短路保护与过欠压保护为一体的开关电源制造技术

短路保护与过欠压保护为一体的开关电源是一种满足数字继电保护装置对电源的特殊技术指标要求的开关电源，由输入电路（１）、电源主电路（２）、电源输出异常保护模块（３）、开机时序控制器（４）、关机时序控制器（５）组成，电源５Ｖ、±１５Ｖ、２４Ｖ三路输出分别配有电压监视电路，联合控制电源脉宽调制芯片，实现输出过欠压保护。输出发生短路时会引起电压骤降，通过输出欠压保护电路间接实现短路保护。电源开机时，５Ｖ通过控制电路延时开通２４Ｖ输出，实现启动建立５Ｖ先于２４Ｖ，电源关机时，失电采样电路快速切断２４Ｖ输出，５Ｖ输出由输入滤波大电容继续维持一段时间，实现关机保持５Ｖ晚于２４Ｖ。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是针对数字继电保护装置对电源的一些特殊技术指标要求而设 计的一种开关电源，属于电力系统继电保护

技术介绍
随着数字继电保护装置在变电站自动化系统中的大规模应用，继电保护装置 的可靠性成为一个很重要的问题。属于保护装置一部分的电源，其性能的高低直 接影响着继电保护装置整体的可靠性。数字继电保护用开关电源是一个多路输出 电源，输入为交直流通用，输出有三组电压，+5￥提供〔 1!等数字电路的工作电 源，土15V作为模拟电源供给数据采集系统，+24￥用于开关量输入输出回路。与 常规电源相比，继电保护用电源增加了一些特殊技术指标，如输出过欠压保护、 5V与24V的时序配合以及更高等级的电磁兼容要求等，其目的是为了提高电源 的安全可靠性，防止由于电源的问题而引起继电保护装置的误操作。常规电源对输出都要求过电压保护，主要考虑的是输出电压太高会损坏后级 负载电路，而欠压由于影响较小就不予设计保护。继电保护用电源由于其特殊的 应用背景而对输出电压的大小有着更严格的控制。电源启动时间为电源通电到输出电压上升到稳压范围内时的时间，保持时间 为电源断电到输出电压下降到稳压范围外时的时间。常规多路输出电源对各路输 出的启动与保持时间没有先后要求。继电保护用电源要求开机启动建立时间5V 先于24V 40 140ms,关机保持时间5V晚于24V 20ms以上。启动时5V电压先 建立，保护装置中CPU完成初始化程序，进入正常工作状态，开出回路信号电平 状态确定，不会引起保护装置误动。关机时24V先于5V消逝也是基于此目的。目前的数字继电保护装置上所用电源一般只有5V输出配有短路保护、输出 过压保护，有电源开机5V先于24V建立时序，而无电源关机5V晚于24V消逝时 序，这些都降低了电源的可靠性，增加了继电保护装置误操作中的电源因数比例。
技术实现思路
技术问题为了实现数字继电保护装置对电源的特殊技术指标要求，本实用 新型提供一种短路保护与过欠压保护为一体的开关电源，实现了各路输出的过欠 压保护、短路保护以及5V和24V的开关机时序配合。技术方案本技术的数字继电保护用开关电源，由输入电路、电源主电 路、电源输出异常保护模块、开机时序控制器、关机时序控制器组成，输入电路 的输出端与关机时序控制器、电源主电路连接，关机时序控制器的输出端接电源 主电路(2)中的24V电源开关控制电路，电源主电路中的5V、 15V、 24V三路输出 电源对应连接到电源输出异常保护模块中的5V电源监视器、15V电源监视器、 24V电源监视器的输入端，5V电源监视器、15V电源监视器、24V电源监视器的 输出端分别接电源异常控制器的输入端，电源异常控制器的输出端接电源主电路 中的PWM控制器；开机时序控制器的输入端接5V输出电源，输出端接电源主电 路中的24V电源开关控制电路。电源主电路中的24V电源开关控制电路由栅源电压可控制开合的功率开关 管构成，开机时序控制器是一个充电延时控制电路，其输出端接入24V电源开关 控制电路中功率开关管"Q1"的第一栅源控制光耦合器"U1";关机时序控制器 是电源主电路交流输入端失电快速采样电路，其两个输出端"off一A、 offj("接 入24V电源开关控制电路中功率开关管"Q1"的第二栅源控制光耦合器"U2 "。采用单端反激拓扑结构形成电源的主电路，功率开关管由电流模式控制器 UC2842驱动，5V主输出配有带TL431的精密光耦反馈电路。输入电源经过EMI 滤波、全桥整流与大电容滤波后接入变压器初级绕组，输入设欠压保护，变压器 三组分离次级绕组分别输出5V、 土15V与24V电压。5V、 15V、 24V三组输出都配有电压监视电路，各路电压监视的输出相串联， 联合控制UC2842的补偿管脚。任一路输出过欠压时，串联回路被切断，控制关 断UC2842，电源进入"打嗝"保护状态直至异常情况消失。任一路输出发生短 路时，短路瞬间电流剧增，电压剧降，引发输出欠压保护，将短路保护纳入到了 输出电压保护的范畴。24V输出回路中配有一个IRFZ44N开关管，5V输出通过延时电路控制导通该 开关管，实现电源开机启动时序。调节延时电路参数可方便实现延时长短。电源 关机时，失电采样电路检测到电源断电，控制关断开关管，切断24V输出，5V输出由输入滤波大电容上存储的能量继续维持一段时间，达到关机时序要求。有益效果本技术取得如下有益效果(1) 设计实现了数字继电保护用开关电源各路输出的过欠压保护、短路保护， 并将短路保护与过欠压保护揉合在一起，电路简单有效。(2) 设计实现了电源输出5V与24V的开关机时序配合，满足不同带载情况下 的时序要求。附图说明图l是电源结构示意图。图2是输入电路1的电路原理图。图3是电源主电路2的电路原理图。图4是电源输出异常保护模块3的电路原理图。图5是开机时序控制器4的电路原理图。图6是关机时序控制器5的电路原理图。以上的图中有输入电路l、电磁干扰滤波器ll;电源主电路2、输入欠压 保护器21、反馈电路22、 PWM控制器23、 24V电源开关控制电路24;电源输出 异常保护模块3、 5V电源监视器31、 15V电源监视器32、 24V电源监视器33、 电源异常控制器34;开机时序控制器4、关机时序控制器5。具体实施方式图1中，数字继电保护用开关电源，由输入电路l、电源主电路2、电源输 出异常保护模块3、开机时序控制器4、关机时序控制器5组成，输入电路l的 输出端与关机时序控制器5、电源主电路2连接，关机时序控制器5的^f出端接 电源主电路2中的24V电源开关控制电路24，电源主电路2中的5V、 15V、 24V 三路输出电源对应连接到电源输出异常保护模块3中的5V电源监视器31、 15V 电源监视器32、 24V电源监视器33的输入端，5V电源监视器31、 15V电源监视 器32、 24V电源监视器33的输出端分别接电源异常控制器34的输入端，电源异 常控制器34的输出端接电源主电路2中的PWM控制器23;开机时序控制器4的 输入端接5V输出电源，输出端接电源主电路2中的24V电源开关控制电路24。电源主电路2中的24V电源开关控制电路24由栅源电压可控制开合的功率开关管构成，开机时序控制器4是一个充电延时控制电路，其输出端接入24V 电源开关控制电路24中功率开关管的第一栅源控制光耦合器；关机时序控制器 5是电源主电路2交流输入端失电快速采样电路，其两个输出端接入24V电源开 关控制电路24中功率开关管的第二栅源控制光耦合器。当电源出现输出过欠压或短路时，电源输出异常保护模块3控制关断电源主 电路2，实现对电源的保护。电源主电路2的5V输出电源接入开机时序控制器4， 开机时序控制器4的输出接入电源主电路2，控制电源主电路2的24V输出电源。 输入电路1的输出接入关机时序控制器5,关机时序控制器5的输出接入电源主 电路2，控制电源主电路2的24V输出电源。1) 输入电路图2中，电源输入经过一个并接的瞬态电压抑制器RV1接入电磁干扰滤波器 11，滤除共模干扰和差模干扰。电磁干扰滤波器11的一个输出端串接保险丝Fl， 另一个输出端串接压敏电阻RT1，保险丝Fl与压敏电阻RT1的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短路保护与过欠压保护为一体的开关电源，由输入电路（１）、电源主电路（２）、电源输出异常保护模块（３）、开机时序控制器（４）、关机时序控制器（５）组成，其特征是：输入电路（１）的输出端与关机时序控制器（５）、电源主电路（２）连接，关机时序控制器（５）的输出端接电源主电路（２）中的２４Ｖ电源开关控制电路（２４），电源主电路（２）中的５Ｖ、１５Ｖ、２４Ｖ三路输出电源对应连接到电源输出异常保护模块（３）中的５Ｖ电源监视器（３１）、１５Ｖ电源监视器（３２）、２４Ｖ电源监视器（３３）的输入端，５Ｖ电源监视器（３１）、１５Ｖ电源监视器（３２）、２４Ｖ电源监视器（３３）的输出端分别接电源异常控制器（３４）的输入端，电源异常控制器（３４）的输出端接电源主电路（２）中的ＰＷＭ控制器（２３）；开机时序控制器（４）的输入端接５Ｖ输出电源，输出端接电源主电路（２）中的２４Ｖ电源开关控制电路（２４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敏强，赵上林，窦晓波，吴在军，杜炎森，郑建勇，秦申蓓，张如瑶，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]