專利名稱：限電流和過電流雙電流環(huán)保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是直流-直流功率變換器(DC/DC CONVERTERS)或交流-直流功率變換器(AC/DC CONVERTERS)的保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
目前在功率變換器領(lǐng)域，高功率密度、高效率、高可靠性是所有功率變換器的要求，對輸出電流的保護(hù)尤為重要，但目前普遍采用的是單一電流環(huán)控制，要么是限流保護(hù)，要么是過電流保護(hù)，或者就是短路保護(hù)。功率變換器主電路部分如圖1所示，Vout+和Vout-為功率變換器的輸出，Cll為輸出濾波電容，Rs為高精度采樣電阻，1feed為電流采樣信號，R15和C12構(gòu)成電流采樣信號的濾波器，可以濾除雜訊。常見的電流保護(hù)電路如圖2所示，X3為比較器，電阻R17和電阻R19構(gòu)成分壓器，在電阻R17和電阻R19的連接處設(shè)置過流保護(hù)值，當(dāng)功率變換器輸出發(fā)生過流時，亦即R16上產(chǎn)生的電流檢測信號1feed大于或等于1set值時,6處的電壓大于或等于1set處的電壓，比較器發(fā)生偏轉(zhuǎn)，比較器輸出5處為低電平0V，將Protect point處的電壓拉低，電源控制閉鎖，無驅(qū)動輸出，從而在功率變化器發(fā)生過流時能迅速保護(hù)，避免損失。這種常見電流保護(hù)電路的優(yōu)點是保護(hù)迅速有效，缺點是保護(hù)模式單一，在負(fù)載電流稍微過載時，就可能導(dǎo)致芯片閉鎖，整個功率變換器都停止工作。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前功率變換器輸出電流保護(hù)電路的不足，本發(fā)明提出了一種過電流限電流雙電流環(huán)保護(hù)電路。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:由限電流電流環(huán)保護(hù)電路和過流電流環(huán)保護(hù)電路連接組成，所述限電流電流環(huán)保護(hù)電路包括運算放大器Xl，設(shè)定限流值電壓信號通過電阻Rl連接到運算放大器Xl的同相輸入端，負(fù)電壓信號通過串聯(lián)電阻R2和電阻R3接運算放大器Xl的同相輸入端，串聯(lián)的電阻R5、電容C3與電容C4后連接運算放大器Xl的反相輸入端和輸出端；運算放大器Xl的輸出端連接二極管Dl負(fù)極；所述過流電流環(huán)保護(hù)電路包括運算放大器X2，輸出電流采樣電壓信號通過電阻R7連接運算放大器X2的同相輸入端，輸出電壓采樣信號通過二極管D3接PNP三極管Ql的基極，三極管Ql的發(fā)射極連接運算放大器X2的同相輸入端，Ql的集電極直接接參考地；電阻R6 —端接運算放大器X2的反相輸入端，另一端接參考地；電阻RlO與電容C5串聯(lián)后與電容C8并聯(lián)再接在運算放大器X2的反相輸入端和輸出端之間，二極管D2連接在運算放大器保護(hù)點電壓的輸出和所述二極管Dl正極之間。本發(fā)明的輸出電流保護(hù)具備雙電流環(huán)，一為限電流保護(hù)，環(huán)路響應(yīng)較慢，另外一個電流環(huán)為過電流保護(hù)，響應(yīng)速度較快，另外在過電流保護(hù)電路中也包含短路保護(hù)，是短路保護(hù)響應(yīng)速度大大加快。克服了傳統(tǒng)過流和限流保護(hù)電路的保護(hù)單一性，在發(fā)生故障時，能更好的保護(hù)功率變換器，避免受損。


圖1是現(xiàn)有功率變化器主電路輸出電流采樣電路 圖2是現(xiàn)有常用的電流保護(hù)電路；
圖3是功率變換器輸出部分和電壓電流檢測電路 圖4是本發(fā)明電路圖。
具體實施例方式如圖3，功率變換器輸出部分和電壓電流檢測電路中，Vout+和Vout-為功率變換器的輸出，C9為輸出濾波電容，Rs2為高精度采樣電阻，1feed為電流采樣信號，電阻Rll和電容ClO構(gòu)成電流米樣信號的濾波器,可以濾除雜訊。電阻R9和電阻R12在輸出電壓Vout+, Vout-處構(gòu)成分壓器,輸出電壓采樣信號Vofeed。本發(fā)明結(jié)構(gòu)如圖4所示，由限電流電流環(huán)保護(hù)電路和過流電流環(huán)保護(hù)電路連接組成。圖4的上半部分為限電流電流環(huán)保護(hù)電路，具體描述如下:X1為集成運算放大器，1set為設(shè)定限流值電壓信號，通過電阻Rl連接到運算放大器Xl的同相輸入端，1feed為輸出電流采樣信號，如圖3所示，為負(fù)電壓信號，通過串聯(lián)在一起的電阻R2和電阻R3連接到運算放大器Xl的同相輸入端，Cl，C2為濾波電容，可以濾除干擾信號，電阻R4為運算放大器Xl的反相端對地電阻，VCC為運算放大器XI，X2的直流工作電壓，電阻R5，電容C3串聯(lián)后與電容C4并聯(lián)，然后接到運算放大器Xl的反相輸入端和輸出端上，形成運算放大器Xl的補償網(wǎng)絡(luò)，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定。二極管Dl為小信號二極管，運算放大器Xl的輸出端連接二極管Dl負(fù)極,經(jīng)二極管Dl正極至Protect point, Protect point為控制ic的保護(hù)點電壓(具體反映在控制ic的某一引腳上)，假設(shè)在3V以上芯片正常工作，在1.5V到3V之間會改變PWM控制器的輸出驅(qū)動脈 沖，低于1.5V芯片停止工作，閉鎖輸出驅(qū)動脈沖。限電流電路的工作原理分析如下，通過合理設(shè)置二極管Rl、R2、R3和Rs2的值，可以得到需要的限流點，設(shè)流過高精度采樣電阻Rs2的電流為1，限電流為1limit，那么可以得到如下關(guān)系式:
1limit*Rs2/ (R2+R3)= 1set/ Rl,
整理上式，可得1set和1limit之間的函數(shù)關(guān)系式如下:
1set (1limit) =Rl*Rsl*1limit/ (R1+R2)，
若令 Rs2=0.01Q ；R1=100KQ ；R2=1KQ ;R3=1K Ω，則可得如下關(guān)系式:1oset (1limit) =0.51limit。圖4的下半部分電路圖為過電流(短路)電流環(huán)保護(hù)電路，其中電阻R8連接在運算放大器X2的同相輸入端，1feed為功率變換器輸出電流米樣電壓,此值為一負(fù)電壓信號，1feed信號通過電阻R7也連接在運算放大器X2的同相輸入端，電容C6，C7為濾波電容，可以濾除干擾信號和電壓毛刺Jofeed為功率變換器輸出電壓采樣信號，可參考圖3，Vofeed信號通過一個反向的小信號二極管D3接到PNP三極管Ql的基極，三極管Ql的發(fā)射極連接在運算放大器X2的同相輸入端，三極管Ql的集電極直接接參考地；Vcc信號通過電阻R13接在信號Vofeed上，電阻R6 —端接運算放大器X2的反相輸入端，另一端接參考地；電阻RlO與電容C5串聯(lián)在一起，然后與電容C8并聯(lián)后共同接在運算放大器X2的反相輸入端和輸出端之間，形成運算放大器的補償網(wǎng)絡(luò)；D2為小信號二極管，D2連接在運算放大器保護(hù)點電壓的輸出和二極管Dl正極即信號protect point之間。過電流(短路)電路的主體部分和限電流電路的原理相同，通過不同的電容R6、R7和Rs2的設(shè)置組合，并且通過運算放大器反饋網(wǎng)絡(luò)的不同配置，可將過流點設(shè)置得比限流點高，而且響應(yīng)速度要高于限流環(huán)路，這里不再贅述。下面說明一下過電流保護(hù)電路在功率變換器輸出發(fā)生短路的情況:當(dāng)輸出發(fā)生短路時，電阻Rs2流過大電流，使1feed迅速降低(因為1feed為負(fù)電壓信號)，同時由于輸出短路，所以Vofeed迅速下降，二極管D3和三極管Ql導(dǎo)通，運算放大器的同相輸入端迅速拉低，從而促使運算放大器X2輸出O電平,二極管D2也導(dǎo)通，protect point被拉低至1.5V以下，控制芯片停止工作，無驅(qū)動脈沖波形輸出，從而避免損壞功率變換器。在功率變換器輸出沒有短路發(fā)生時，Vofeed (可通過輸出分壓電阻R9和電阻R12設(shè)置)始終比運算放大器的同相輸入端電壓高，故二極管D3，三極管Ql無法導(dǎo)通，運算放大器Xl無動作。
權(quán)利要求
1.一種限電流和過電流雙電流環(huán)保護(hù)電路，由限電流電流環(huán)保護(hù)電路和過流電流環(huán)保護(hù)電路連接組成，其特征是:所述限電流電流環(huán)保護(hù)電路包括運算放大器XI，設(shè)定限流值電壓信號通過電阻Rl連接到運算放大器Xl的同相輸入端，負(fù)電壓信號通過串聯(lián)電阻R2和電阻R3接運算放大器Xl的同相輸入端，串聯(lián)的電阻R5、電容C3與電容C4后連接運算放大器Xl的反相輸入端和輸出端；運算放大器Xl的輸出端連接二極管Dl負(fù)極；所述過流電流環(huán)保護(hù)電路包括運算放大器X2，輸出電流采樣電壓信號通過電阻R7連接運算放大器X2的同相輸入端，輸出電壓采樣信號通過二極管D3接PNP三極管Ql的基極，三極管Ql的發(fā)射極連接運算放大器X2的同相輸入端，Ql的集電極直接接參考地；電阻R6 —端接運算放大器X2的反相輸入端，另一端接參考地；電阻RlO與電容C5串聯(lián)后與電容C8并聯(lián)再接在運算放大器X2的反相輸入端和輸出端之間，二極管D2連接在運算放大器保護(hù)點電壓的輸出和所述二極管Dl正極之間。
全文摘要
本發(fā)明公開一種功率變換器的限電流和過電流雙電流環(huán)保護(hù)電路，由限電流電流環(huán)保護(hù)電路和過流電流環(huán)保護(hù)電路連接組成，一個電流環(huán)為限電流保護(hù)，環(huán)路響應(yīng)較慢，另外一個電流環(huán)為過電流保護(hù)，響應(yīng)速度較快，在過電流保護(hù)電路中也包含短路保護(hù)，是短路保護(hù)響應(yīng)速度大大加快。克服了傳統(tǒng)過流和限流保護(hù)電路的保護(hù)單一性，在發(fā)生故障時，能更好的保護(hù)功率變換器，避免受損。
文檔編號H02H7/10GK103187710SQ20121052501
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者張興龍 申請人:江蘇嘉鈺新能源技術(shù)有限公司