具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統及方法
【專利摘要】本發明提供一種具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統及方法，該系統包括PWM控制器，還包括供電電路、軟啟動電路和短路保護電路。本發明還提供一種具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統的保護方法。本發明通過短路保護電路實現供電電路自動重啟和軟啟動電路自動重置，可以有效防止短路保護結束后的輸入浪涌電流觸發短路保護電路再次進入保護狀態而無法恢復正常，由于輸入浪涌電流被有效抑制，可以比常規具有軟啟動功能的打嗝式短路保護電路具有更大的容性負載能力，適用于各種電源系統。
【專利說明】具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電源短路保護【技術領域】，具體是一種具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統及方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]短路保護系統是電源系統中的核心保護單元，其作用是檢測電源系統中的短路保護狀態，并對電源進行控制，防止短路時電流過大導致電源系統的損壞。具有軟啟動功能的常規電源短路保護系統中，軟啟動電路僅在電源啟動時可以有效防止輸入電流的過沖，當電源輸出端出現短路狀態，短路保護系統實現短路保護，短路狀態退出后，電源輸出端電壓恢復到正常值期間，輸入電流的過沖比電源啟動時的輸入電流過沖大，尤其是電源容性負載較大時，容易觸發短路保護系統再次進入保護狀態，造成短路保護誤動作。
[0004]
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統及方法，降低短路期間及短路狀態消失后的輸入電流過沖，避免出現短路保護誤動作。
[0006]本發明的技術方案為:
一種具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統，包括與主功率電路連接的PWM控制器，所述主功率電路由MOS管、變壓器和采樣電阻構成，所述PWM控制器的輸出端連接MOS管的柵極，所述MOS管的源極通過采樣電阻接地，其漏極通過變壓器原邊繞組連接到電源輸入電壓，還包括供電電路、軟啟動電路和短路保護電路；
所述供電電路，用于提供輸出電壓，為PWM控制器、軟啟動電路和短路保護電路供電；所述軟啟動電路，用于接收供電電路的電壓，產生軟啟動信號以開啟PWM控制器的輸出，使電源開始工作；
所述短路保護電路，用于當其上電后，若檢測到電源輸出端出現短路，則關閉PWM控制器的輸出以使電源停止工作，同時釋放軟啟動電路吸收的電荷以使其進入待機狀態，并拉低供電電路的輸出電壓以使其無法供電；當其下電后，供電電路恢復供電，軟啟動電路再次開啟PWM控制器的輸出，使電源開始工作；若檢測到電源輸出端短路消失，則使電源保持正常工作狀態，若檢測到電源輸出端依然短路，則重復上述動作，直至短路狀態消失。
[0007]所述的具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統，所述供電電路由第一穩壓二極管和第一限流電阻構成，所述第一穩壓二極管的陽極接地，其陰極通過第一限流電阻連接到電源輸入電壓；所述PWM控制器的電源端連接到第一穩壓二極管與第一限流電阻之間的節點；
所述軟啟動電路包括RCD吸收電路和PNP三極管，所述RCD吸收電路由電阻、電容和二極管構成，所述電容的一端接地，其另一端通過并接的電阻和二極管連接到第一穩壓二極管與第一限流電阻之間的節點；所述電阻、電容與二極管三者之間的節點與PNP三極管的基極連接，所述PNP三極管的發射極連接PWM控制器的反饋端，其集電極接地；
所述短路保護電路包括比較器、第一 NPN三極管、第二 NPN三極管和第三NPN三極管；所述比較器的電源端連接到第一穩壓二極管與第一限流電阻之間的節點，其同相輸入端連接到MOS管與采樣電阻之間的節點，其反相輸入端連接到第二穩壓二極管與第二限流電阻之間的節點，所述第二穩壓二極管與第二限流電阻構成基準電壓電路，所述第二穩壓二極管的陽極接地，其陰極通過第二限流電阻連接到電源輸入電壓；
所述比較器的輸出端分別與第一 NPN三極管、第二 NPN三極管和第三NPN三極管的基極連接；所述第一 NPN三極管、第二 NPN三極管和第三NPN三極管的發射極均接地；所述第一 NPN三極管的集電極連接到PNP三極管與PWM控制器之間的節點，第二 NPN三極管的集電極連接到電阻、電容與二極管三者之間的節點，第三NPN三極管的集電極連接到第一穩壓二極管與第一限流電阻之間的節點。
[0008]所述的一種具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統的保護方法，包括以下步驟:
(1)供電電路提供輸出電壓，為PWM控制器、軟啟動電路和短路保護電路供電，PWM控制器、軟啟動電路和短路保護電路上電；
(2)軟啟動電路上電后，產生軟啟動信號以開啟PWM控制器的輸出，電源開始工作；
(3)短路保護電路上電后，檢測電源輸出端是否出現短路，若是，則執行步驟(4)，若否，則電源保持正常工作狀態；
(4)短路保護電路關閉PWM控制器的輸出以使電源停止工作，同時釋放軟啟動電路吸收的電荷以使其進入待機狀態，并拉低供電電路的輸出電壓以使其無法供電；短路保護電路下電后，供電電路恢復供電，軟啟動電路再次開啟PWM控制器的輸出，電源開始工作，返回步驟(3)。
[0009]本發明通過短路保護電路實現供電電路自動重啟和軟啟動電路自動重置，可以有效防止短路保護結束后的輸入浪涌電流觸發短路保護電路再次進入保護狀態而無法恢復正常，由于輸入浪涌電流被有效抑制，可以比常規具有軟啟動功能的打嗝式短路保護電路具有更大的容性負載能力，適用于各種電源系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明具體實施例的電路結構示意圖。
[0011]
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發明。
[0013]如圖1所示,一種具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統,包括PWM控制器2、供電電路3、軟啟動電路4、基準電壓電路5和短路保護電路6。PWM控制器2與電源的主功率電路I連接，主功率電路I由NMOS管QO、變壓器T和采樣電阻RO構成，NMOS管QO的柵極連接PWM控制器的輸出端，NMOS管QO的源極通過采樣電阻RO接地，NMOS管QO的漏極通過變壓器T的原邊繞組連接到電源輸入電壓Vin。[0014]供電電路3由第一穩壓二極管Dzl和第一限流電阻Rl構成，第一穩壓二極管Dzl的陽極接地，第一穩壓二極管Dzl的陰極通過第一限流電阻Rl連接到電源輸入電壓Vin。PWM控制器2的電源端連接到第一穩壓二極管Dzl與第一限流電阻Rl之間的節點。
[0015]軟啟動電路4包括R⑶吸收電路和PNP三極管Q，RCD吸收電路由電阻R、電容C和二極管D構成，電容C的一端接地，電容C的另一端通過并接的電阻R和二極管D連接到第一穩壓二極管Dzl與第一限流電阻Rl之間的節點。電阻R、電容C與二極管D三者之間的節點與PNP三極管Q的基極連接，PNP三極管Q的發射極連接PWM控制器2的反饋端，PNP三極管Q的集電極接地。
[0016]基準電壓電路5由第二穩壓二極管Dz2和第二限流電阻R2構成，第二穩壓二極管Dz2的陽極接地，第二穩壓二極管Dz2的陰極通過第二限流電阻R2連接到電源輸入電壓Vin0
[0017]短路保護電路6包括比較器V、第一 NPN三極管Ql、第二 NPN三極管Q2和第三NPN三極管Q3。比較器V的電源端連接到第一穩壓二極管Dzl與第一限流電阻Rl之間的節點，比較器V的同相輸入端連接到NMOS管QO與采樣電阻RO之間的節點，比較器V的反相輸入端連接到第二穩壓二極管Dz2與第二限流電阻R2之間的節點。
[0018]比較器V的輸出端分別與第一 NPN三極管Ql的基極、第二 NPN三極管Q2的基極和第三NPN三極管Q3的基極連接。第一 NPN三極管Ql的發射極、第二 NPN三極管Q2的發射極和第三NPN三極管Q3的發射極均接地。第一 NPN三極管Ql的集電極連接到PNP三極管Q與PWM控制器2之間的節點，第二 NPN三極管Q2的集電極連接到電阻R、電容C與二極管D三者之間的節點，第三NPN三極管Q3的集電極連接到第一穩壓二極管Dzl與第一限流電阻Rl之間的節點。
[0019]本發明的工作原理:
電源輸入電壓Vin經變壓器T轉換后，再經過整流濾波，輸出直流電壓Vo。正常狀態下，第一穩壓二極管Dzl的供電電壓建立，PWM控制器2、比較器V上電，同時，電容C的電壓上升，PNP三極管Q的發射極電壓上升，當其上升到一定階段時，PWM控制器2輸出PWM信號，電源開始穩定工作。當電源輸出端出現短路狀態時，比較器V的同相輸入端電壓高于負相輸入端的基準電壓，比較器V輸出高電平，第一 NPN三極管Ql拉低PWM控制器2的反饋端電壓，從而關閉PWM信號輸出，第二 NPN三極管Q2將電容C上的電荷釋放，使軟啟動電路4可以在下次啟動時作用，第三NPN三極管Q3將第一穩壓二極管Dzl的電壓拉低，使PWM控制器2和比較器V下電。此時，由于比較器V下電，比較器V不工作，其輸出端無信號，無法控制第一 NPN三極管Q1、第二 NPN三極管Q2和第三NPN三極管Q3動作，則第一穩壓二極管Dzl開始恢復正常供電，PWM控制器2和比較器V上電，同時，電容C的電壓上升，PNP三極管Q的發射極電壓上升，當其上升到一定階段時，PWM控制器2輸出PWM信號，電源開始工作。若此時電源輸出端的短路狀態已消失，則電源保持正常工作狀態，若此時仍處于短路狀態，則短路保護電路6再次進行上述動作，直至電源輸出端的短路狀態消失。
[0020]以上所述實施方式僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統，包括與主功率電路連接的PWM控制器，所述主功率電路由MOS管、變壓器和采樣電阻構成，所述PWM控制器的輸出端連接MOS管的柵極，所述MOS管的源極通過采樣電阻接地，其漏極通過變壓器原邊繞組連接到電源輸入電壓，其特征在于:還包括供電電路、軟啟動電路和短路保護電路； 所述供電電路，用于提供輸出電壓，為PWM控制器、軟啟動電路和短路保護電路供電； 所述軟啟動電路，用于接收供電電路的電壓，產生軟啟動信號以開啟PWM控制器的輸出，使電源開始工作； 所述短路保護電路，用于當其上電后，若檢測到電源輸出端出現短路，則關閉PWM控制器的輸出以使電源停止工作，同 時釋放軟啟動電路吸收的電荷以使軟啟動電路進入待機狀態，并拉低供電電路的輸出電壓以使供電電路無法供電；當短路保護電路下電后，供電電路恢復供電，軟啟動電路再次開啟PWM控制器的輸出，使電源開始工作；若檢測到電源輸出端短路消失，則使電源保持正常工作狀態，若檢測到電源輸出端依然短路，則重復上述動作，直至短路狀態消失。
2.根據權利要求1所述的具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統，其特征在于:所述供電電路由第一穩壓二極管和第一限流電阻構成，所述第一穩壓二極管的陽極接地，其陰極通過第一限流電阻連接到電源輸入電壓；所述PWM控制器的電源端連接到第一穩壓二極管與第一限流電阻之間的節點； 所述軟啟動電路包括RCD吸收電路和PNP三極管，所述RCD吸收電路由電阻、電容和二極管構成，所述電容的一端接地，其另一端通過并接的電阻和二極管連接到第一穩壓二極管與第一限流電阻之間的節點；所述電阻、電容與二極管三者之間的節點與PNP三極管的基極連接，所述PNP三極管的發射極連接PWM控制器的反饋端，其集電極接地； 所述短路保護電路包括比較器、第一 NPN三極管、第二 NPN三極管和第三NPN三極管；所述比較器的電源端連接到第一穩壓二極管與第一限流電阻之間的節點，其同相輸入端連接到MOS管與采樣電阻之間的節點，其反相輸入端連接到第二穩壓二極管與第二限流電阻之間的節點，所述第二穩壓二極管與第二限流電阻構成基準電壓電路，所述第二穩壓二極管的陽極接地，其陰極通過第二限流電阻連接到電源輸入電壓； 所述比較器的輸出端分別與第一 NPN三極管、第二 NPN三極管和第三NPN三極管的基極連接；所述第一 NPN三極管、第二 NPN三極管和第三NPN三極管的發射極均接地；所述第一 NPN三極管的集電極連接到PNP三極管與PWM控制器之間的節點，第二 NPN三極管的集電極連接到電阻、電容與二極管三者之間的節點，第三NPN三極管的集電極連接到第一穩壓二極管與第一限流電阻之間的節點。
3.根據權利要求1所述的一種具有自動重啟和軟啟動功能的電源短路保護系統的保護方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)供電電路提供輸出電壓，為PWM控制器、軟啟動電路和短路保護電路供電，PWM控制器、軟啟動電路和短路保護電路上電； (2)軟啟動電路上電后，產生軟啟動信號以開啟PWM控制器的輸出，電源開始工作； (3)短路保護電路上電后，檢測電源輸出端是否出現短路，若是，則執行步驟(4)，若否，則電源保持正常工作狀態； (4)短路保護電路關閉P麗控制器的輸出以使電源停止工作，同時釋放軟啟動電路吸收的電荷以使其進入待機狀態，并拉低供電電路的輸出電壓以使其無法供電；短路保護電路下電后，供電電路恢復供電，軟啟動電路再次開啟PWM控制器的輸出，電源開始工作，返回步 驟(3)。
【文檔編號】H02M1/36GK104022489SQ201410300386
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】胡海斌, 胡進, 張石磊, 劉猛 申請人:中國電子科技集團公司第四十三研究所