一种温度自适应的过流短路保护电路制造技术

一种温度自适应的过流短路保护电路。它由采样电路、差分放大电路、滤波电路和比较器组成，采样电路跨接在输出滤波电感两端，测量滤波电感上的直流电压降，此电压降等于通过滤波电感的电流和它的内阻的乘积，正比于滤波电感和功率开关器件上所通过的电流。此电压降经过差分放大、滤波后与一个温度控制的电压参考源进行比较，比较器的输出通过ＰＷＭ（脉宽调制）电路控制变换器功率开关器件的峰值电流。温度控制的电压参考源的工作特性是当环境温度升高，它的输出电压降低，所以在高温工作环境下，比较器输出反转所对应的直流电压降相应减小，意味着通过滤波电感和功率开关器件的峰值电流降低。由此达到变换器在高温环境下发生过流或短路时自动降低功率开关器件峰值电流的目的。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关电源变换器中一种过流短路保护电路，它随着工作环境温度的变化自适应调整过流保护阀值，从而降低变换器在高温环境条件下发生过流或短路时通过功率开关器件的峰值电流。
技术介绍
目前，此类开关电源变换器的过流短路保护电路，通过测量输出回路中的滤波电感上的直流电压降与预置固定参考电平的过流保护阀值相比较，一旦负载端发生过流或短路，流过滤波电感的电流将超过变换器规定的最大额定输出电流，相应测量得到的信号电平也将超过保护阀值，比较器输出将反转，控制PWM(脉宽调制)电路，限制变换器的最大输出电流或功率以达到保护转换器自身以及它的负载电路的目的。由于保护阀值固定，以致变换器无论工作在常温还是在高温环境，发生过流或短路状态时通过功率开关器件的峰值电流都是固定的。依据功率开关器件的SOA(安全工作区域)特性，它所允许的最大工作电流是随着工作环境的温度升高而线性降低，所以变换器要满足高温工作条件下的可靠性，就必须提高常温条件下的设计安全系数，这将导致产品成本上升，否则就会降低高温工作条件下的可靠性。这是当前变换器电路设计者要同时兼顾可靠性和经济性所面临的难题之一。
技术实现思路
本技术改进了此种保护电路，在高温工作环境下，能够根据环境温度自动降低过流或短路保护阈值，从而降低功率开关器件工作在过流或短路时的峰值电流。本技术所采用的技术方案是由跨接在变换器输出电感两端的电阻、电容构成的采样电路得到滤波电感上的直流电压降(等于通过滤波电感的电流和它的内阻的乘积)，经过差分放大、滤波后，与一个温度控制的电压参考源进行比较。温度控制的电压参考源特性是当环境温度升高，它的输出电压降低。此参考源的实现可以采用几种方式1，无源器件如对温度变化敏感的NTC(负温度系数)或PTC(正温度系数)电阻；2，有源器件，如二极管的正向导通电压的温度特性或三极管的VBE的温度特性，这种方式易于集成在控制器内部。由此，原先用于设定过流保护阀值的固定电压参考源已经被温度控制的电压参考源所代替。一旦检测到的直流电压降超过温度控制的电压参考源，比较器输出将反转，输出信号控制PWM电路以限制变换器的最大输出电流。这样变换器工作在高温环境时，因为电压参考源输出降低了，从而比较器输出反转所对应的直流电压降相应减小，也就意味着流过滤波电感和功率开关器件的峰值电流降低。由此达到当变换器工作在高温环境发生过流或短路情况下自动降低通过功率开关器件的峰值电流目的。本技术优点在于在实现变换器保护功能的同时，只需对电压参考源电路进行创新设计就可以根据工作环境温度的变化自动限制通过功率开关器件的峰值电流，同时满足了产品可靠性和经济性双重设计指标。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1为本技术的电路原理图。图2为本技术的第一个实施例的电路图。图3为本技术的第二个实施例的电路图。图4为本技术的第三个实施例的电路图。图中1.变换器的输出滤波电感，2.输出滤波电容，3，信号采样电阻，4.信号采样电容，5.差分放大器，6.低通滤波器，7.比较器LM311，8.恒流源，9.温度控制的参考电压源，10.过流短路信号输出端，11-14、16-17、21-22.电阻，15.运算放大器LM358，18-19.电容，20.运算放大器LM358，23.NTC电阻，24.二极管1N914，25.三极管MMBT390具体实施方式在图1中，电感1和电容2构成开关电源变换器的输出滤波电路。由电阻3和电容4构成了滤波电感直流电压降的采样电路。采样信号经过差分放大器5进行放大经由低通滤波器6后，在比较器7与由8和9组成的温控电压参考源进行比较，比较器输出信号10用于控制PWM电路。在图2所示的实施中，电感1和电容2构成开关电源变换器的输出滤波电路。由电阻3和电容4构成了滤波电感直流电压降的采样电路。采样信号经由电阻11-14和运算放大器LM358(15)所构成的差分放大器放大后，再由电阻16-17、电容18-19和运算放大器LM358(20)构成的低通滤波器滤波后，进入比较器LM311(7)的同相端。比较器LM311(7)的反相端为由恒流源(8)和电阻(21-22)和NTC电阻(23)构成的温控参考源。比较器LM311(7)的输出(10)控制PWM电路。在图3所示的实施中，电感1和电容2构成开关电源变换器的输出滤波电路。由电阻3和电容4构成了滤波电感直流电压降的采样电路。采样信号经由电阻11-14和运算放大器LM358(15)所构成的差分放大器放大后，再由电阻16-17、电容18-19和运算放大器LM358(20)构成的低通滤波器滤波后，进入比较器LM311(7)的同相端。比较器LM311(7)的反相端为由恒流源(8)和电阻(21)和二极管(24)构成的温控参考源。比较器LM311(7)的输出(10)控制PWM电路。在图4所示的实施中，电感1和电容2构成开关电源变换器的输出滤波电路。由电阻3和电容4构成了滤波电感直流电压降的采样电路。采样信号经由电阻11-14和运算放大器LM358(15)所构成的差分放大器放大后，再由电阻16-17、电容18-19和运算放大器LM358(20)构成的低通滤波器滤波后，进入比较器LM311(7)的同相端。比较器LM311(7)的反相端为由恒流源(8)和电阻(21)和三极管(25)构成的温控参考源。比较器LM311(7)的输出(10)控制PWM电路。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度自适应的过流短路保护电路，由采样电路、差分放大电路、滤波电路和比较电路构成，其特征是：采样电路跨接在输出回路中的输出滤波电感两端，测量滤波电感上的直流电压降，所得到的直流电压降信号经过放大、滤波后与一个温度控制的电压参考源进行比较。

【技术特征摘要】
1.一种温度自适应的过流短路保护电路，由采样电路、差分放大电路、滤波电路和比较电路构成，其特征是采样电路跨接在输出回路中的输出滤波电感两端，测量滤波电感上的直流电压降，所得到的直流电压降信号经过放大、滤波后与一个温度控制的电压参考源进行比较。2.根据权利要求1所述的温度自适应的过流短路保护电路，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔宗标，
申请(专利权)人：乔宗标，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]