專利名稱：用于供電單元的保護(hù)電路和具有相應(yīng)保護(hù)電路的供電單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基于根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的保護(hù)電路和根據(jù)權(quán)利要求9的前序部分的具有相應(yīng)保護(hù)電路的供電單元。該類型的保護(hù)電路特別用于切換模式供電單元，以在例如短路的過載情況下及時切斷它們，從而不損壞該切換模式供電單元的組件。
背景技術(shù)：
DE-A-197 35 208公開了一種在初級側(cè)具有切換部件的切換模式供電單元，其在發(fā)生次級短路的情況下引起開關(guān)晶體管的安全切斷。在變壓器的初級繞組處檢測該情況下短路的發(fā)生。
US 6567252公開了一種安排在次級側(cè)的保護(hù)電路，其中切換模式供電單元的要被監(jiān)控的多個輸出電壓經(jīng)由二極管和電阻器網(wǎng)絡(luò)而連接到切換級。該切換級連接到該切換模式供電單元的控制環(huán)路，并在發(fā)生短路的情況下切斷該切換模式供電單元。
監(jiān)控多個輸出電壓的這類保護(hù)電路特別用在基于隔離變壓器原理的切換模式供電單元中。這為例如電視機(jī)、錄像機(jī)和衛(wèi)星接收機(jī)中使用的電路產(chǎn)生了大量穩(wěn)定的輸出電壓。這類裝置通常具有正常模式，其中所有電路均被激活；以及所謂待令模式，其中使用最低可能功率，并且通常僅利用遙控器將該裝置轉(zhuǎn)變到正常模式所需的電路是活動的。所以這些裝置中使用的供電單元具有僅在正常模式下存在的輸出電壓以及在正常模式和待令模式下都存在的輸出電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種保護(hù)電路和具有相應(yīng)保護(hù)電路的供電單元，包括監(jiān)控切換模式供電單元的僅在正常模式中存在的輸出電壓，以及監(jiān)控在正常模式和待令模式兩者中產(chǎn)生的輸出電壓。
該目的通過用于保護(hù)電路的權(quán)利要求1所說明的發(fā)明和用于供電單元的權(quán)利要求9所說明的發(fā)明來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中說明了本發(fā)明的有利發(fā)展。
根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)電路具有具有電流輸入端和控制輸入端的切換級，并用作監(jiān)控具有正常模式和待令模式的供電單元的輸出電壓。在正常模式和待令模式兩者中都存在的輸出電壓被耦接到該切換級的電流輸入端，并且僅在正常模式中存在的輸出電壓被耦接到該控制輸入端。結(jié)果，借助于施加到該切換級的控制輸入端的該控制信號，僅在正常模式中存在的輸出電壓在待令模式中被該控制信號阻擋，從而在待令模式中，僅監(jiān)控耦接到該電流輸入端的輸出電壓。
在優(yōu)選示范實施例中，耦接到該切換級的控制輸入端的控制信號是這樣的信號，利用該信號，該供電單元在正常模式和待令模式之間轉(zhuǎn)變。該控制信號特別經(jīng)由二極管而耦接到該控制輸入端，并且該控制信號在待令模式中保持該切換級截止。該切換級例如是pnp晶體管，其被正控制信號保持截止。這里的耦接到電流輸入端的輸出電壓之一同時為切換級提供電源電壓。第二切換級也被連接到該電流輸入端，該第二切換級監(jiān)控電流輸入端的電壓，并且如果存在該電壓的下降，則該第二切換級切斷該供電單元。
該供電單元特別是基于隔離變壓器原理的切換模式供電單元，其包括用于控制次級輸出電壓的控制環(huán)路。該保護(hù)電路在這里被耦接到該控制環(huán)路，并且如果存在短路或存在輸出電壓的過載，則經(jīng)由第二切換級將對應(yīng)信息傳遞到控制環(huán)路，從而切斷該切換模式供電單元。


下面基于附圖通過例子而更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中圖1示出了用于監(jiān)控僅在正常模式中存在的輸出電壓和也在待令模式中存在的輸出電壓的保護(hù)電路，圖2示出了在輸出電壓過載的情況下提供“低”信號的第二切換級，和圖3示出了在輸出電壓過載的情況下提供“高”信號的第二切換級。
具體實施例方式
圖1中顯示了用于監(jiān)控輸出電壓的具有第一切換級T1的保護(hù)電路，該第一切換級T1具有電流輸入端1和控制輸入端2，并且其通過其電流輸出端3而連接到參考電勢(在該示范實施例中為地)。該保護(hù)電路用作監(jiān)控未顯示的供電單元的輸出電壓U1-U3和U5-U8，該供電單元具有正常模式和待令模式，并提供用于正常模式和待令模式兩者的輸出電壓。
在正常模式和待令模式中都存在的輸出電壓U5-U8經(jīng)由電阻器R6-R8的一串電阻器而耦接到切換級T1的電流輸入端1。這里的輸出電壓U5同時提供用于第一切換級T1的第一工作電壓U0。其他輸出電壓U6-U8分別經(jīng)由二極管D6-D8而彼此解耦并從電流輸入端1解耦，從而不彼此影響。
這里的輸出電壓U5具有最高電壓值，而輸出電壓U8具有最低電壓值。在實際示范實施例中，U5為5伏，而U8為1.8伏。切換級T1的端子1安排在這串電阻器R6-R8上，使得該切換級可得到充分的第一工作電壓U0。為了監(jiān)控其他輸出電壓，在這串分壓器中插入另一個二極管和另一個電阻器就足夠了。
輸出電壓U1-U3被連接到切換級T1的控制輸入端2。電壓U2和U3以對應(yīng)于電壓U6和U7的方式經(jīng)由二極管D1和D2而連接到一串電阻器R1-R3。這里的輸出電壓U1在沒有二極管的情況下連接到這串分壓器R1-R3并由此提供第二工作電壓U4，該第二工作電壓U4可由電阻器R4設(shè)置并經(jīng)由電阻器R5而連接到控制輸入端2。
在該示范實施例中，輸出電壓U1-U3和U5-U8全為正，并且二極管D1、D2、D6-D8分別沿反向極化，使得當(dāng)這些輸出電壓中的一個下降時，電流流過對應(yīng)串的分壓器或指定的二極管。此外，控制信號Us經(jīng)由二極管D3而連接到電阻器R4和R5之間的節(jié)點(diǎn)。
在該示范實施例中，該切換級T1為pnp晶體管，使得該切換級T1由大于或等于工作電壓U0的正控制電壓Us而截止，并由顯著小于電壓U0的控制電壓Us導(dǎo)通。
該控制電壓Us特別是這樣的電壓，利用該電壓，監(jiān)控其輸出電壓的供電單元在正常模式和待令模式之間轉(zhuǎn)變。該電壓通常具有用于待令模式的“高”信號電平和用于正常模式的“低”信號電平。如果該信號電平為“低”，則第二工作電壓U4由輸出電壓U1預(yù)定。所以，如果輸出電壓U1-U3之一下降，例如如果發(fā)生短路或發(fā)生這些輸出電壓的過載，則第二工作電壓U4下降并且晶體管T1導(dǎo)通。結(jié)果，第一工作電壓U0同樣下降。
然而，如果控制信號Us的信號電平為“高”，則結(jié)果是即使輸出電壓U1-U3在待令模式中下降，晶體管T1也始終保持關(guān)斷。這具有這樣的效果，即該保護(hù)電路不響應(yīng)于待令模式中的輸出電壓U1-U3的下降。
如果控制電壓Us具有用于在待令模式和正常模式之間轉(zhuǎn)變的反相邏輯，則該反相器可連接在Us和二極管D3之間，使得反相控制信號Us也可用于該保護(hù)電路。
連接到這串電阻器R6-R8的還有端子4，在該示范實施例中為電阻器R8和二極管D8之間的節(jié)點(diǎn)，具有最低電壓值的輸出電壓U8經(jīng)由二極管D8而連接到該節(jié)點(diǎn)。所以端子4處存在的電壓Up取決于工作電壓U0，從而可在端子4處檢測該保護(hù)電路的工作狀態(tài)。如果在工作期間輸出電壓U5-U8之一下降，例如如果發(fā)生短路或輸出電壓之一的過載，則結(jié)果是端子4處的電壓Up同樣下降。
二極管D3在這里被極化，使得端子4處存在的電壓Up獨(dú)立于控制電壓Us。所以，僅當(dāng)輸出電壓U1-U3或U5-U8之一在正常模式中下降，或者輸出電壓U5-U8之一在待令模式中下降，電壓Up才下降。
監(jiān)控電壓Up的第二切換級連接到端子4。第二切換級具有比較器的功能，并比較該電壓和參考電壓。如果電壓Up下降到低于特定閾值，則第二切換級發(fā)射控制信號到該供電單元，以用信號通知故障，使得該供電單元被切斷。
該供電單元例如是基于隔離變壓器原理的切換模式供電單元，如經(jīng)常在電視機(jī)、錄像機(jī)和其他娛樂電子裝置中使用的一樣。它們通常具有用于控制次級輸出電壓的控制環(huán)路。這里的保護(hù)電路同樣被安排在次級側(cè)，并且該第二切換級有利地連接到該切換模式供電單元的控制環(huán)路。結(jié)果，第二切換級可以將該控制環(huán)路的電壓值設(shè)置為切斷該切換模式供電單元的值。
圖2和3中顯示了連接到端子4的第二切換級的示范實施例。圖2的第二切換級具有晶體管T10，其基極連接到參考電壓Uref而其發(fā)射極連接到具有電阻器R9和R10的分壓器。電阻器R9連接到圖1中的端子4。晶體管T10的集電極經(jīng)由端子5而連接到切換模式供電單元的光耦合器，該光耦合器將來自次級側(cè)的控制信號發(fā)送到初級側(cè)。
該電路的功能如下如果端子4處的電壓Up取決于參考電壓Uref而下降到低于特定閾值，則晶體管T10導(dǎo)通，并結(jié)果經(jīng)由端子5而下拉在光耦合器處存在的電壓。安排在該切換模式供電單元的初級側(cè)的驅(qū)動器級然后將該壓降解釋為用于切斷該切換模式供電單元的信號。
圖3中顯示了具有以反相邏輯工作的晶體管T11的第二切換級。這里的晶體管T11的集電極經(jīng)由電阻器R12而連接到工作電壓Vcc，并連接到與切換模式供電單元的光耦合器連接的端子6。
在所有輸出電壓U1-U3和U5-U8具有它們的規(guī)定電壓值的對應(yīng)裝置的正常模式中，晶體管T11借助于存在于端子4處并經(jīng)由分壓器R10、R1而存在于晶體管T11的基極處的電壓Up而被導(dǎo)通。所以，低電壓一般存在于端子6處，對應(yīng)于“低”信號電平。
如果例如由于過載或由于短路而使得要監(jiān)控的輸出電壓之一此時下降，則第二工作電壓U0下降，并結(jié)果晶體管T11的基極處的電壓同樣下降。結(jié)果，晶體管T11截止，使得在故障情況下，按照與工作電壓Vcc對應(yīng)的方式，端子6處的電壓為高。圖3的第二切換級所以可用于使用控制環(huán)路的切換模式供電單元，利用該控制環(huán)路，在光耦合器的高電壓的情況下，該切換模式供電單元被切斷。
圖2和3的切換級也具有電容器C10，利用該電容器，所述切換級具有時間常數(shù)并由此具有延遲地被激活。為了使得關(guān)聯(lián)的供電單元在接通之后可靠地運(yùn)行，這是必要的。這確保要監(jiān)控的輸出電壓首先達(dá)到它們的標(biāo)稱值，并且當(dāng)電容器C10被充電時，僅激活該保護(hù)電路。
所以，可以由具有兩個活動的切換級(例如兩個晶體管)的保護(hù)電路監(jiān)控僅在正常模式中存在的或在正常模式和待令模式兩者中都存在的大量輸出電壓。這對于相對于在切換模式供電單元中使用的變壓器的其他繞組具有弱耦合的次級繞組所產(chǎn)生的輸出電壓尤其是重要的。該保護(hù)電路對于在次級側(cè)受控的切換模式供電單元尤其是有利的，但是如果根據(jù)圖2或3在端子5或端子6處存在的第二切換級的電壓經(jīng)由例如變壓器或光耦合器而被傳遞到初級側(cè)，則該保護(hù)電路也可用于在初級側(cè)受控的切換模式供電單元。該保護(hù)電路不僅可和隔離變壓器一起使用，而且可用于產(chǎn)生大量輸出電壓的其他供電單元。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)電路，具有第一切換級(T1)，用于監(jiān)控具有正常模式和待令模式的供電單元的輸出電壓，其特征在于，在正常模式和待令模式兩者中都存在的輸出電壓(U5-U8)被耦接到該切換級(T1)的電流輸入端(1)，并且僅在正常模式中存在的輸出電壓(U1-U3)被耦接到該切換級(T1)的控制輸入端(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的保護(hù)電路，其特征在于控制信號(Us)被耦接到該切換級(T1)的控制輸入端(2)，特別是，利用該控制信號(Us)，該供電單元在正常模式和待令模式之間轉(zhuǎn)變。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的保護(hù)電路，其特征在于該控制信號(Us)特別經(jīng)由二極管(D3)而耦接到該控制輸入端(2)，并且該控制信號(Us)在待令模式中保持該切換級(T1)截止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一個的保護(hù)電路，其特征在于第二切換級(T10、T11)被耦接到該第一切換級(T1)的電流輸入端(1)，并且如果在該電流輸入端(1)存在工作電壓(U0)的下降，則該第二切換級(T10、T11)切斷該供電單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的保護(hù)電路，其特征在于該第二切換級(T10、T11)被連接到該供電單元的控制環(huán)路，并且如果存在工作電壓(U0)的下降，則經(jīng)由該控制環(huán)路切斷該供電單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的保護(hù)電路，其特征在于該第二切換級(T10、T11)具有電容器(C10、C11)，用于在該供電單元接通之后，有延遲地激活該保護(hù)電路。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的保護(hù)電路，其特征在于在正常模式和待令模式兩者中都存在的所述輸出電壓(U5-U8)經(jīng)由串聯(lián)電阻器(R6-R8)而存在于第一切換級(T1)的電流輸入端(1)，并經(jīng)由至少一個二極管(D6-D8)而在這里彼此解耦，并且其特征在于這些輸出電壓(U5-U8)中的一個(U5)產(chǎn)生用于電流輸入端(1)的第一工作電壓(U0)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的保護(hù)電路，其特征在于僅在正常模式中存在的所述輸出電壓(U1-U3)經(jīng)由串聯(lián)電阻器(R1-R3)而存在于第一切換級(T1)的控制輸入端(2)，并經(jīng)由至少一個二極管(D1、D2)而在這里彼此解耦，并且其特征在于這些輸出電壓(U1-U3)中的一個(U1)產(chǎn)生用于控制輸入端(2)的第二工作電壓(U4)。
9.一種供電單元，用于產(chǎn)生僅在供電單元的正常模式中存在的輸出電壓(U1-U3)，并產(chǎn)生在正常模式和待令模式兩者中都存在的輸出電壓(U5-U8)，其特征在于其具有根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一個的保護(hù)電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的供電單元，其特征在于該供電單元是基于隔離變壓器原理的切換模式供電單元，并具有用于控制次級輸出電壓的控制環(huán)路，并且其特征在于該保護(hù)電路被耦接到該控制環(huán)路。
全文摘要
該保護(hù)電路用作監(jiān)控具有正常模式和待令模式的供電單元的輸出電壓。該保護(hù)電路在這里具有第一切換級(T1)，在正常模式和待令模式兩者中都存在的輸出電壓(U5－U8)被耦接到該第一切換級(T1)的電流輸入端(1)，并且僅在正常模式中存在的輸出電壓(U1－U3)被耦接到該第一切換級(T1)的控制輸入端(2)。控制信號(Us)被耦接到該切換級(T1)的控制輸入端(2)，例如利用該控制信號(Us)，該供電單元在正常模式和待令模式之間轉(zhuǎn)變。結(jié)果，借助于該控制信號，僅在正常模式中存在的輸出電壓在待令模式中被該控制信號阻擋，從而在待令模式中，僅監(jiān)控耦接到該電流輸入端(1)的輸出電壓(U5－U8)。
文檔編號H04N5/63GK1839536SQ200480023771
公開日2006年9月27日 申請日期2004年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
發(fā)明者萊因哈德·科格爾, 讓-保羅·洛維爾 申請人:湯姆森特許公司