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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及开关电源故障时的保护方案,具体涉及一种开关电源中多功能快速故障保护电路及方法。
技术介绍
1、随着电力电子技术的发展,开关电源在工业、国防、消费电子等行业得到广泛应用。为了提高电源可靠性,当电源或者负载故障时,电源需具备全面且及时的保护措施,防止故障进一步扩大。当电源或者负载故障时,电源封锁驱动,关闭输出。开关电源常见故障有:输入过/欠压、输出过/欠压、输出过流、输出短路、过热等。当故障消失后,根据需要,结合故障类型,电源可采取自复位、手动复位或者重新上电复位等方式恢复运行。各类故障模式对电源保护时效性和复位灵活性要求不同。比如对于输出短路故障,要求电源保护越快越好,且要求带故障封锁功能,即一般不再复位重启,否则有可能导致故障扩大。而对于过热故障,一般要求能带回滞自复位,即高于一个上限值时保护,低于另一个下限值时复位。
2、开关电源常见故障复位模式有以下几种:持续自复位、有限次自复位、延时自复位、手动或通信复位以及上电复位。以上几种故障复位模式自前至后对电源和负载的保护可靠性越强,但对负载供电灵活性越差。
3、开关电源保护电路按实现方式分为硬件保护电路和软件保护电路。
4、硬件保护电路主要通过模拟电路实现。优点:从检测到故障发生到电源保护关闭输出的延迟时间非常短(ns级别),能实现故障快速隔离,并且可靠性高。缺点:不能灵活选择复位模式,要么持续自复位,要么需要手动复位或者上电复位,通常只能选择一种模式。同时硬件电路较难实现需要计数或者计时的有限次自复位和延时复位,不能实现同一种保
5、软件保护电路主要基于arm、dsp、fpga等数字mcu控制芯片,通过软件程序判断实现。优点:通过编程可以方便的实现保护阈值设置、复位次数设置、复位间隔时间设置、复位方式设置等功能,需要的外围硬件电路少。在硬件不做改动的前提下,只更改保护程序,保护方式灵活多变。缺点:程序有跑飞或者死机的风险,从而导致保护失效。软件保护程序执行时间受主程序容量、中断数量等影响延迟较大(可达μs级以上),对一些时效性要求很高的瞬时性保护,比如短路保护不适用。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种开关电源中多功能快速故障保护电路及方法,用于解决目前的保护电路无法兼容硬件保护电路和软件保护电路的优点,以及无法解决其缺点的问题。
2、本专利技术提供的一种开关电源多功能快速保护电路及方法,既可以实现故障时电源ns级别的快速保护和瞬时性故障硬件自封锁功能,又具有故障灵活复位特点。该电路兼具软、硬件保护各自优点,能满足开关电源中各种故障类型保护和各种复位方式要求,达到电路标准化设计的目的。
3、为了上述目的,本专利技术的技术方案如下:
4、一种开关电源中多功能快速故障保护电路,其特殊之处在于:包括比较器com1、复位电路、分压电路、输入电路、反馈电路和控制电路;
5、所述输入电路的输入端与故障检测电路连接,用于输入故障vfault信号,输出端与比较器com1的同向端连接;
6、所述分压电路的一端与比较器com1的反向端连接,另一端设置有电压vref;
7、所述比较器com1的输出端分别与控制电路的输入端连接以及和电源功率回路连接,用于向控制电路上报故障i/o信号以及向电源功率回路发出故障封锁lock信号;
8、所述控制电路的输出端和复位电路的输入端连接,控制电路用于向复位电路下发复位reset信号;
9、复位电路的第一输出端和反馈电路连接,第二输出端和输入电路的输出端连接;
10、所述反馈电路位于比较器com1同向端和输出端之间;
11、所述反馈电路包括第四电阻r4、第二电容c2、第七电阻r7、第二二极管d2以及第八电阻r8;
12、所述第八电阻r8一端加载电压vcc,另一端与比较器com1的输出端连接;
13、所述第七电阻r7设置在比较器com1输出端和同向端连接的外部电路上,所述第二二极管d2位于第七电阻r7和比较器com1输出端之间,且第二二极管d2的方向由比较器com1输出端到第七电阻r7;
14、所述第二电容c2的一端和比较器com1的同向端连接,另一端做接地处理;
15、所述第四电阻r4和第二电容c2并联,且第四电阻r4的一端和比较器com1同向端连接,另一端做接地处理。
16、进一步地,所述复位电路包括第一电阻r1、第一电容c1、第二电阻r2和开关管q1;
17、所述开关管q1和第四电阻并联设置,所述第一电容c1和第二电阻r2并联设置;
18、所述控制电路的输出端通过第一电阻r1和第二电阻r2的一端连接,所述第二电阻r2的另一端与开关管q1的门极连接,开关管q1的漏极和输入电路的输出端连接,开关管q1的源极接地。
19、进一步地,所述输入电路包括第一二极管d1和第三电阻r3,所述第一二极管d1的阴极通过第三电阻r3与比较器com1的同向端连接,第一二极管d1的阳极与故障检测电路连接,故障检测电路输出的故障vfault信号通过第一二极管d1和第三电阻r3输入比较器com1的同向端。
20、进一步地,所述分压电路包括第五电阻r5和第六电阻r6,所述第五电阻r5的一端和第六电阻r6的一端均与比较器com1的反向端连接,第五电阻r5的另一端设置有电压vref,第六电阻r6的另一端接地。
21、进一步地,所述控制电路包括依次连接的mcu控制芯片和驱动电路,所述mcu控制芯片与所述比较器com1的输出端连接,所述驱动电路的输出端通过第一电阻r1和复位电路中的第二电阻r2连接。
22、一种开关电源中多功能快速故障保护的方法,其特殊之处在于:包括开关电源正常工作模式以及开关电源发生故障模式;
23、开关电源正常工作模式如下:
24、故障检测电路向保护电路输出的故障vfault信号为零或信号值比较小,比较器com1的同向端电压低于其反向端电压,比较器com1输出端输出的故障封锁lock信号为低电平,不触发电源输出保护;
25、开关电源发生故障模式如下:
26、故障检测电路送向保护电路输出的故障vfault信号在比较器com1同向端的分压超过比较器com1反向端电压时,比较器com1的输出端输出高电平的故障封锁lock信号和故障i/o信号,故障封锁lock信号进入电源功率回路后立即封锁电源功率回路的驱动,电源功率回路发生保护使得电源无输出;同时故障i/o信号送到mcu控制芯片的i/o口,告知mcu控制芯片电源功率回路发生故障,电源功率回路的输出已被封锁;
27、所述比较器com1反向端电压为
28、进一步地,还包括硬件持续封锁模式;
29、所述硬件持续封锁模式如下:
30、当电源电路发生故障时故障检测电路送向保本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种开关电源中多功能快速故障保护电路,其特征在于:包括比较器COM1、复位电路、分压电路、输入电路、反馈电路和控制电路;
2.根据权利要求1所述的一种开关电源中多功能快速故障保护电路,其特征在于:所述复位电路包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2和开关管Q1;所述开关管Q1和第四电阻并联设置,所述第一电容C1和第二电阻R2并联设置;所述控制电路的输出端通过第一电阻R1和第二电阻R2的一端连接,所述第二电阻R2的另一端与开关管Q1的门极连接,开关管Q1的漏极和输入电路的输出端连接,开关管Q1的源极接地。
3.根据权利要求2所述的一种开关电源中多功能快速故障保护电路,其特征在于:所述输入电路包括第一二极管D1和第三电阻R3,所述第一二极管D1的阴极通过第三电阻R3与比较器COM1的同向端连接,第一二极管D1的阳极与故障检测电路连接,故障检测电路输出的故障Vfault信号通过第一二极管D1和第三电阻R3输入比较器COM1的同向端。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种开关电源中多功能快速故障保护电路,其特征在于:所述分压电路包括第五电阻R5
5.根据权利要求2所述的一种开关电源中多功能快速故障保护电路,其特征在于:所述控制电路包括依次连接的MCU控制芯片和驱动电路,所述MCU控制芯片与所述比较器COM1的输出端连接,所述驱动电路的输出端通过第一电阻R1和复位电路中的第二电阻R2连接。
6.一种开关电源中多功能快速故障保护的方法,其特征在于:包括开关电源正常工作模式以及开关电源发生故障模式;
7.根据权利要求6所述的一种开关电源中多功能快速故障保护的方法,其特征在于:还包括硬件持续封锁模式;
8.根据权利要求7所述的一种开关电源中多功能快速故障保护的方法,其特征在于:在硬件持续封锁模式中各参数需满足如下关系:
9.根据权利要求6或7或8所述的一种开关电源中多功能快速故障保护的方法,其特征在于:还包括硬件带回滞复位模式;
10.根据权利要求9所述的一种开关电源中多功能快速故障保护的方法,其特征在于:在硬件带回滞复位模式中,回滞保护上限值为Vfaultmax;
...【技术特征摘要】
1.一种开关电源中多功能快速故障保护电路,其特征在于:包括比较器com1、复位电路、分压电路、输入电路、反馈电路和控制电路;
2.根据权利要求1所述的一种开关电源中多功能快速故障保护电路,其特征在于:所述复位电路包括第一电阻r1、第一电容c1、第二电阻r2和开关管q1;所述开关管q1和第四电阻并联设置,所述第一电容c1和第二电阻r2并联设置;所述控制电路的输出端通过第一电阻r1和第二电阻r2的一端连接,所述第二电阻r2的另一端与开关管q1的门极连接,开关管q1的漏极和输入电路的输出端连接,开关管q1的源极接地。
3.根据权利要求2所述的一种开关电源中多功能快速故障保护电路,其特征在于:所述输入电路包括第一二极管d1和第三电阻r3,所述第一二极管d1的阴极通过第三电阻r3与比较器com1的同向端连接,第一二极管d1的阳极与故障检测电路连接,故障检测电路输出的故障vfault信号通过第一二极管d1和第三电阻r3输入比较器com1的同向端。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种开关电源中多功能快速故障保护电路,其特征在于:所述分压电路包括第五电阻r5和第六电阻r6,所述第五电阻r...
【专利技术属性】
技术研发人员:李海波,高磊,张林,冯尚民,李育春,白小青,
申请(专利权)人:西安爱科赛博电气股份有限公司,
类型:发明
国别省市:
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