖寬度調(diào)制器的反饋端(Comp)經(jīng)過二極管D1與NPN晶體管TR2的集電極相連接；NPN晶體管TR2的發(fā)射極接地。

變壓器輔助繞組電壓VCC經(jīng)過電阻R1與PNP晶體管TR1的發(fā)射極相連接；PNP晶體管TR1的集電極與PNP晶體管TR1的基極相連接；PNP晶體管TR1的基極連接NPN晶體管TR2的集電極與二極管D1的節(jié)點(diǎn)；電阻R1并且經(jīng)過電阻R2與PNP晶體管TR1的集電極相連接；電容C1與電阻R2相并聯(lián)。

進(jìn)一步地，還包括電容C4、電阻R3。穩(wěn)壓管Z1的正極經(jīng)過電容C4接地。電阻R3與電容C4相并聯(lián)。

進(jìn)一步地，還包括電容C6、電容C7。電容C6并聯(lián)在PNP晶體管TR1的發(fā)射極與集電極之間。電容C7并聯(lián)在NPN晶體管TR2的發(fā)射極與集電極之間。

一種包含短路保護(hù)電路的開關(guān)電源，還包含脈沖寬度調(diào)制器、反饋電路、主功率變換電路、RCD吸收電路、電源輸入端口、第一電壓輸出整流電路、第二電壓輸出整流電路。

電源輸入端口與主功率變換電路相連接；主功率變換電路分別與第一電壓輸出整流電路、第二電壓輸出整流電路相連接。第二電壓輸出整流電路與反饋電路相連接；反饋電路分別與脈沖寬度調(diào)制器、主功率變換電路相連接。短路保護(hù)電路連接反饋電路與脈沖寬度調(diào)制器的公共節(jié)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的有益效果：

(1)該短路保護(hù)電路采用過壓檢測(cè)單元設(shè)定開關(guān)電源的短路保護(hù)值，使得功率器件工作在接近短路保護(hù)值附近時(shí)可準(zhǔn)確啟動(dòng)短路保護(hù)機(jī)制。

(2)該短路保護(hù)電路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)開關(guān)電源的任意一路輸出短路進(jìn)行保護(hù)，不會(huì)引起元器件的失效，具有完善的保護(hù)功能；在UV變頻電源、大功率逆變電源、變頻器等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

附圖說明

附圖1為本實(shí)用新型所述短路保護(hù)電路的方塊原理示意圖。

附圖2為本實(shí)用新型所述短路保護(hù)電路的電路原理圖。

附圖3為增加本實(shí)用新型所述短路保護(hù)電路后開關(guān)電源的模塊圖。

附圖4為增加本實(shí)用新型所述短路保護(hù)電路后開關(guān)電源的部分具體線路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

如圖1所示，為該短路保護(hù)電路的方塊原理示意圖，包括過壓檢測(cè)單元11、第一開關(guān)12、第二開關(guān)13、第二開關(guān)控制單元14、分壓?jiǎn)卧?5、脈沖寬度調(diào)制器連接端口16、濾波單元17。變壓器輔助繞組電壓VCC經(jīng)過過壓檢測(cè)單元11與第一開關(guān)12的控制端相連接；第一開關(guān)12的輸入端經(jīng)過脈沖寬度調(diào)制器連接端口16連接脈沖寬度調(diào)制器（PWM控制器）的反饋端(Comp)；第一開關(guān)12的輸出端接地。變壓器輔助繞組電壓VCC并且經(jīng)過分壓?jiǎn)卧?5與第二開關(guān)13的輸入端相連接；第二開關(guān)13的輸出端與第一開關(guān)12的控制端相連接；第二開關(guān)13的控制端連接第一開關(guān)12的輸入端與脈沖寬度調(diào)制器連接端口16的節(jié)點(diǎn)；分壓?jiǎn)卧?5經(jīng)過第二開關(guān)控制單元14與第二開關(guān)13的控制端相連接。過壓檢測(cè)單元11經(jīng)過濾波單元17接地。第一開關(guān)12在控制端為高電平的狀態(tài)下導(dǎo)通、在控制端為低電平的狀態(tài)下截止；第二開關(guān)13在控制端為低電平的狀態(tài)下導(dǎo)通、在控制端為高電平的狀態(tài)下截止。

該短路保護(hù)電路應(yīng)用于開關(guān)電源中，當(dāng)開關(guān)電源的反饋電路的電壓輸入端(+5V)發(fā)生短路時(shí)，電壓一般只能達(dá)到3V左右，遠(yuǎn)沒有達(dá)到5V的反饋電壓，此時(shí)，開關(guān)電源中的脈沖寬度調(diào)制器全占空比輸出，導(dǎo)致變壓器輔助繞組電壓VCC上升，當(dāng)變壓器輔助繞組電壓VCC上升到超過過壓檢測(cè)單元11所設(shè)定的電壓時(shí)，過壓檢測(cè)單元11導(dǎo)通，該短路保護(hù)電路被觸發(fā)，第一開關(guān)12因控制端電平被拉高而導(dǎo)通；同時(shí)，第一開關(guān)12將第二開關(guān)13的控制端的電位拉低，促使第二開關(guān)13隨之導(dǎo)通。這時(shí)，變壓器輔助繞組電壓VCC被拉低，脈沖寬度調(diào)制器的反饋端(Comp)電壓也通過脈沖寬度調(diào)制器連接端口16鉗位到第一開關(guān)12的飽和導(dǎo)通壓降，開關(guān)電源停止工作，從而實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。該短路保護(hù)電路一旦通電后，由于第一開關(guān)12、第二開關(guān)13組成正反饋電路，即使觸發(fā)信號(hào)消失，第一開關(guān)12、第二開關(guān)13仍維持導(dǎo)通，只有當(dāng)重新上電后開關(guān)電源才能再次工作；這樣，避免了開關(guān)電源在未排除故障的情況下繼續(xù)工作。濾波單元17防止該短路保護(hù)電路受到干擾導(dǎo)致誤觸發(fā)。

如圖2所示，為該短路保護(hù)電路的電路原理圖。

過壓檢測(cè)單元11包含穩(wěn)壓管Z1；第一開關(guān)12包含NPN晶體管TR2、電容C7；第二開關(guān)13包含PNP晶體管TR1、電容C6；第二開關(guān)控制單元14包含電阻R2、電容C1；分壓?jiǎn)卧?5包含電阻R1；濾波單元17包含電容C4、電阻R3；脈沖寬度調(diào)制器連接端口16包含二極管D1。

變壓器輔助繞組電壓VCC與穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極相連接，穩(wěn)壓管Z1的正極與NPN晶體管TR2的基極相連接；脈沖寬度調(diào)制器的反饋端(Comp)經(jīng)過二極管D1與NPN晶體管TR2的集電極相連接；NPN晶體管TR2的發(fā)射極接地。變壓器輔助繞組電壓VCC經(jīng)過電阻R1與PNP晶體管TR1的發(fā)射極相連接；PNP晶體管TR1的集電極與PNP晶體管TR1的基極相連接；PNP晶體管TR1的基極連接NPN晶體管TR2的集電極與二極管D1的節(jié)點(diǎn)；電阻R1并且經(jīng)過電阻R2與PNP晶體管TR1的集電極相連接；電容C1與電阻R2相并聯(lián)。穩(wěn)壓管Z1的正極經(jīng)過電容C4接地；電阻R3與電容C4并聯(lián)。電容C6并聯(lián)在PNP晶體管TR1的發(fā)射極與集電極之間。電容C7并聯(lián)在NPN晶體管TR2的發(fā)射極與集電極之間。

該短路保護(hù)電路的工作原理：

當(dāng)開關(guān)電源的反饋電路的電壓輸入端+5V發(fā)生短路時(shí)，+5V電壓降低，導(dǎo)致反饋電路電路失效。此時(shí)，開關(guān)電源中的脈沖寬度調(diào)制器全占空比輸出，導(dǎo)致變壓器輔助繞組電壓VCC上升，當(dāng)變壓器輔助繞組電壓VCC上升到超過穩(wěn)壓管Z1設(shè)定的安全電壓時(shí)，穩(wěn)壓管Z1被擊穿，該該短路保護(hù)電路被觸發(fā)，NPN晶體管TR2因基極電平被拉高而導(dǎo)通；同時(shí)，NPN晶體管TR2將PNP晶體管TR1的基極的電位拉低，促使PNP晶體管TR1隨之導(dǎo)通。這時(shí)，變壓器輔助繞組電壓VCC被拉低，脈沖寬度調(diào)制器的反饋端(Comp)電壓也通過二極管D1鉗位到NPN晶體管TR2的飽和導(dǎo)通壓降Vce，開關(guān)電源停止工作，從而實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。R3和C4起到濾波作用，防止該短路保護(hù)電路受到干擾導(dǎo)致誤觸發(fā)。電容C6、C7吸收瞬間高壓浪涌，保護(hù)PNP晶體管TR1或NPN晶體管TR2的CE結(jié)不被擊穿。該短路保護(hù)電路一旦通電后，由于PNP晶體管TR1、NPN晶體管TR2構(gòu)成類似晶閘管工作原理的正反饋電路，即使觸發(fā)信號(hào)消失，PNP晶體管TR1、NPN晶體管TR2仍維持導(dǎo)通，只有當(dāng)重新上電后開關(guān)電源才能再次工作。

如圖3所示，為一種帶有上述短路保護(hù)電路的開關(guān)電源的方塊原理示意圖，包括脈沖寬度調(diào)制器、反饋電路、主功率變換電路、RCD吸收電路、電源輸入端口、第一電壓輸出整流電路、第二電壓輸出整流電路。

電源輸入端口與主功率變換電路相連接；主功率變換電路分別與第一電壓輸出整流電路、第二電壓輸出整流電路相連接。第二電壓輸出整流電路與反饋電路相連接；反饋電路分別與脈沖寬度調(diào)制器、主功率變換電路相連接。短路保護(hù)電路連接反饋電路與脈沖寬度調(diào)制器的公共節(jié)點(diǎn)。

市電經(jīng)過電源輸入端口進(jìn)入主功率變換電路，脈沖寬度調(diào)制器輸出脈沖控制信號(hào)控制主功率變換電路的能量轉(zhuǎn)化，主功率變換電路輸出的電壓分別通過第一電壓輸出整流電路、第二電壓輸出整流電路輸出不同電壓的直流電。其中，第二電壓輸出整流電路輸出+5V電壓；第一電壓輸出整流電流分別輸出+/-15V、+24V、+26V的電壓。當(dāng)?shù)诙妷狠敵稣麟娐份敵?5V電壓發(fā)生短路瞬時(shí)，其濾波電容上的電量下降，+5V的輸出電壓降低，導(dǎo)致反饋失效，使脈沖寬度調(diào)制器全占空比輸出，此時(shí)輔助繞組VCC電壓上升，當(dāng)VCC電壓上升到超過短路保護(hù)電路設(shè)定的安全電壓時(shí)，過壓保護(hù)電路被觸發(fā)，VCC的電壓被拉低，脈沖寬度調(diào)制器的反饋端(Comp)電壓也被拉低，開關(guān)電源停止工作，從而實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。如圖4所示，為圖3所示的開關(guān)電源的具體電路原理圖，變壓器輔助繞組電壓VCC同時(shí)是脈沖寬度調(diào)制器中PWM控制芯片的工作電壓。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其它改進(jìn)和變化均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。