[发明专利]开关型电源的保护电路

说明书

本发明涉及一种开关型电源的保护电路，该电源包含一开关晶体管与一具有初级绕组和用于提供驱动开关晶体管的电源电压的辅助绕组的变压器。

这种开关型电源例如从EP-A-0936726是己知的，该专利本身公开了一些按照逆向模式(flybackmode)工作的振荡开关型电源。具体地说，EP-A-0936726中的图2中表示了利用MOSFET作为开关晶体管以及栅极(gate)驱动器电路的开关型电源，该栅极驱动器电路包含一充电电容，该充电电容经过一个二极管连接到一用于向栅极驱动器电路提供电源电压的辅助绕组。该电路还包含一阈值电路，在开关型电源接通之后该阈值电路使栅极驱动器电路关断，直到驱动器电路的电源电压相对于辅助绕组超过一的特定的阈值电压。该电路还包含一光电耦合器用于从栅极驱动器电源的次级侧提供一调节电压，用于稳定输出电压。

在图1中表示包含保护电路上述的开关型电源。该开关型电源包含开关晶体管T20，其电流输入端连接到变压器的初级绕组W1(未示出)，其电流输出端经过电阻R20接地。初级绕组W1按通常的方式连接到整流元件BR，整流元件BR根据电网电压UM提供整流电压。

变压器还包含一用于提供电源电压Vcc的辅助绕组W2。电源电压Vcc是一经二极管D25和D26整流并经电容C25和C24滤波及经齐纳二极管稳压的电压，二极管D25和D26连接到辅助绕组W2的连接端3。该电源还包含一由连接到电容C25和C24、整流元件BR的电阻R5、R6、R7组成的起动电路以及栅极驱动器电路GD。

栅极驱动器电路GD控制一连接到电源电压Vcc的晶体管T25，用于经过电阻R21、R27向开关晶体管T20的栅极提供导通电压用于导通(switchingthrough)这一晶体管。经过栅极驱动器电路GD使电源输出电压稳定，这种类型的控制电路例如在EP-A-0936726中作了解释。

晶体管T25的基极连同栅极驱动器电路GD连接到一具有齐纳二极管D23和电阻R24、R26的阈值电路，用于在电源接通之后使晶体管T25关断，直到电源电压Vcc已经达到一用于起动电源的足够高的电压值止。该电源还包含小容量的电容C23和C26，以便抑制相应二极管的电压冲击。

图1中的齐纳二极管D27还对电源提供过电压保护。在故障状态下，当辅助绕组W2的输出电压突然上升时，电容C24和C26上的电压Vcc也相应地上升，但由齐纳二极管D27箝位，在这一实施例中箝位到20伏。因此流经齐纳二极管D27的电流会增加，当电流达到一定值时，最终损坏二极管。一旦齐纳二极管D27被损坏，就会形成短路，由于电源电压Vcc下降使开关型电源立即关断。

图1中的开关型电源还提供低电压保护，以保证始终具有足够的栅极驱动能力用于即使在故障状态下也能导通开关晶体管T20。由于安全的原因，这一要求是必要的。解决这一问题在于，并联配置的两个二极管D25和26以及两个电容C24和C26，使得即使当其中一个二极管或其中一个电容开路时始终提供电压Vcc。

如上所述的过电压保护仅工作在具有较高输出功率的开关型电源(例如70瓦)中，但是，非工作在限于约30瓦的开关型电源，因为当过电压故障状态下流过齐纳二极管D27的电流太低时以致不能击穿齐纳二极管。在这种情况下，电源的输出电压将继续升高，这将损坏装置中的有关组件，例如电容和集成电路。

因此，本发明的目的是提供一种在低(功率)开关型电源中也能可靠地工作的保护电路，以及还提供一种相应的低(功率)开关型电源。

按照在权利要求1中所述的本发明的保护电路以及按照在权利要求7中所述的本发明的开关型电源可以实现这一目的。在各从属权利要求中表述了本发明的一些的改进。

本发明的保护电路包含：一具有开关元件的箝位电路，用于倘若发生故障特别是在过电压的情况下，降低所述电源电压；以及一保持电路，用于为所述箝位电路提供保持电流。倘若发生故障，利用该保持电流，使关断时间延长，因此当电源电压降低时，避免会立即起动电源，起动电源会导致“往复转换”阶段(hiccup stage)。

该箝位电路最好包含一阈值电路，其当电源电压达到一电压上限时为开关元件提供开关电压。该开关元件连接到一向开关晶体管提供电源电压的充电电容，以及通过降低这一电源电压，禁止开关晶体管的开关转换。