模塊電源短路保護裝置的製作方法
2023-10-07 01:57:34
專利名稱：模塊電源短路保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於模塊電源的短路保護裝置，屬於開關電源技術領域。
背景技術：
當前，開關電源以其高效率、小體積等優點獲得了廣泛應用。在交換設備、接入設備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領域均大量使用開關電源。隨著技術的不斷進步，開關電源日益向模塊化的方向發展。採用模塊電源組建電源系統具有設計周期短、可靠性高、系統升級容易等特點。隨著半導體工藝、封裝技術和高頻軟開關技術的大量使用，模塊電源的轉換效率越來越高，應用也越來越廣泛。
現有模塊電源普遍採用PWM(脈寬調製)技術。3843作為流行的電流型PWM信號發生器，具有精度高、電壓穩定、外圍電路簡單、價格低廉等優點，廣泛應用在各種模塊電源中。目前，針對3843晶片的模塊電源短路保護方案多採用「打咯」式(hiccup)保護，即當電源的電流採樣信號送到3843的3腳的電壓高於1V時，過流保護就動作，減小6腳的輸出佔空比，使3843的供電電壓也跟著下降，當低到3843不能工作時，整個電路關閉，然後靠啟動電阻開始下一次的啟動過程。在這種保護方式下，電源只工作幾個開關周期，然後就進入很長時間的啟動過程，因此平均功耗低，即使長時間輸出短路也不會導致電源的熱損壞。
但這種保護方式也存在十分明顯的缺點僅適用於小功率反激式電源電路；在電網電壓的高輸入端容易保護失效；對晶片外圍器件的公差要求高，適應外界環境溫度的能力差，對大的容性負載帶載能力也不理想，對開關頻率的設置和MOSFET管的選擇都有苛刻的要求，在大批量的生產中容易出現較高的不良率。
發明內容
本實用新型的目的在於針對現有模塊電源短路保護方式的不足，提供一種新的模塊電源短路保護裝置，該裝置採用簡單巧妙的電路設計方案，有效解決了不同環境下的模塊電源短路保護問題。
為實現上述的實用新型目的，本實用新型採用下述的技術方案一種模塊電源短路保護裝置，用於採用電流型PWM控制器的模塊電源中，其中該控制器的電流傳感端串接用於電流取樣的電阻，定時端接在定時電容和定時電阻的公共端，電源端接受外部電源的輸入，其特徵在於所述控制器的反饋電壓輸入端連接一個光耦，該輸入端與內部誤差放大器的輸出端相連接；在所述內部誤差放大器的輸出端連接一個穩壓管和一個二極體，所述穩壓管和二極體的陽極相對；基準電壓輸出端接入三極體的射極，所述三極體的基極通過串聯的第一電阻和第二電阻連接所述二極體的陰極，所述第二電阻和所述二極體的公共端通過第三電阻接地，在所述第一電阻和第二電阻的公共端與地之間接有一個電容；所述三極體的集電極與所述定時電阻相連接。
所述PWM控制器為3843或3842。
所述反饋電壓輸入端通過並聯的電阻和電容與所述內部誤差放大器的輸出端相連接。
所述三極體為PNP型三極體。
本實用新型所提供的模塊電源短路保護裝置電路結構簡單、成本低廉，對晶片外圍器件要求不高，而且容易調試，適合各種功率等級和拓撲結構。本短路保護裝置可使模塊電源在滿栽的情況下長時間短路，當短路消失後可以自動恢復。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明。
圖1為本實用新型所提供的模塊電源短路保護裝置的電路原理圖。
2腳Vfb是反饋電壓輸入端，此腳與內部誤差放大器同向輸入端的基準電壓(一般為+2.5V)進行比較，產生控制電壓，控制脈衝的寬度。
3腳Isense是電流傳感端。前面已經提到，現有短路保護方式通常是在外圍電路中，在功率開關管V1的源極串接一個小阻值的取樣電阻，將脈衝變壓器的電流轉換成電壓，此電壓送入3腳，控制脈寬。此外，當電源電壓異常時，功率開關管的電流增大，當取樣電阻上的電壓超過1V時，UC3843就停止輸出，有效地保護了功率開關管。
4腳Rt/Ct是定時端，它外接定時電容和定時電阻的公共端。
5腳GND接地。
6腳OUT是輸出端，此腳為圖滕柱式輸出，驅動能力是±1A。這種圖騰柱結構對被驅動的功率管的關斷有利。
7腳Vcc是電源端。當供電電壓低於+16V時，UC3843不工作，此時耗電在1mA以下。輸入電壓可以通過一個大阻值電阻從高壓降壓獲得。晶片工作後，輸入電壓可在+10～+30V之間波動，低於+10V停止工作。工作時耗電約為15mA，此電流可通過反饋電阻提供。
8腳Vref是基準電壓輸出端，可輸出精確的+5V基準電壓，電流可達50mA。
在現有的採用3843的模塊電源中，關於3、4、5、6、7引腳的連接方式都差不多，其中3腳串接用於電流取樣的電阻，4腳接在定時電容和定時電阻的公共端，5腳接地，6腳對外輸出，7腳接受外部電源的輸入。
本實用新型所提供的模塊電源短路保護裝置主要是針對採用3843的模塊電源而設計的。該短路保護裝置所進行的電路改進主要如圖1中的虛線框所示，在2腳處通過電阻R23和R8連接光耦N1；在1腳處，依序連接一個穩壓二極體V9和一個普通二極體V16，V9和V16的陽極相對，2腳通過並聯的電阻R7和電容C17與1腳相連接。8腳接入一個PNP型三極體V17的射極。該三極體V17的基極連接電阻R10，R10通過電阻R48連接二極體V16的陰極，它們的公共端通過電阻R47接地。在電阻R10和R48的公共端與地之間接有電容C9。三極體V17的集電極與定時電阻R11相連接，4腳接在R11與定時電容C24的公共端。
本短路保護裝置的工作原理是這樣的當輸出短路時，輸出電壓下降到0伏，變壓器(圖中未示)其它繞組感應的電壓相應也降為0伏，這時光耦N1的CE間呈現高阻狀態，3843的2腳電平下降小於2.5伏後，1腳電平升高，使穩壓管V9擊穿導通，電流通過二極體V16，電阻R48給電容C9充電，使電容C9電壓上升，同時三極體V17的基極電流減小，基極電壓上升，當超過4.3伏時，V17截止，此時震蕩電路被關斷，進而關斷輸出。
本實用新型不僅適用於採用3843的模塊電源，對採用其他電流型PWM控制器如3842等的模塊電源也同樣能夠提供短路保護。
上面雖然通過實施例描繪了本實用新型，但本領域普通技術人員知道，本實用新型有許多變形和變化而不脫離本實用新型的精神，所附的權利要求將包括這些變形和變化。
權利要求1.一種模塊電源短路保護裝置，用於採用電流型PWM控制器的模塊電源中，其中該控制器的電流傳感端串接用於電流取樣的電阻，定時端接在定時電容和定時電阻的公共端，電源端接受外部電源的輸入，其特徵在於所述控制器的反饋電壓輸入端連接一個光耦，該輸入端與內部誤差放大器的輸出端相連接；在所述內部誤差放大器的輸出端連接一個穩壓管和一個二極體，所述穩壓管和二極體的陽極相對；基準電壓輸出端接入三極體的射極，所述三極體的基極通過串聯的第一電阻和第二電阻連接所述二極體的陰極，所述第二電阻和所述二極體的公共端通過第三電阻接地，在所述第一電阻和第二電阻的公共端與地之間接有一個電容；所述三極體的集電極與所述定時電阻相連接。
2.如權利要求1所述的模塊電源短路保護裝置，其特徵在於所述PWM控制器為3843。
3.如權利要求1所述的模塊電源短路保護裝置，其特徵在於所述PWM控制器為3842。
4.如權利要求1所述的模塊電源短路保護裝置，其特徵在於所述反饋電壓輸入端通過並聯的電阻和電容與所述內部誤差放大器的輸出端相連接。
5.如權利要求1所述的模塊電源短路保護裝置，其特徵在於所述三極體為PNP型三極體。
專利摘要本實用新型提供了一種模塊電源短路保護裝置。該裝置用在採用電流型PWM控制器3843或3842的模塊電源中，其中控制器的反饋電壓輸入端連接一個光耦，該輸入端與內部誤差放大器的輸出端相連接；在內部誤差放大器的輸出端連接一個穩壓管和一個二極體，穩壓管和二極體的陽極相對；基準電壓輸出端接入三極體的射極，三極體的基極通過串聯的第一電阻和第二電阻連接二極體的陰極，第二電阻和二極體的公共端通過第三電阻接地，在第一電阻和第二電阻的公共端與地之間接有一個電容。本模塊電源短路保護裝置電路結構簡單、成本低廉，對晶片外圍器件要求不高，而且容易調試，適合各種功率等級和拓撲結構。
文檔編號H02H7/10GK2879525SQ20052014533
公開日2007年3月14日 申請日期2005年12月21日 優先權日2005年12月21日
發明者王鎮, 趙民強 申請人:北京通力環電氣股份有限公司