專利名稱：一種開關(guān)電源的過功率保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及開關(guān)電源過功率保護(hù)電路，尤其是一種改進(jìn)的電流控制型反激變換器的開關(guān)電源過功率保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
對于電流控制型反激變換器，輸出電壓的反饋與變壓器原邊電流的反饋一起構(gòu)成控制電路的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)。一般的控制芯片都是對變壓器原邊峰值電流進(jìn)行逐周期的采樣、監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。對于采用UC384X系列芯片做控制的反激變換器的過功率保護(hù)電路，現(xiàn)有技術(shù)是從輸入端濾波電容的正端處引電阻到UC38HC43的第3腳進(jìn)行控制，此方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單方便，外加元件少；缺點(diǎn)是在寬輸入電壓范圍的設(shè)計(jì)中，尤其是85～265V寬電壓范圍交流輸入，難以做到整個(gè)電壓范圍內(nèi)過功率保護(hù)點(diǎn)一致；要么高輸入電壓時(shí)輸出短路電流偏大，要么低輸入電壓時(shí)重載開不了機(jī)。另外一種常用的過功率保護(hù)方法是進(jìn)行輸出端電流采樣，采樣結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，達(dá)到設(shè)定值后就讓保護(hù)電路起作用，該方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確、可靠；缺點(diǎn)是電路復(fù)雜、成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的問題是避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種基于UC38HC43控制芯片的簡單、實(shí)用的過功率保護(hù)電路。本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)作了改進(jìn)，將保護(hù)電路取樣點(diǎn)從輸入端直流大電容正端處改在變壓器輔助繞組上，并增加少量元件就可以對原來的過功率保護(hù)性能有顯著的改善，使不同輸入電壓下的過功率保護(hù)點(diǎn)接近一致。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)一個(gè)過功率保護(hù)電路連接于包括變壓器和開關(guān)管的功率變換單元以及基于芯片UC38HC43的開關(guān)控制單元的電路中，特別是電路中還包括了基于可控鎖定電路的保護(hù)電路和保護(hù)采樣電路；可控鎖定電路包括兩只三極管，一只穩(wěn)壓管和一只二極管，還包括6只電阻和一只電容，芯片UC38HC43的1腳接穩(wěn)壓管的陰極，穩(wěn)壓管的陽極接到第一只三極管的基極，兩只電阻串接后一端接交流電源輸入端，另一端接第一只三極管的發(fā)射極，第一只三極管的基極通過一只電阻接第二只三極管的集電極，第二只三極管的基極通過一只電阻接第一只三極管的集電極，第二只三極管的發(fā)射極接地，電容并接在第二只三極管的基極和發(fā)射極之間。
現(xiàn)有技術(shù)是從輸入端濾波電容的正端引電阻到UC38HC43的第3腳，本實(shí)用新型是從變壓器輔助繞組串接的二極管的陰極和開關(guān)管的漏極之間取出一個(gè)電位接到UC38HC43的第3腳，這個(gè)電位是由兩個(gè)電阻分壓后獲得的。保護(hù)采樣電路包括一只二極管和三只電阻。二極管的陽極接地，陰極接變壓器輔助繞組的異名端。
在過功率保護(hù)之后，會(huì)出現(xiàn)不斷的保護(hù)-啟動(dòng)-保護(hù)-啟動(dòng)的不穩(wěn)定狀態(tài)，為了保持保護(hù)狀態(tài)不變，本實(shí)用新型從UC38HC43的1腳接穩(wěn)壓管到由兩個(gè)三極管Q2、Q3組成的可控鎖定電路的觸發(fā)點(diǎn)，并通過電阻從電源輸入端引入電壓使可控鎖定電路鎖定在保護(hù)狀態(tài)，欲使電源恢復(fù)工作，需要去除過載現(xiàn)象后重新開機(jī)方可。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有以下優(yōu)點(diǎn)1.通過對現(xiàn)有技術(shù)做簡單的改進(jìn)，便顯著改善保護(hù)電路的性能；2.電路簡單實(shí)用，只增加很少成本。


圖1為本實(shí)用新型一種開關(guān)電源的反激變換器結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型一種開關(guān)電源的過功率保護(hù)電路的電源電原理圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)的說明。
具體實(shí)施方式
如圖1所示開關(guān)電源包括輸入整流濾波單元10，它將直流高壓提供給功率變換單元20，功率變換單元20將高壓直流變?yōu)榇箅娏鞯牡蛪褐绷鞯捷敵稣鳛V波單元30，輸出整流濾波單元30輸出直流低壓，開關(guān)控制單元40決定了振蕩頻率和占空比以及決定開關(guān)三極管是否截止進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，反饋電路60用來穩(wěn)定輸出電壓，保護(hù)電路50維持開關(guān)電源一旦進(jìn)入保護(hù)就不再退出。
如圖2所示過功率保護(hù)電路連接于包括變壓器T1和開關(guān)管Q1的功率變換單元(20)以及基于芯片UC38HC43的開關(guān)控制單元(40)的電路中，尤其是還包括基于可控鎖定電路的保護(hù)電路(50)和保護(hù)采樣電路；可控鎖定電路包括三極管Q2、Q3，穩(wěn)壓管ZD2和二極管D4；還包括電阻R4A、R4B、R15、R17、R18、R20和電容C16；芯片UC38HC43的1腳接穩(wěn)壓管ZD2的陰極，ZD2的陽極接到三極管Q3的基極，電阻R4A、R4B串接后一端接交流電源輸入端，另一端接三極管Q2的發(fā)射極，Q2的基極通過電阻R18接三極管Q3的集電極，三極管Q3的基極通過電阻R20接三極管Q2的集電極，三極管Q3的發(fā)射極接地，電容C16并接在三極管Q3的基極和發(fā)射極之間；保護(hù)采樣電路包括一只二極管D2和三只電阻R8、R9、R10；二極管D2的陽極接地，陰極接變壓器N2繞組的異名端和電阻R8的一端，電阻R10的一端接地，另一端接電阻R9和開關(guān)管Q1的漏極，R8和R9的另一端相接后接在芯片UC38HC43的第3腳。
電阻R4A和R4B串接后的阻值范圍在150～300KΩ之間選取，耗散功率不小于1/2W。電阻R10的阻值在0.1～1Ω之間選取，耗散功率不小于1W。電阻R8的阻值選為180KΩ，電阻R9的阻值選為1KΩ。二極管D2選用型號為UF4003。穩(wěn)壓管ZD2選用型號為1N5234。三極管Q2選用型號為3906，三極管Q3選用型號為3904。電阻R18、R20的阻值選為1KΩ。
實(shí)施本實(shí)用新型后，整個(gè)開關(guān)電源的工作原理如下整流橋BD1和電解電容C8構(gòu)成輸入整流濾波電路，將交流電轉(zhuǎn)化為直流高壓；變壓器T1和開關(guān)管Q1構(gòu)成功率變換電路，在Q1導(dǎo)通期間將能量儲(chǔ)存在變壓器中，Q1截止期間通過另外兩個(gè)變壓器繞組N2、N3釋放能量；N2繞組向控制芯片U1提供工作電壓；N3繞組感應(yīng)的電壓經(jīng)過整流濾波后作為輸出電壓。R10對流過一次側(cè)開關(guān)管中的電流進(jìn)行采樣，將電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號反饋回UC38HC43的3腳，當(dāng)3腳采樣到的電壓高于1V時(shí)，便關(guān)斷Q1，這時(shí)輸出電壓將開始下降，即達(dá)到過功率保護(hù)點(diǎn)。對于一特定的反激變換器(頻率一定、變壓器參數(shù)一定)，斷續(xù)工作條件下該電流峰值的大小與負(fù)載情況有關(guān)。但由于占空比的差異，采樣電壓經(jīng)過R9、C11濾波后出現(xiàn)在UC38HC43的3腳的峰值電壓在低交流輸入和高交流輸入電壓時(shí)相差很大，這將導(dǎo)致反激變換器的過功率保護(hù)點(diǎn)在兩種輸入電壓時(shí)差別也很大。連續(xù)工作條件下的情況雖然相比之下要復(fù)雜一些，但也大致呈此變化趨勢。為了解決這個(gè)問題，本實(shí)用新型通過以下方法對UC38HC43的3腳輸入的采樣電壓進(jìn)行補(bǔ)償從D2的陰極接電阻R8到UC38HC43的3腳，將加在D2兩端的反向電壓通過R8與R9構(gòu)成分壓的形式，補(bǔ)償?shù)?腳。這樣，在每一個(gè)開關(guān)Q1導(dǎo)通的期間，D2上便有與輸入交流電壓成比例的反向電壓，剛好補(bǔ)償3腳的采樣電壓。而在Q1關(guān)斷的期間，D2導(dǎo)通，兩端電壓近似為零，不對3腳進(jìn)行補(bǔ)償。所以，與一般的通過從輸入端電解電容的正端引電阻到3腳的方法相比，前者在開機(jī)后的任意時(shí)刻都對3腳補(bǔ)償，而后一種方法僅在開關(guān)管ON的期間對電流補(bǔ)償，這樣，補(bǔ)償?shù)男Ч黠@優(yōu)于前者，可以做到不同輸入電壓下過功率保護(hù)點(diǎn)基本一致，而實(shí)際的結(jié)果也確實(shí)如此。
在過功率保護(hù)后，電路會(huì)出現(xiàn)不停的啟動(dòng)-保護(hù)-啟動(dòng)-保護(hù)的不穩(wěn)定狀態(tài)。本實(shí)用新型中采用了如下方法解決這個(gè)問題UC38HC43的1腳接穩(wěn)壓管ZD2的陰極，ZD2的陽極接到由Q2、Q3組成的可控鎖定電路的觸發(fā)點(diǎn)Q3的基極，R4A、R4B串接后一端接交流電源輸入端，另一端接Q2的發(fā)射極，Q2的基極通過R18接Q3的集電極，Q3的基極通過R20接Q2的集電極，Q3的發(fā)射極接地。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的過功率保護(hù)點(diǎn)后，由于占空比一定，變換器的輸出電壓就會(huì)下降，UC38HC43的1腳的電壓升高，該電壓使ZD2發(fā)生擊穿后觸發(fā)可控鎖定電路，再將1腳的電位拉低。R4A、R4B為可控鎖定電路提供維持電流，從而可以實(shí)現(xiàn)過功率保護(hù)后將電源關(guān)斷鎖定。要電源恢復(fù)工作，需要過載現(xiàn)象去除后重新開機(jī)方可。
本實(shí)用新型中使用的關(guān)鍵元器件如下表

實(shí)踐證明，本實(shí)用新型保護(hù)電路把原有的常見的反激變換器結(jié)構(gòu)作簡單改進(jìn)，在只增加很少成本的情況下，顯著改善了過功率保護(hù)性能。
權(quán)利要求1.一種開關(guān)電源裝置的過功率保護(hù)電路，連接于包括變壓器T1和開關(guān)管Q1的功率變換單元(20)以及基于芯片UC38HC43的開關(guān)控制單元(40)的電路中，其特征在于還包括基于可控鎖定電路的保護(hù)電路(50)和保護(hù)采樣電路；所述可控鎖定電路包括三極管Q2、Q3，穩(wěn)壓管ZD2和二極管D4；還包括電阻R4A、R4B、R15、R17、R18、R20和電容C16；芯片UC38HC43的1腳接穩(wěn)壓管ZD2的陰極，ZD2的陽極接到三極管Q3的基極，電阻R4A、R4B串接后一端接交流電源輸入端，另一端接三極管Q2的發(fā)射極，Q2的基極通過電阻R18接三極管Q3的集電極，三極管Q3的基極通過電阻R20接三極管Q2的集電極，三極管Q3的發(fā)射極接地，電容C16并接在三極管Q3的基極和發(fā)射極之間；所述的保護(hù)采樣電路包括一只二極管D2和三只電阻R8、R9、R10；二極管D2的陽極接地，陰極接變壓器N2繞組的異名端和電阻R8的一端，電阻R10的一端接地，另一端接電阻R9和開關(guān)管Q1的漏極，R8和R9的另一端相接后接在芯片UC38HC43的第3腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)電源裝置的過功率保護(hù)電路，其特征在于所述的電阻R4A和R4B串接后的阻值范圍在150～300KΩ之間選取，耗散功率不小于1/2W。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)電源裝置的過功率保護(hù)電路，其特征在于電阻R10的阻值在0.1～1Ω之間選取，耗散功率不小于1W。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的電流控制型反激變換器的開關(guān)電源過功率保護(hù)電路，連接于包括變壓器T1和開關(guān)管Q1的功率變換單元(20)以及基于芯片UC38HC43的開關(guān)控制單元(40)的電路中，尤其是還包括基于可控鎖定電路的保護(hù)電路(50)和保護(hù)采樣電路；本實(shí)用新型通過對現(xiàn)有技術(shù)做簡單的改進(jìn)，只增加很少的成本，便顯著的改善了保護(hù)電路的性能。
文檔編號H02H7/122GK2586279SQ0225004
公開日2003年11月12日 申請日期2002年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
發(fā)明者李勁松, 嚴(yán)百平, 衛(wèi)延昌 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司