CN206820650U - 一种开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源电路，具有直流电输入端、用于与负载正极连接的负载连接端及用于与负载负极连接的输出电流检测端；开关电源电路包括功率变换单元、PWM控制芯片、分压单元及输出电流采样单元；功率变换单元的输入端与直流电输入端连接，功率变换单元的输出端与负载连接端连接；功率变换单元的PWM信号输入端与PWM控制芯片的PWM信号输出引脚连接；输出电流采样单元的第一端与输出电流检测端连接，输出电流采样单元的第二端接地；分压单元的第一端与负载连接端连接，分压单元的第二端与输出电流采样单元的第一端连接，分压单元的分压节点与PWM控制芯片的过压保护引脚连接。通过以上结构，本实用新型能在负载电流过大或短路时保护并锁定电路。

Description

一种开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种开关电源电路。

背景技术

目前，开关电源在电视背光电路中得到广泛的应用，但当电路出现故障时，可能会出现电流过冲的现象，使流经背光LED电路的电流过大，影响LED寿命，更可能会造成LED损坏。同时，由于背光LED电路是由多个LED组成，因而在部分LED发生短路时，也会使流经背光LED电路的电流增大。然而，现有的开关电源电路中并没有针对电流过冲或负载短路现象为电路提供有效的保护。

实用新型内容

本实用新型实施例要解决的技术问题是，提供一种开关电源电路，能在负载电流过大或短路时保护并锁定电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种开关电源电路，所述开关电源电路具有直流电输入端、用于与负载正极连接的负载连接端以及用于与负载负极连接的输出电流检测端；所述开关电源电路包括功率变换单元、PWM控制芯片、分压单元以及输出电流采样单元；

所述功率变换单元的输入端与所述直流电输入端连接，所述功率变换单元的输出端与所述负载连接端连接；所述功率变换单元的PWM信号输入端与所述PWM控制芯片的PWM信号输出引脚连接；所述输出电流采样单元的第一端与所述输出电流检测端连接，所述输出电流采样单元的第二端接地；所述分压单元的第一端与所述负载连接端连接，所述分压单元的第二端与所述输出电流采样单元的第一端连接，所述分压单元的分压节点与所述PWM控制芯片的过压保护引脚连接。

在一种可选的实施方式中，所述输出电流采样单元包括第一电阻；所述第一电阻的第一端与所述输出电流采样单元的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述输出电流采样单元的第二端连接。

在一种可选的实施方式中，所述分压单元包括第二电阻以及第三电阻；所述第二电阻的第一端与所述分压单元的第一端连接，所述第二电阻的第二端通过所述第三电阻与所述分压单元的第二端连接，所述第二电阻的第二端与所述分压单元的分压节点连接。

在一种可选的实施方式中，所述输出电流采样单元的第一端与所述PWM控制芯片的电压反馈引脚连接。

在一种可选的实施方式中，所述功率变换单元包括电感、MOS管、二极管以及第一电容；所述电感的第一端与所述功率变换单元的输入端连接，所述电感的第二端与所述二极管的阳极连接；所述二极管的阴极通过所述第一电容接地，所述二极管的阴极与所述功率变换单元的输出端连接；所述MOS管的漏极与所述电感的第二端连接，所述MOS管的栅极与所述功率变换单元的PWM信号输入端连接，所述MOS管的源极接地。

在一种可选的实施方式中，所述功率变换电路还包括第二电容和第四电阻；所述第二电容的第一端与所述MOS管的漏极连接，所述第二电容的第二端通过所述第四电阻与所述MOS管的源极连接。

在一种可选的实施方式中，所述功率变换单元还具有输入电流检测端，所述输入电流检测端与所述PWM控制芯片的电流检测引脚连接；

所述功率变换单元还包括第五电阻；所述MOS管的源极通过所述第五电阻接地，所述MOS管的源极与所述功率变换单元的输入电流检测端连接。

在一种可选的实施方式中，所述开关电源电路还包括第三电容以及第六电阻；所述第三电容的第一端通过所述第六电阻与所述PWM控制芯片的补偿控制引脚连接，所述第三电容的第二端接地。

相比于现有技术，本实用新型实施例的一种开关电源电路，所述开关电源电路具有直流电输入端、用于与负载正极连接的负载连接端以及用于与负载负极连接的输出电流检测端；所述开关电源电路包括功率变换单元、PWM控制芯片、分压单元以及输出电流采样单元；所述功率变换单元的输入端与所述直流电输入端连接，所述功率变换单元的输出端与所述负载连接端连接；所述功率变换单元的PWM信号输入端与所述PWM控制芯片的PWM信号输出引脚连接；所述输出电流采样单元的第一端与所述输出电流检测端连接，所述输出电流采样单元的第二端接地；所述分压单元的第一端与所述负载连接端连接，所述分压单元的第二端与所述输出电流采样单元的第一端连接，所述分压单元的分压节点与所述PWM控制芯片的过压保护引脚连接。通过以上结构，本实用新型实施例通过所述输出电流采样单元检测流经负载的电流，当电流过大或负载短路时，所述输出电流采样单元的分压增大，使所述分压单元的分压节点的电压增大至所述PWM控制芯片的过压保护电压值，控制所述PWM控制芯片停止对所述MOS管输出PWM信号，进而使电路停止为负载供电，达到保护并锁定电路的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，其是本实用新型实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图。本实用新型实施例提供一种开关电源电路，所述开关电源电路具有直流电输入端Vin、用于与负载正极连接的负载连接端Vout以及用于与负载负极连接的输出电流检测端a；所述开关电源电路包括功率变换单元1、PWM控制芯片U、分压单元2以及输出电流采样单元3；

所述功率变换单元1的输入端与所述直流电输入端Vin连接，所述功率变换单元1的输出端与所述负载连接端Vout连接；所述功率变换单元1的PWM信号输入端与所述PWM控制芯片U的PWM信号输出引脚GATE连接；所述输出电流采样单元3的第一端与所述输出电流检测端a连接，所述输出电流采样单元3的第二端接地GND；所述分压单元2的第一端与所述负载连接端Vout连接，所述分压单元2的第二端与所述输出电流采样单元3的第一端连接，所述分压单元2的分压节点与所述PWM控制芯片U的过压保护引脚OVP连接。

本实用新型实施例的工作原理是：

当电路正常工作时，流经负载的电流在正常范围内，通过所述输出电流采样单元3检测流经负载的电流，此时所述输出电流采样单元3的分压在正常范围内，所述分压单元2的分压节点的电压在所述PWM控制芯片U的过压保护电压值以下，PWM控制芯片U的PWM信号输出引脚GATE保持对所述功率变换单元1输出PWM信号，进而保持对负载供电；

当负载发生短路或因电路故障使电流过大时，流经负载的电流增大，通过所述输出电流采样单元3检测流经负载的电流时，所述输出电流采样单元3分压增大，使所述分压单元2的分压节点的电压增大并达到PWM控制芯片U的过压保护电压值，PWM控制芯片U的PWM信号输出引脚GATE停止对所述功率变换单元1输出PWM信号，进而停止对负载供电，达到保护电路的效果。

需要说明的是，当PWM控制芯片U的过压保护引脚OVP的电压达到过压保护电压值时，所述PWM控制芯片U的PWM信号输出引脚GATE停止输出PWM信号，即所述PWM控制芯片U进入锁定状态，需要将所述PWM控制芯片U的电源端(图中未示)电压拉低至低电平才能解除锁定状态。

在一种可选的实施方式中，所述输出电流采样单元3包括第一电阻R1；所述第一电阻R1的第一端与所述输出电流采样单元3的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述输出电流采样单元3的第二端连接。所述第一电阻R1用于检测流经负载的电流，并根据电流大小产生相应的分压。

在具体实施方式中，所述输出电流采样单元3也可以是多个电阻的串并联组合体。

在一种可选的实施方式中，所述分压单元2包括第二电阻R2以及第三电阻R3；所述第二电阻R2的第一端与所述分压单元2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端通过所述第三电阻R3与所述分压单元2的第二端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述分压单元2的分压节点连接。所述第二电阻R2与所述第三电阻R3用于对负载连接端Vout的输出电压进行分压，将分得的电压通过所述分压节点输入到所述PWM控制芯片U的过压保护引脚OVP。

在一种可选的实施方式中，所述输出电流采样单元3的第一端与所述PWM控制芯片U的电压反馈引脚FB连接。

所述PWM控制芯片U的电压反馈引脚FB用于根据所述输出电流采样单元3的分压大小调整所述PWM控制芯片U的PWM信号输出的占空比，实现恒流。具体原理为：当所述输出电流采样单元3检测到流经负载的电流减小时，所述输出电流采样单元3的分压减小，所述PWM控制芯片U的电压反馈引脚FB的电压减小，所述PWM控制芯片U的PWM信号输出引脚GATE输出的PWM信号的占空比增大，进而使负载连接端Vout的电流增大；当所述输出电流采样单元3检测到流经负载的电流增大时，所述输出电流采样单元3的分压增大，所述PWM控制芯片U的电压反馈引脚FB的电压增大，所述PWM控制芯片U的PWM信号输出引脚GATE输出的PWM信号的占空比减小，进而使负载连接端Vout的电流减小；通过以上负反馈机理实现恒流。

在一种可选的实施方式中，所述功率变换单元1包括电感L、MOS管FET、二极管D以及第一电容C1；所述电感L的第一端与所述功率变换单元1的输入端连接，所述电感L的第二端与所述二极管D的阳极连接；所述二极管D的阴极通过所述第一电容C1接地GND，所述二极管D的阴极与所述功率变换单元1的输出端连接；所述MOS管FET的漏极与所述电感L的第二端连接，所述MOS管FET的栅极与所述功率变换单元1的PWM信号输入端连接，所述MOS管FET的源极接地GND。

所述功率变换单元1为BOOST变换器，所述MOS管FET的开关受控于所述PWM控制芯片U的PWM信号输出引脚GATE输出的PWM信号的高低；所述BOOST变换器的工作原理是本领域技术人员的公知常识，此处将不再赘述。

需要说明的是，所述功率变换单元为BOOST变换器仅仅是本实用新型的一种优选实施方式，不是全部实施方式。所述功率变换单元还可以为隔离式的变换器，如反激式变换器。

在一种可选的实施方式中，所述功率变换电路还包括第二电容C2和第四电阻R4；所述第二电容C2的第一端与所述MOS管FET的漏极连接，所述第二电容C2的第二端通过所述第四电阻R4与所述MOS管FET的源极连接。所述第二电容C2和所述第四电阻R4组成与所述MOS管FET并联的RC吸收回路，有效减少所述MOS管在快速开关过程中产生的电磁干扰。

在一种可选的实施方式中，所述功率变换单元1还具有输入电流检测端，所述输入电流检测端与所述PWM控制芯片U的电流检测引脚CS连接；

所述功率变换单元1还包括第五电阻R5；所述MOS管FET的源极通过所述第五电阻R5接地GND，所述MOS管FET的源极与所述功率变换单元1的输入电流检测端连接。

所述第五电阻R5用于检测所述MOS管FET的导通电流，电流流经所述第五电阻R5产生一定的分压并传输到所述PWM控制芯片U的电流检测引脚CS，使所述PWM控制芯片U能根据所述电流检测引脚CS的输入电压不断调整PWM信号的占空比，稳定负载连接端Vout的输出电流。其具体工作原理为：若所述电流检测引脚CS的输入电压与高于所述PWM控制芯片U的补偿控制引脚COMP的电压，则所述PWM控制芯片U的PWM信号输出引脚GATE输出的PWM信号的占空比减小；若所述电流检测引脚CS的输入电压与低于所述PWM控制芯片U的补偿控制引脚COMP的电压，则所述PWM控制芯片U的PWM信号输出引脚GATE输出的PWM信号的占空比增大。

在一种可选的实施方式中，所述开关电源电路还包括第三电容C3以及第六电阻R6；所述第三电容C3的第一端通过所述第六电阻R6与所述PWM控制芯片U的补偿控制引脚COMP连接，所述第三电容C3的第二端接地GND。所述第三电容C3以及所述第六电阻R6组成RC环路补偿电路，实现快速、精确、稳定的环路调节。

相比于现有技术，本实用新型实施例的一种开关电源电路，所述开关电源电路具有直流电输入端、用于与负载正极连接的负载连接端以及用于与负载负极连接的输出电流检测端；所述开关电源电路包括功率变换单元、PWM控制芯片、分压单元以及输出电流采样单元；所述功率变换单元的输入端与所述直流电输入端连接，所述功率变换单元的输出端与所述负载连接端连接；所述功率变换单元的PWM信号输入端与所述PWM控制芯片的PWM信号输出引脚连接；所述输出电流采样单元的第一端与所述输出电流检测端连接，所述输出电流采样单元的第二端接地；所述分压单元的第一端与所述负载连接端连接，所述分压单元的第二端与所述输出电流采样单元的第一端连接，所述分压单元的分压节点与所述PWM控制芯片的过压保护引脚连接。通过以上结构，本实用新型实施例通过所述输出电流采样单元检测流经负载的电流，当电流过大或负载短路时，所述输出电流采样单元的电压升高，使所述分压单元的分压节点的电压升高至所述PWM控制芯片的过压保护电压，控制所述PWM控制芯片停止对所述MOS管输出PWM信号，进而使电路停止为负载供电，达到保护并锁定电路的效果。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路具有直流电输入端、用于与负载正极连接的负载连接端以及用于与负载负极连接的输出电流检测端；所述开关电源电路包括功率变换单元、PWM控制芯片、分压单元以及输出电流采样单元；

所述功率变换单元的输入端与所述直流电输入端连接，所述功率变换单元的输出端与所述负载连接端连接；所述功率变换单元的PWM信号输入端与所述PWM控制芯片的PWM信号输出引脚连接；所述输出电流采样单元的第一端与所述输出电流检测端连接，所述输出电流采样单元的第二端接地；所述分压单元的第一端与所述负载连接端连接，所述分压单元的第二端与所述输出电流采样单元的第一端连接，所述分压单元的分压节点与所述PWM控制芯片的过压保护引脚连接。

2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述输出电流采样单元包括第一电阻；所述第一电阻的第一端与所述输出电流采样单元的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述输出电流采样单元的第二端连接。

3.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述分压单元包括第二电阻以及第三电阻；所述第二电阻的第一端与所述分压单元的第一端连接，所述第二电阻的第二端通过所述第三电阻与所述分压单元的第二端连接，所述第二电阻的第二端与所述分压单元的分压节点连接。

4.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述输出电流采样单元的第一端与所述PWM控制芯片的电压反馈引脚连接。

5.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述功率变换单元包括电感、MOS管、二极管以及第一电容；所述电感的第一端与所述功率变换单元的输入端连接，所述电感的第二端与所述二极管的阳极连接；所述二极管的阴极通过所述第一电容接地，所述二极管的阴极与所述功率变换单元的输出端连接；所述MOS管的漏极与所述电感的第二端连接，所述MOS管的栅极与所述功率变换单元的PWM信号输入端连接，所述MOS管的源极接地。

6.如权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于，所述功率变换电路还包括第二电容和第四电阻；所述第二电容的第一端与所述MOS管的漏极连接，所述第二电容的第二端通过所述第四电阻与所述MOS管的源极连接。

7.如权利要求5或6所述的开关电源电路，其特征在于，所述功率变换单元还具有输入电流检测端，所述输入电流检测端与所述PWM控制芯片的电流检测引脚连接；

所述功率变换单元还包括第五电阻；所述MOS管的源极通过所述第五电阻接地，所述MOS管的源极与所述功率变换单元的输入电流检测端连接。

8.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路还包括第三电容以及第六电阻；所述第三电容的第一端通过所述第六电阻与所述PWM控制芯片的补偿控制引脚连接，所述第三电容的第二端接地。