一种恒流防打嗝电路及开关电源的制作方法

1.本技术涉及开关电源领域，尤其涉及一种适于电源过流保护的恒流防打嗝电路及开关电源。


背景技术：

2.在单电源模块工作时，尤其涉及原副边隔离的单级拓扑时，大部分电源模块都是通过采集原边的电流峰值信号进行过流保护动作，而在实际的工作过程当中，原边的电流峰值会随着输入电压的变化而变化，因此实际过流保护点离散性较大，电源启动时无法承受大容性负载；而且在电源模块并联时，由于模块的均流环路在启机和大动态的情况下，由于电源模块的各向差异性，无法同时响应，容易触发过流保护，因此需要电源模块自身具备恒流的作用，在启机和大动态的时候，电源模块通过一定时间的恒流过渡时间。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供一种恒流防打嗝电路，用以解决：原副边隔离的单模块电源工作时过流保护点离散性大，启动无法带大容性负载；以及电源模块并联均流时，由于每个模块参数的差异，无法同时响应的原因而导致触发过流保护的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.第一方面，提供一种恒流防打嗝电路，应用于开关电源，恒流防打嗝电路包括依次连接的采样比较模块、恒流镜像模块和rc回差延时模块；
6.采样比较模块用于采集开关电源的输出电流，并在电流采样信号大于第一基准电压vref1时，控制恒流镜像模块导通，进而控制开关电源的输出电流恒定，并在rc回差延时模块中的电容充电至第一预设值的期间，维持开关电源的导通状态，直至电容充电至第一预设值时，控制开关电源关断；
7.在电流采样信号小于第一基准电压vref1时，控制恒流镜像模块截止，进而控制开关电源的输出电流截止，并在rc回差延时模块中的电容放电至第二预设值的期间，维持开关电源的关断状态，直至电容放电至第二预设值时，控制开关电源重新导通。
8.进一步地，采样比较模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c1、第一运放u1a、第二运放u2a和稳压管d1；
9.电阻r6的第一端与电阻r7的第一端分别接在开关电源输出端处的采样电阻两端，电阻r6的第二端与第一运放u1a的反相输入端连接；电阻r7的第二端分别与电阻r8的第一端和第一运放u1a的正相输入端连接；电阻r8的第二端接地；电阻r1接在第一运放u1a的反相输入端与输出端之间；第一运放u1a的输出端经电阻r5与第二运放u2a的反相输入端连接，第二运放u2a的正相输入端与第一基准电压vref1连接；电阻r2和电容c1串联后接在第二运放u2a的反相输入端与输出端之间；第二运放u2a的输出端与稳压管d1的阳极连接，稳压管d1的阴极作为采样比较模块的输出端。
10.进一步地，恒流镜像模块包括电阻r3、电阻r4、电阻r11、三极管q1和三极管q2；
11.三极管q1的基极和三极管q2的基极均与稳压管d1的阴极连接；三极管q1的基极经电阻r3与供电电压vcc连接，发射极经电阻r4与供电电压vcc连接，集电极作为恒流镜像模块的第一输出端与开关电源的控制芯片的反馈端fb连接；三极管q2的发射极经电阻r11与供电电压vcc连接，集电极作为恒流镜像模块的第二输出端。
12.进一步地，rc回差延时模块包括延时电路以及回差电路；延时电路包括电阻r16、电阻r17和电容c2；回差电路包括电阻r9、电阻r12和第三运放u3a；
13.电阻r16的第一端和电阻r17的第一端连接，其公共端作为rc回差延时模块的输入端，电阻r16的第二端与电容c2的第一端连接后接入第三运放u3a的反相输入端；电阻r17的第二端与电容c2的第二端连接后接地；第三运放u3a的正相输入端经电阻r9与第二基准电压vref2连接，电阻r12连接在第三运放u3a的正相输入端和输出端之间；第三运放u3a的输出端作为rc回差延时模块的输出端与开关电源的控制芯片的使能端en连接。
14.进一步地，恒流打嗝模块还包括输出控制模块，输出控制模块包括电阻r14、电阻r15、三极管q3和三极管q4；
15.三极管q4的基极经电阻r15与第三运放u3a的输出端连接，三极管q3的基极与三极管q4的集电极连接后经电阻r14与供电电压vcc连接，三极管q4的发射极和三极管q3的发射极接地；三极管q3的集电极作为输出控制模块的输出端与开关电源的控制芯片的使能端en连接。
16.第二方面，提供一种恒流防打嗝电路，应用于开关电源，恒流防打嗝电路包括依次连接的采样比较模块、恒流镜像模块和rc回差延时模块；
17.采样比较模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c1、第一运放u1a、第二运放u2a和稳压管d1；恒流镜像模块包括电阻r3、电阻r4、电阻r11、三极管q1和三极管q2；rc回差延时模块包括延时电路以及回差电路；延时电路包括电阻r16、电阻r17和电容c2；回差电路包括电阻r9、电阻r12和第三运放u3a；
18.电阻r6的第一端与电阻r7的第一端分别接在开关电源输出端处的采样电阻两端，用于采集开关电源的输出电流，电阻r6的第二端与第一运放u1a的反相输入端连接；电阻r7的第二端分别与电阻r8的第一端和第一运放u1a的正相输入端连接；电阻r8的第二端接地；电阻r1接在第一运放u1a的反相输入端与输出端之间；第一运放u1a的输出端经电阻r5与第二运放u2a的反相输入端连接，第二运放u2a的正相输入端与第一基准电压vref1连接；电阻r2和电容c1串联后接在第二运放u2a的反相输入端与输出端之间；第二运放u2a的输出端与稳压管d1的阳极连接，稳压管d1的阴极作为采样比较模块的输出端；
19.三极管q1的基极和三极管q2的基极均与稳压管d1的阴极连接；三极管q1的基极经电阻r3与供电电压vcc连接，发射极经电阻r4与供电电压vcc连接，集电极作为恒流镜像模块的第一输出端与开关电源的控制芯片的反馈端fb连接；三极管q2的发射极经电阻r11与供电电压vcc连接，集电极作为恒流镜像模块的第二输出端；
20.电阻r16的第一端和电阻r17的第一端连接，其公共端作为rc回差延时模块的输入端与三极管q2的集电极连接，电阻r16的第二端与电容c2的第一端连接后接入第三运放u3a的反相输入端；电阻r17的第二端与电容c2的第二端连接后接地；第三运放u3a的正相输入端经电阻r9与第二基准电压vref2连接，电阻r12连接在第三运放u3a的正相输入端和输出端之间；第三运放u3a的输出端作为rc回差延时模块的输出端与开关电源的控制芯片的使
能端en连接。
21.进一步地，恒流打嗝模块还包括输出控制模块，输出控制模块包括电阻r14、电阻r15、三极管q3和三极管q4；
22.三极管q4的基极经电阻r15与第三运放u3a的输出端连接，三极管q3的基极与三极管q4的集电极连接后经电阻r14与供电电压vcc连接，三极管q4的发射极和三极管q3的发射极接地；三极管q3的集电极作为输出控制模块的输出端与开关电源的控制芯片的使能端en连接。
23.第三方面，提供一种开关电源，包括上述任一项恒流防打嗝电路。
24.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
25.1、本实用新型所提供的一种恒流防打嗝电路，通过采集副边的输出电流信号进行过流保护动作，相较于采集原边的电流峰值信号，可以有效的解决原边过流保护点离散性大的问题，并且可以使得电源能带较大容性负载启动。
26.2、本实用新型所提供的一种恒流防打嗝电路，通过在采样比较模块与rc回差延时模块之间设有恒流镜像模块，将恒流功能与打嗝保护功能相结合，并通过设置rc回差延时电路中的电阻和电容的参数值，控制开关电源恒流打嗝的时间，进而在多模块电源并联均流时，即使各模块的参数值存在差异，也在响应时间不同步的状态下，防止过流保护动作误触发。
附图说明
27.图1为本实用新型第一实施例的电路原理图；
28.图2为本实用新型第二实施例的电路原理图。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.本说明书(包括任何摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
31.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中描述的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列元器件或单元电路不必限于清楚地列出的那些元器件或单元电路，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些电路固有的元器件或单元电路。
32.第一实施例
33.图1所示为本实用新型恒流防打嗝电路的电路原理图，在本实施例中，提供一种恒流防打嗝电路，应用于开关电源，恒流防打嗝电路包括依次连接的采样比较模块100、恒流镜像模块101和rc回差延时模块102；
34.采样比较模块100用于采集开关电源的输出电流，并在电流采样信号大于第一基准电压vref1时，控制恒流镜像模块101导通，进而控制开关电源的输出电流恒定，并在rc回
差延时模块102中的电容充电至第一预设值的期间，维持开关电源的导通状态，直至电容充电至第一预设值时，控制开关电源关断；
35.在电流采样信号小于第一基准电压vref1时，控制恒流镜像模块101截止，进而控制开关电源的输出电流截止，并在rc回差延时模块102中的电容放电至第二预设值的期间，维持开关电源的关断状态，直至电容放电至第二预设值时，控制开关电源重新导通。
36.作为采样比较模块100的一个具体实施方式，采样比较模块100包括电阻r1、电阻r2、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c1、第一运放u1a、第二运放u2a和稳压管d1；电阻r6的第一端与电阻r7的第一端分别接在开关电源输出端处的采样电阻两端，用于采集开关电源的输出电流；电阻r6的第二端与第一运放u1a的反相输入端连接；电阻r7的第二端分别与电阻r8的第一端和第一运放u1a的正相输入端连接；电阻r8的第二端接地；电阻r1接在第一运放u1a的反相输入端与输出端之间；其中，电阻r1、电阻r6、电阻r7、电阻r8和第一运放u1a构成差分放大电路；第一运放u1a的输出端经电阻r5与第二运放u2a的反相输入端连接，第二运放u2a的正相输入端与第一基准电压vref1连接；电阻r2和电容c1串联后接在第二运放u2a的反相输入端与输出端之间；电阻r2、电阻r5和电容c1构成恒流环路；第二运放u2a的输出端与稳压管d1的阳极连接，稳压管d1的阴极作为采样比较模块100的输出端，稳压管d1的增加可防止三极管q1和三极管q2误导通。
37.作为恒流镜像模块101的一个具体实施方式，恒流镜像模块101包括电阻r3、电阻r4、电阻r11、三极管q1和三极管q2；三极管q1的基极和三极管q2的基极均与稳压管d1的阴极连接；三极管q1的基极经电阻r3与供电电压vcc连接，发射极经电阻r4与供电电压vcc连接，集电极作为恒流镜像模块101的第一输出端与开关电源的控制芯片的反馈端fb连接；三极管q2的发射极经电阻r11与供电电压vcc连接，集电极作为恒流镜像模块101的第二输出端。
38.作为rc回差延时模块102的一个具体实施方式，rc回差延时模块102包括延时电路以及回差电路；延时电路包括电阻r16、电阻r17和电容c2；回差电路包括电阻r9、电阻r12和第三运放u3a；电阻r16的第一端和电阻r17的第一端连接，其公共端作为rc回差延时模块102的输入端，电阻r16的第二端与电容c2的第一端连接后接入第三运放u3a的反相输入端；电阻r17的第二端与电容c2的第二端连接后接地；第三运放u3a的正相输入端经电阻r9与第二基准电压vref2连接，电阻r12连接在第三运放u3a的正相输入端和输出端之间；其中，可通过设置电阻r9与电阻r12的电阻值调整回差比较的数值；第三运放u3a的输出端作为rc回差延时模块102的输出端与开关电源的控制芯片的使能端en连接。
39.在本方案中，rc回差延时模块102中的电容c2与第三运放u3a的反相输入端电连接,并且第二基准电压vref2经过电阻r9后与第三运放u3a的正相输入端连接，固定参考基准电压可使恒流防打嗝电路的打嗝时间具有一致性，进而更好的控制开关电源的恒流打嗝状态。
40.需要说明的是，本实施例中所使用的三极管既可以是pnp三极管，也可以是npn三极管，此外还可用mos管代替。
41.上述具体实施方式的工作原理分析如下：
42.本方案中的采样比较模块100通过开关电源输出端的采样电阻采集输出电流，并对所采集的输出电流进行放大比较，当第一运放u1a所输出的电流采样信号的电压值≥第
一基准电压vref1时，第二运放u2a的输出端输出低电平，此时，恒流镜像模块101中的三极管q1和三极管q2均处于线性放大状态，三极管q1的集电极对开关电源控制芯片的反馈端fb进行控制，使输出电流保持稳定；三极管q2的集电极输出电流经过电阻r17和电阻r16给电容c2充电，电容c2电压缓慢上升形成一段关断延时时间，直到第三运放u3a反相输入端的电压高于第一预设值时，第三运放u3a的输出端由高电平vcc翻转成低电平0v，进而控制开关电源的关断。
43.当第三运放u3a的输出端拉低开关电源控制芯片的使能端en，控制开关电源的关断后，采样比较模块100中的第一运放u1a所输出的电流采样信号电压值等于零，小于第一基准电压vref1，进而第二运放u2a的输出端输出高电平，此时，恒流镜像模块101中的三极管q1和三极管q2均处于截止状态，三极管q1不再给开关电源控制芯片的反馈端fb提供输出电流，电容c2两端的电压经过电阻r16和电阻r17进行缓慢放电，当电容c2两端的电压下降至低于第二预设值时，第三运放u3a的输出端由低电平0v翻转成高电平vcc，进而使得开关电源重新开始工作。
44.如果开关电源产品再次进入恒流状态，将会循环以上步骤反复恒流打嗝；本实用新型所提供的恒流防打嗝电路应用在单模块电源时，主要起过流打嗝保护的作用；而应用在多模块电源并联时，本技术所提供的恒流防打嗝电路可以通过设定rc回差延时模块102中的延时电路的电阻和电容的器件参数，进而设定恒流输出模块的恒流时间，从而解决多模块电源并联时在启机状态下因均流电路的响应时间差异而导致部分模块触发过流保护的问题，进一步实现电源产品的可靠启动。
45.第二实施例
46.图2示出了本实用新型第二实施例的电路原理图，本实施例作为第一实施例的一种优选方案，其电路结构与第一实施例类似，与第一实施例的不同之处在于：本实施例还包括输出控制模块103，输出控制模块103包括电阻r14、电阻r15、三极管q3和三极管q4；三极管q4的基极经电阻r15与第三运放u3a的输出端连接，三极管q3的基极与三极管q4的集电极连接后经电阻r14与供电电压vcc连接，三极管q4的发射极和三极管q3的发射极接地；三极管q3的集电极作为输出控制模块103的输出端与开关电源的控制芯片的使能端en连接。
47.本实施例是第一实施例的简单变型，与第一实施例的工作原理类似，其不同之处在于增设输出控制模块103，旨在更加精准的控制开关电源的导通与关断；当第三运放u3a的输出端输出低电平0v时，输出控制模块103中的三极管q4截止，三极管q3导通并拉低开关电源控制芯片的使能端en，进而控制开关电源的关断；当第三运放u3a的输出端输出高电平vcc时，三极管q4导通，三极管q3截止并不再对开关电源控制芯片的使能端en进行控制，进而实使得开关电源重新开始工作。
48.需要说明的是，以上仅是本实用新型的优选实施例，应当指出的是，上述优选实施例不应视为对本实用新型的限制，还应认识到，本实用新型可应用于其它更为广泛的范围中。按照本实用新型的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，这些修改、替换或变更均落在本实用新型权利保护范围之内。

技术特征：
1.一种恒流防打嗝电路，应用于开关电源，其特征在于，恒流防打嗝电路包括依次连接的采样比较模块、恒流镜像模块和rc回差延时模块；采样比较模块用于采集开关电源的输出电流，并在电流采样信号大于第一基准电压vref1时，控制恒流镜像模块导通，进而控制开关电源的输出电流恒定，并在rc回差延时模块中的电容充电至第一预设值的期间，维持开关电源的导通状态，直至电容充电至第一预设值时，控制开关电源关断；在电流采样信号小于第一基准电压vref1时，控制恒流镜像模块截止，进而控制开关电源的输出电流截止，并在rc回差延时模块中的电容放电至第二预设值的期间，维持开关电源的关断状态，直至电容放电至第二预设值时，控制开关电源重新导通。2.根据权利要求1所述的恒流防打嗝电路，其特征在于：采样比较模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c1、第一运放u1a、第二运放u2a和稳压管d1；电阻r6的第一端与电阻r7的第一端分别接在开关电源输出端处的采样电阻两端，电阻r6的第二端与第一运放u1a的反相输入端连接；电阻r7的第二端分别与电阻r8的第一端和第一运放u1a的正相输入端连接；电阻r8的第二端接地；电阻r1接在第一运放u1a的反相输入端与输出端之间；第一运放u1a的输出端经电阻r5与第二运放u2a的反相输入端连接，第二运放u2a的正相输入端与第一基准电压vref1连接；电阻r2和电容c1串联后接在第二运放u2a的反相输入端与输出端之间；第二运放u2a的输出端与稳压管d1的阳极连接，稳压管d1的阴极作为采样比较模块的输出端。3.根据权利要求2所述的恒流防打嗝电路，其特征在于：恒流镜像模块包括电阻r3、电阻r4、电阻r11、三极管q1和三极管q2；三极管q1的基极和三极管q2的基极均与稳压管d1的阴极连接；三极管q1的基极经电阻r3与供电电压vcc连接，发射极经电阻r4与供电电压vcc连接，集电极作为恒流镜像模块的第一输出端与开关电源的控制芯片的反馈端fb连接；三极管q2的发射极经电阻r11与供电电压vcc连接，集电极作为恒流镜像模块的第二输出端。4.根据权利要求3所述的恒流防打嗝电路，其特征在于：rc回差延时模块包括延时电路以及回差电路；延时电路包括电阻r16、电阻r17和电容c2；回差电路包括电阻r9、电阻r12和第三运放u3a；电阻r16的第一端和电阻r17的第一端连接，其公共端作为rc回差延时模块的输入端，电阻r16的第二端与电容c2的第一端连接后接入第三运放u3a的反相输入端；电阻r17的第二端与电容c2的第二端连接后接地；第三运放u3a的正相输入端经电阻r9与第二基准电压vref2连接，电阻r12连接在第三运放u3a的正相输入端和输出端之间；第三运放u3a的输出端作为rc回差延时模块的输出端与开关电源的控制芯片的使能端en连接。5.根据权利要求4所述的恒流防打嗝电路，其特征在于：恒流打嗝模块还包括输出控制模块，输出控制模块包括电阻r14、电阻r15、三极管q3和三极管q4；三极管q4的基极经电阻r15与第三运放u3a的输出端连接，三极管q3的基极与三极管q4的集电极连接后经电阻r14与供电电压vcc连接，三极管q4的发射极和三极管q3的发射极接地；三极管q3的集电极作为输出控制模块的输出端与开关电源的控制芯片的使能端en连接。6.一种恒流防打嗝电路，应用于开关电源，其特征在于，恒流防打嗝电路包括依次连接
的采样比较模块、恒流镜像模块和rc回差延时模块；采样比较模块包括电阻r1、电阻r2、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c1、第一运放u1a、第二运放u2a和稳压管d1；恒流镜像模块包括电阻r3、电阻r4、电阻r11、三极管q1和三极管q2；rc回差延时模块包括延时电路以及回差电路；延时电路包括电阻r16、电阻r17和电容c2；回差电路包括电阻r9、电阻r12和第三运放u3a；电阻r6的第一端与电阻r7的第一端分别接在开关电源输出端处的采样电阻两端，用于采集开关电源的输出电流，电阻r6的第二端与第一运放u1a的反相输入端连接；电阻r7的第二端分别与电阻r8的第一端和第一运放u1a的正相输入端连接；电阻r8的第二端接地；电阻r1接在第一运放u1a的反相输入端与输出端之间；第一运放u1a的输出端经电阻r5与第二运放u2a的反相输入端连接，第二运放u2a的正相输入端与第一基准电压vref1连接；电阻r2和电容c1串联后接在第二运放u2a的反相输入端与输出端之间；第二运放u2a的输出端与稳压管d1的阳极连接，稳压管d1的阴极作为采样比较模块的输出端；三极管q1的基极和三极管q2的基极均与稳压管d1的阴极连接；三极管q1的基极经电阻r3与供电电压vcc连接，发射极经电阻r4与供电电压vcc连接，集电极作为恒流镜像模块的第一输出端与开关电源的控制芯片的反馈端fb连接；三极管q2的发射极经电阻r11与供电电压vcc连接，集电极作为恒流镜像模块的第二输出端；电阻r16的第一端和电阻r17的第一端连接，其公共端作为rc回差延时模块的输入端与三极管q2的集电极连接，电阻r16的第二端与电容c2的第一端连接后接入第三运放u3a的反相输入端；电阻r17的第二端与电容c2的第二端连接后接地；第三运放u3a的正相输入端经电阻r9与第二基准电压vref2连接，电阻r12连接在第三运放u3a的正相输入端和输出端之间；第三运放u3a的输出端作为rc回差延时模块的输出端与开关电源的控制芯片的使能端en连接。7.根据权利要求6所述的恒流防打嗝电路，其特征在于：恒流打嗝模块还包括输出控制模块，输出控制模块包括电阻r14、电阻r15、三极管q3和三极管q4；三极管q4的基极经电阻r15与第三运放u3a的输出端连接，三极管q3的基极与三极管q4的集电极连接后经电阻r14与供电电压vcc连接，三极管q4的发射极和三极管q3的发射极接地；三极管q3的集电极作为输出控制模块的输出端与开关电源的控制芯片的使能端en连接。8.一种开关电源，其特征在于包括权利要求1至7任一项所述的恒流防打嗝电路。

技术总结
本实用新型提供一种恒流防打嗝电路及开关电源，应用于开关电源，恒流防打嗝电路包括依次连接采样比较模块、恒流镜像模块和RC回差延时模块；采样比较模块用于采集电源的输出电流，并在电流采样信号大于第一基准电压VREF1时，控制恒流镜像模块导通及电源的输出电流恒定，并在RC回差延时模块中的电容充电至第一预设值的期间，维持电源的导通状态；在电流采样信号小于第一基准电压VREF1时，控制恒流镜像模块截止及电源的输出电流截止，并在RC回差延时模块中的电容放电至第二预设值的期间，维持电源的关断状态。本申请应用于单模块电源时可满足过功率保护功能；应用于多模块电源并联均流时，可解决在启机时部分模块触发过流保护的问题。问题。问题。


技术研发人员：丘李旺 郭志翔 张志成
受保护的技术使用者：广州金升阳科技有限公司
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2023/8/17