專利名稱：：開關(guān)電源的主動(dòng)式快速保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于一種電視接收機(jī)開關(guān)電源的保護(hù)裝置?，F(xiàn)有的電視接收機(jī)采用的開關(guān)電源，多數(shù)帶有被動(dòng)式過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)電路。當(dāng)輸入交流電壓或開關(guān)電源的負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，可以自行調(diào)整輸出穩(wěn)定的直流電壓，保證整機(jī)正常工作，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)流、過(guò)壓時(shí)，保護(hù)電路啟動(dòng)，保護(hù)開關(guān)電源不致受損，從而保護(hù)整機(jī)。但是，這種被動(dòng)式過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)電路對(duì)防止開關(guān)管在開啟或關(guān)斷時(shí)瞬態(tài)功耗過(guò)大引起的失效，起不到有效的保護(hù)作用。因此，在輸入交流電壓嚴(yán)重欠壓或負(fù)載電流較大而又未達(dá)到過(guò)流保護(hù)限定值時(shí)，盡管主開關(guān)管在開啟和關(guān)斷時(shí)瞬態(tài)功耗迅速增大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)允許值。保護(hù)電路卻不能啟動(dòng)，致使主開關(guān)管燒毀造成開關(guān)電源失效，直接影響到整機(jī)可靠性降低。本實(shí)用新型的目的是提供一種開關(guān)電源的主動(dòng)式快速保護(hù)裝置。它不僅能夠在嚴(yán)重過(guò)流、過(guò)壓時(shí)，而且能在主開關(guān)管開啟或關(guān)斷瞬態(tài)功耗過(guò)大時(shí)，對(duì)主開關(guān)管實(shí)現(xiàn)保護(hù)。從而對(duì)開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)更全面、更有效的保護(hù)，提高整機(jī)的可靠性。經(jīng)大量的實(shí)驗(yàn)和失效實(shí)例分析，開關(guān)管在正常工作時(shí)。其飽和或截止?fàn)顟B(tài)功耗很小，而在這兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中瞬態(tài)功耗較大，開關(guān)管的失效往往都是由于瞬態(tài)功耗過(guò)大造成的。當(dāng)輸入交流電壓嚴(yán)重欠壓或負(fù)載電流過(guò)大時(shí)，主開關(guān)管的瞬態(tài)功耗急劇上升，最容易造成開關(guān)管失效。在這兩種情況下，由于開關(guān)電源自身具有穩(wěn)壓調(diào)整功能，必然會(huì)增加主開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，也就是加大了占空比T開／T關(guān)(T開表示主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間，T關(guān)表示開關(guān)管截止時(shí)間)。主開關(guān)管的導(dǎo)通電流i是隨導(dǎo)通時(shí)間線性增長(zhǎng)的鋸齒波電流。主開關(guān)管發(fā)射極和集電極之間所承受的電壓Uce，在飽和導(dǎo)通時(shí)很小，而在截止時(shí)很大，且隨占空比成正比線性變化。Uce和i的增大還會(huì)使導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)間延長(zhǎng)，而這三者是決定主開關(guān)管在開啟或關(guān)斷時(shí)瞬態(tài)功耗的主要因素。因此，在上述這兩種情況下，主開關(guān)管的瞬態(tài)功耗必然會(huì)急劇上升。本實(shí)用新型的基本構(gòu)思是在開關(guān)電源的控制電路內(nèi)，利用本保護(hù)裝置設(shè)定一閥值電位UAT，用以限定主開關(guān)管最大導(dǎo)通時(shí)間，從而限定了最大占空比(T開／T關(guān))。當(dāng)控制主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)短的控制電壓UA，在UAT的范圍內(nèi)變化時(shí)，開關(guān)電源正常工作，保護(hù)裝置不工作，當(dāng)由于外界條件惡化主開關(guān)管開啟或關(guān)斷時(shí)瞬態(tài)功耗Pm將超出正常允許的范圍時(shí)，UA達(dá)到UAT值，保護(hù)裝置起動(dòng)，使主開關(guān)管提前截止得到保護(hù)，當(dāng)外界惡化條件消失時(shí)，保護(hù)裝置自動(dòng)退出工作區(qū)，開關(guān)電源恢復(fù)正?！，F(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的基本構(gòu)思做進(jìn)一步說(shuō)明，參見說(shuō)明書附圖。圖1為北京東風(fēng)電視機(jī)廠生產(chǎn)的昆侖牌S471型彩色電視機(jī)開關(guān)電源原理圖(增加了本保護(hù)裝置)，主開關(guān)管BG3、開關(guān)變壓器T(其12個(gè)引出端除⑤以外標(biāo)在圖中)取樣放大管BG4、激勵(lì)開關(guān)控制對(duì)管BG5和BG6等元器件組成一般常見的調(diào)頻式開關(guān)電源，工作頻率在50KHZ左右。E為交流電源經(jīng)整流濾波后形成的不穩(wěn)定直流電壓約300V。其中BG4、BG5、BG6等控制部份采用了厚膜電路HM(國(guó)產(chǎn)型號(hào)為HM114)，HM的10個(gè)引出腳①～⑩標(biāo)在圖中。BG3的工作電流i經(jīng)R9形成隨i線性變化的電壓，通過(guò)C2耦合到BG5的發(fā)射極。從T的①端經(jīng)D1、CA形成取樣電壓UCA經(jīng)電阻R5、R6和電位器W分壓送到BG4基極，經(jīng)比較放大，分壓形成控制電壓UA，(即圖1中A點(diǎn)的電壓)調(diào)整W可以改變開關(guān)電源輸出電壓B1、B3等的大小。圖中虛線所圍部份為本實(shí)用新型所提供的保護(hù)裝置，BG1為射極跟隨器，其集電極與BG4的發(fā)射極連接，取樣電壓UCA通過(guò)R1，R2分壓加在BG1的基極，R3為BG1的發(fā)射極負(fù)載電阻。BG2為保護(hù)裝置的控制開關(guān)，其基極與BG1發(fā)射極連接，其集電極與開關(guān)電源輸入部份公共地線(HM的⑩腳和T的③端)連接，發(fā)射極接到A點(diǎn)(即與控制電壓UA接通)經(jīng)電阻R4與BG5的基極連接。下面說(shuō)明閥值電位UAT是如何設(shè)定的。設(shè)UAT為能使BG2由截止變?yōu)閷?dǎo)通的UA的臨界電位，BG1的三個(gè)極電位分別用UE1、UB1、UC1表示，兩個(gè)極間電壓分別用UBE1、UCE1等表示，BG2的表示方法與BG1相同，分別為UE2、UBE2等。由圖可見(BG1、BG2為硅半導(dǎo)體管)UAT＝UE2＝UB2－UBE2＝UE1－UBE2＝(UB1－UBE1)－UBE2＝UB1－(－0.7V)－0.7V＝UB1＝R2／(R1＋R2)×UCA在BG2截止時(shí)，UA＝R8／(R7＋R8)×UC4，而UC4為UCA經(jīng)分壓后通過(guò)BG4放大所得到的，其變化率顯然要大于UCA。因此，UA和UAT雖然都是依UCA而變化但變化率不同，UA的相對(duì)變化量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于UAT。在本實(shí)施例中，UA在正常工作狀態(tài)下約為“－4V”，UAT值選在“－5～－7V”之間。適當(dāng)選擇R1、R2的值，就可以得到所需的UAT，本實(shí)施例中所選的R1約8K，R2約2K，R3約2K?？梢赃x用合適的穩(wěn)壓管與R1串聯(lián)，使UA更靈敏地反映UCA的變化，保護(hù)功能更好，但是成本相應(yīng)增加。當(dāng)開關(guān)電源正常工作時(shí)，BG2處于截止?fàn)顟B(tài)，保護(hù)裝置不工作。而當(dāng)外界條件惡化，迫使BG3導(dǎo)通時(shí)間不斷增加時(shí)，UA將隨之變負(fù)，當(dāng)達(dá)到閥值電位UAT時(shí)，BG2立即導(dǎo)通，保護(hù)裝置工作使BG5、BG6隨之飽和導(dǎo)通，BG3隨即提前截止，從而使BG3的瞬態(tài)功耗不致過(guò)大。本保護(hù)裝置既可以用半導(dǎo)體分立器件制作，也可以采用厚膜電路技術(shù)。國(guó)營(yíng)八九五廠已將本保護(hù)裝置試制成厚膜電路，它是在原厚膜電路(HM114)的基礎(chǔ)上制成的。引出腳順序沒(méi)有改變，只是增加了保護(hù)功能。圖2為該厚膜電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、聯(lián)線及引出腳示意圖。北京東風(fēng)電視機(jī)廠在所生產(chǎn)的昆侖牌S471型彩色電視機(jī)上采用本保護(hù)裝置，做了多項(xiàng)分板和整機(jī)的對(duì)比試驗(yàn)，效果明顯。1.分板開關(guān)壽命對(duì)比試驗(yàn)。在主電路板上，按原設(shè)計(jì)接上假負(fù)載，分別在電源電壓欠壓(140V)，正常(220V)，過(guò)壓(250V)條件下，將主負(fù)載(B1負(fù)載)開路、短路、超載。在超載情況下，原電路在幾十次以內(nèi)主開關(guān)管即失效，裝有本保護(hù)裝置的電路，試驗(yàn)上萬(wàn)次仍未失效。2.分板負(fù)載變化保護(hù)功能對(duì)比試驗(yàn)得到以下數(shù)據(jù)保護(hù)裝置將主開關(guān)管的瞬態(tài)功耗PM限制在100W以下，保證了主開關(guān)管的安全工作。3.整機(jī)電源電壓欠壓對(duì)比試驗(yàn)。在電視機(jī)調(diào)到同樣亮度，對(duì)比度情況下，接收同樣信號(hào)，測(cè)得以下數(shù)據(jù):<p>電源電壓()主開關(guān)管關(guān)斷時(shí)瞬態(tài)功耗P(W)原電路加本保護(hù)裝置200(欠壓)7660180(欠壓)11058140(欠壓)21854130(欠壓)19854</tables>在試驗(yàn)中，加保護(hù)裝置后主開關(guān)管管殼溫保持在40℃以下，而未加保護(hù)裝置時(shí)主開關(guān)管管殼溫升高達(dá)58℃，隨時(shí)有燒毀的危險(xiǎn)。試驗(yàn)證明，本保護(hù)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)1.對(duì)開關(guān)電源的保護(hù)作用迅速靈敏、安全有效。2.保護(hù)裝置本身電路簡(jiǎn)單，便于制作成本低。3.將本保護(hù)裝置制作在已有的開關(guān)電源厚膜電路基片上易于實(shí)現(xiàn)，可以不改變電視接收機(jī)原印制電路板布線，直接安裝使用。4.本保護(hù)裝置沒(méi)有在開關(guān)電源中增加有耗取樣元件，保持了原電路轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn)。5.當(dāng)外界惡化條件消除后，本保護(hù)裝置可以自動(dòng)退出工作區(qū)，使開關(guān)電源恢復(fù)正常工作。本保護(hù)裝置不僅適用于電視接收機(jī)開關(guān)電源，也可以用于其它電子儀器、電子設(shè)備的開關(guān)電源。權(quán)利要求1.一種電視接收機(jī)開關(guān)電源的保護(hù)裝置，其特征在于本保護(hù)裝置由射極跟隨器BG1、控制開關(guān)BG2，分壓電阻R1、R2、負(fù)載電阻R3等組成；開關(guān)電源的取樣電壓UCA經(jīng)R1、R2分壓加在BG1的基極，R3為BG1的負(fù)載電阻，BG1的集電極與開關(guān)電源的取樣放大管BG4的發(fā)射極連接；BG2的基極與BG1發(fā)射極連接，其集電極與開關(guān)電源輸入部分公共地線(厚膜電路HM的⑩腳和開關(guān)變壓器T的③端)連接，發(fā)射極接到A點(diǎn)(即與開關(guān)電源的控制電壓UA接通)，經(jīng)電阻R4與激勵(lì)開關(guān)控制管BG5的基極連接。2.按照權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于將其制作在已有的包括開關(guān)電源取樣、控制等電路的厚膜電路基片上，而未改變?cè)衲る娐返囊瞿_順序和已有功能。3.按照權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于R1與一個(gè)穩(wěn)壓管串聯(lián)。專利摘要一種電視接收機(jī)開關(guān)電源的保護(hù)裝置，在開關(guān)電源控制電路中設(shè)置一閾值電位，限定主開關(guān)管的最大導(dǎo)通時(shí)間，從而限制了主開關(guān)管在開啟和關(guān)斷時(shí)的最大瞬態(tài)功耗，對(duì)主開關(guān)管實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，反映靈敏，便于集成化。本保護(hù)裝置也適用于其它電子設(shè)備、電子儀器的開關(guān)電源。文檔編號(hào)H03K17/08GK2057793SQ8820967公開日1990年5月30日申請(qǐng)日期1988年8月19日優(yōu)先權(quán)日1988年8月19日發(fā)明者華有年,周洪直,李萬(wàn)興,哈平,郗崇儒,周鈺樹,王恩鴻,房增田申請(qǐng)人:北京東風(fēng)電視機(jī)廠,北京工業(yè)大學(xué)六系國(guó)營(yíng)第八九五廠