一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路的製作方法
2024-03-08 01:18:15 2
一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路。包括集成控制電路、電壓反饋電路、快速關斷電路、驅動電路、電流反饋電路，所述電壓反饋電路的輸出端接所述集成控制電路的電壓反饋端，所述快速關斷電路的輸出端接集成所述控制電路的工作頻率設定端，所述集成控制電路的輸出端接所述驅動電路的輸入端，所述電流反饋電路的輸出端接所述集成控制電路的電流反饋端。本實用新型適用於電流型脈寬調製的高頻開關電源電路中，使電源輸出在發生過負載或短路的情況下能快速關斷脈寬調製信號，從而保護電源本身免受損壞，更能實現用戶用電設備的安全保護，實用性強，具有電路簡單、工作可靠、實現容易、通用性強的特點。
【專利說明】一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路。
【背景技術】
[0002]近年來，開關電源以其功率密度高、重量輕、效率高等優點在通訊、航空航天、工業自動化等領域得到廣泛應用，傳統的開關電源普遍採用電壓型脈寬調製(PWM)技術，而近年電流型PWM技術得到了飛速發展。相比電壓型PWM，電流型PWM具有更好的電壓調整率和負載調整率，系統的穩定性和動態特性也得以明顯改善，特別是其內在的限流能力使控制電路變得簡單可靠，在開關電源控制模式的發展過程中，電流控制技術和脈寬調製(P WM)技術的結合促成了開關電源控制技術的飛躍。電流型PWM集成控制器已經產品化，極大推動了小功率開關電源的發展和應用，電流型PWM控制小功率電源已經取代電壓型PWM控制小功率電源。Unitrode公司推出的UC3842系列控制晶片是電流型PWM控制器的典型代表。該系列控制器外接元件少、設計簡單、成本低，且電源性能和可靠性可大幅度提高。
[0003]對於電流型控制晶片的過電流保護方式是將引腳3電壓升至IV以上，使電流比較器輸出高電平，PWM鎖存器復位，關閉輸出端，直至下一個時鐘將PWM鎖存器置位為止。而自激式反激變換器要實現上述過電流保護方案必須使過電流幅度達到反饋輸出電壓低至電流型控制晶片的啟動門限值，這樣就使得過電流保護的過程非常長，而開關電源處於長時間過電流狀態而得不到快速關斷容易出現損壞現象。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠實現單端反激型高頻開關電源過電流保護時的快速關斷電路。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所採取的技術方案是:一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路，其特徵在於:包括集成控制電路、電壓反饋電路、快速關斷電路、驅動電路、電流反饋電路，所述電壓反饋電路的輸出端接所述集成控制電路的電壓反饋端，所述快速關斷電路的輸出端接集成所述控制電路的工作頻率設定端，所述集成控制電路的輸出端接所述驅動電路的輸入端，所述電流反饋電路的輸出端接所述集成控制電路的電流反饋端。
[0006]進一步的，所述集成控制電路包括集成電路U2為UC3842晶片，其中集成電路U2的7腳為電源端，5腳為地，I腳、2腳為電壓反饋端，4腳為工作頻率設定端，8腳為電壓基準，3腳為電流反饋端，6腳為脈寬調製輸出端。
[0007]進一步的，所述電壓反饋電路包括電阻R1、R4、R5、電容Cl、光耦U1，電壓採樣信號S1、S2接光耦Ul的輸入端，光耦Ul的發射極經電阻Rl接地，同時經電阻R4接集成電路U2的2腳，電容Cl、電阻R5並接在集成電路U2的I腳和2腳。
[0008]進一步的，所述快速關斷電路包括電阻R2、R3、R7、電容C2、C3、三極體Q1，電阻R2一端與集成電路U2的8腳連接，另一端依次經電阻R3、電容C2與大地連接，電阻R7 —端與Ql的集電極連接，另一端與集成電路U2的4腳連接，電容C3 —端接電阻R7和集成電路U2的4腳的結點，另一端與大地連接，三極體Ql的基極經電阻R2、R3的結點與光耦Ul的集電極連接，三極體Ql的發射極接電阻R2和集成電路U2的8腳的結點。
[0009]進一步的，所述驅動電路包括電阻R6、三極體Q2、Q3，集成電路U2的6腳經過電阻R6接三極體Q2、Q3的基極，三極體Q2集電極接電源端，三極體Q3集電極接地，三極體Q2、Q3的發射極並接輸出驅動信號S4。
[0010]進一步的，所述電流反饋電路包括電阻R8、電容C4，電流反饋信號S3經過電阻R8接集成電路U2的3腳，電容C4 一端接集成電路U2的3腳與電阻R8的結點，另一端與大地連接。
[0011]採用上述技術方案所產生的有益效果在於:本實用新型採用在電流型控制晶片的控制環路中增加一個快速關斷電路，這樣就能保證電流型控制晶片在輸出過電流的情況下能迅速關斷輸出，電路結構簡單，實用性強，工作可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型原理框圖；
[0013]圖2是圖1的具體電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0015]如圖1所示，本實用新型是一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路，包括集成控制電路、電壓反饋電路、快速關斷電路、驅動電路、電流反饋電路，所述電壓反饋電路的輸出端接所述集成控制電路的電壓反饋端，所述快速關斷電路的輸出端接集成所述控制電路的工作頻率設定端，所述集成控制電路的輸出端接所述驅動電路的輸入端，所述電流反饋電路的輸出端接所述集成控制電路的電流反饋端。
[0016]如圖2所示，所述集成控制電路包括集成電路U2為UC3842晶片，其中集成電路U2的7腳為電源端，5腳為地，I腳、2腳為電壓反饋端，4腳為工作頻率設定端，8腳為電壓基準，3腳為電流反饋端，6腳為脈寬調製輸出端；所述電壓反饋電路包括電阻R1、R4、R5、電容Cl、光耦U1，電壓採樣信號S1、S2接光耦Ul的輸入端，光耦Ul的發射極經電阻Rl接地，同時經電阻R4接集成電路U2的2腳，電容Cl、電阻R5並接在集成電路U2的I腳和2腳；所述快速關斷電路包括電阻R2、R3、R7、電容C2、C3、三極體Ql，電阻R2 —端與集成電路U2的8腳連接，另一端依次經電阻R3、電容C2與大地連接，電阻R7 —端與Ql的集電極連接，另一端與集成電路U2的4腳連接，電容C3 —端接電阻R7和集成電路U2的4腳的結點，另一端與大地連接，三極體Ql的基極經電阻R2、R3的結點與光耦Ul的集電極連接，三極體Ql的發射極接電阻R2和集成電路U2的8腳的結點；所述驅動電路包括電阻R6、三極體Q2、Q3，集成電路U2的6腳經過電阻R6接三極體Q2、Q3的基極，三極體Q2集電極接電源端，三極體Q3集電極接地，三極體Q2、Q3的發射極並接輸出驅動信號S4 ;所述電流反饋電路包括電阻R8、電容C4，電流反饋信號S3經過電阻R8接集成電路U2的3腳，電容C4 一端接集成電路U2的3腳與電阻R8的結點，另一端與大地連接。
[0017]本實用新型的工作原理:電流型集成控制器技術相比電壓型具有更好的電壓調整率和負載調整率，系統的穩定性和動態特性也得以明顯改善。電壓型集成控制器是指控制器按反饋電壓來調節輸出脈衝佔空比寬度，電流型集成控制器在電壓型集成控制器原有的電壓環上增加了電流反饋環節，構成電壓電流雙閉環控制。內環為電流控制環，外環為電壓控制環。無論電流的變化，還是電壓的變化，都會使PWM輸出脈衝佔空比發生變化。這種控制方式可改善系統的電壓調整率，提高系統的瞬態響應速度，增加系統的穩定性。電流型集成控制器在脈寬比較器的輸入端，直接用流過輸出電感線圈電流的信號與誤差放大器輸出信號進行比較，從而調節佔空比，使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由於結構上有電壓環、電流環雙環系統，因此，無論開關電源的電壓調整率、負載調整率和瞬態響應特性都有提高。
[0018]Unitrode公司推出的UC3842系列控制晶片引腳2是電壓反饋端，將取樣電壓加至E/A誤差放大器的反相輸入端，與同向輸入端的2.5V基準電壓進行比較，產生誤差電壓。利用內部E/A誤差放大器可以構成電壓環。引腳3是電流反饋端，電流取樣電壓由引腳3輸入到電流比較器。當引腳3電壓大於IV時，輸出關閉。利用引腳3和電流比較器可以構成電流環。引腳I是補償端，外接阻容元件以補償誤差放大器的頻率特性。引腳8為5V基準電壓，帶載能力50mA。引腳6為推輓輸出端，有拉、灌電流的能力。引腳5為公共端。引腳7為集成塊工作電源端，電壓範圍為8V?40V。4腳RT/CT是定時端，鋸齒波振蕩器外接定時電容C和定時電阻R的公共端。反饋電壓和2.5V基準電壓之差，經誤差放大器E/A放大後作為門限電壓，與反饋電流經採樣後的電壓，一起送到電流感應比較器。當電流取樣電壓超過門限電壓後，比較器輸出高電平觸發RS觸發器，然後經或非門輸出低電平，關斷功率管，並保持這種狀態直至振蕩器輸出脈衝到觸發器和或非門為止。這段時間的長短由振蕩器輸出脈衝寬度決定。PWM信號的上升沿由振蕩器決定，下降沿由功率開關管電流和輸出電壓共同決定。反轉觸發器限制PWM的佔空比調節範圍在O?50%之內。
[0019]採用電流型集成控制器的單端反激型高頻開關電源均為自舉模式，7腳Vcc是電源，輸入電壓可以通過一個大阻值電阻從高壓降壓獲得，晶片起振工作後，自饋線圈上產生工作電壓為控制器提供電源。電流型集成控制器結構上有電壓環、電流環雙環系統使開關電源的電壓調整率、負載調整率和瞬態響應特性都得到提高，同時電源在出現過電流的情況電流環的採樣升高導致輸出電壓的下跌，進入到了限功率的模式。要實現輸出的關閉必須使得輸出電壓下降至自饋線圈上產生的工作電壓不足以維持控制器工作，造成過電流狀態維持時間過長，使電源長時間處於過電流狀態，危害電源的安全。控制器U2的定時端4腳鋸齒波振蕩器外接定時電容C3和定時電阻R7經過三極體Ql的自舉式振蕩，使得電源在進入限功率的模式後，自饋線圈上產生的工作電壓的降低導致控制器U2振蕩器迅速停振，使得控制器輸出關閉，達到了本實用新型的主要目的。
【權利要求】
1.一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路，其特徵在於:包括集成控制電路、電壓反饋電路、快速關斷電路、驅動電路、電流反饋電路，所述電壓反饋電路的輸出端接所述集成控制電路的電壓反饋端，所述快速關斷電路的輸出端接集成所述控制電路的工作頻率設定端，所述集成控制電路的輸出端接所述驅動電路的輸入端，所述電流反饋電路的輸出端接所述集成控制電路的電流反饋端。
2.根據權利要求1所述的一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路，其特徵在於:所述集成控制電路包括集成電路U2為UC3842晶片，其中集成電路U2的7腳為電源端，5腳為地，I腳、2腳為電壓反饋端，4腳為工作頻率設定端，8腳為電壓基準，3腳為電流反饋端，6腳為脈寬調製輸出端。
3.根據權利要求2所述的一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路，其特徵在於:所述電壓反饋電路包括電阻R1、R4、R5、電容Cl、光耦U1，電壓採樣信號S1、S2接光耦Ul的輸入端，光耦Ul的發射極經電阻Rl接地，同時經電阻R4接集成電路U2的2腳，電容Cl、電阻R5並接在集成電路U2的I腳和2腳。
4.根據權利要求3所述的一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路，其特徵在於:所述快速關斷電路包括電阻R2、R3、R7、電容C2、C3、三極體Ql，電阻R2 —端與集成電路U2的8腳連接，另一端依次經電阻R3、電容C2與大地連接，電阻R7 —端與Ql的集電極連接，另一端與集成電路U2的4腳連接，電容C3 —端接電阻R7和集成電路U2的4腳的結點，另一端與大地連接，三極體Ql的基極經電阻R2、R3的結點與光耦Ul的集電極連接，三極體Ql的發射極接電阻R2和集成電路U2的8腳的結點。
5.根據權利要求4所述的一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路，其特徵在於:所述驅動電路包括電阻R6、三極體Q2、Q3，集成電路U2的6腳經過電阻R6接三極體Q2、Q3的基極，三極體Q2集電極接電源端，三極體Q3集電極接地，三極體Q2、Q3的發射極並接輸出驅動信號S4。
6.根據權利要求5所述的一種基於電流型集成控制器的快速關斷電路，其特徵在於:所述電流反饋電路包括電阻R8、電容C4，電流反饋信號S3經過電阻R8接集成電路U2的3腳，電容C4 一端接集成電路U2的3腳與電阻R8的結點，另一端與大地連接。
【文檔編號】H02H7/12GK203942267SQ201420349398
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】周恆會 申請人:河北朗天信息科技有限公司