專利名稱：線路異常工作時檢測保護的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線路異常工作時檢測保護的方法及裝置，尤其涉及一種用于交換式電源控制系統(tǒng)的保護方法及裝置。
由于一般隔離型開關(guān)式電源都利用輔助繞組提供控制電路所需的電源，此電源在系統(tǒng)工作條件異常時(如輸出端過載或短路、交流電源電壓過低等)無法正常工作，而導致控制線路停止工作，系統(tǒng)進入不斷重新開機的狀態(tài)，現(xiàn)有的線路設(shè)計一般以下列方式調(diào)整輔助電源的能量或重新開機的周期，以達到電源系統(tǒng)不會因電源異常使用而燒毀或損壞外接設(shè)備。


圖1為現(xiàn)有的開關(guān)式電源控制電路圖，PWM(脈沖調(diào)制)控制的IC(集成電路)11以脈沖波調(diào)制的方式切換晶體管Q1，使二次側(cè)繞組12輸出穩(wěn)定的電壓，同時由輔助繞組121提供控制系統(tǒng)所需的電源?，F(xiàn)有的保護線路設(shè)計一般采用如下方法利用輔助電源電路的電阻R5和二極管D1形成整流電路；調(diào)整電阻R3，電阻R4，電阻R6，電阻R7使系統(tǒng)的輸出功率最大；改變電阻R1，電阻R2，電容C2來調(diào)整線路開機周期；在輸出端設(shè)計輸出電流檢測電路；設(shè)計其它保護線路。
該保護線路設(shè)計的缺點在于，由于影響該輔助電源能量大小的因素非常多，上述調(diào)整要達到最佳狀態(tài)通常必須經(jīng)過不斷的測試，相當費時且效果有限，而設(shè)計的輸出電流檢測電路在輸出端短路時無法有效地動作甚至容易在開機時發(fā)生誤動作。
本發(fā)明的目的在于提出一種線路異常工作時檢測保護的方法及裝置，可有效判斷電路的異常，在線路異常時能及時檢測并提供保護，以確保系統(tǒng)的安全，且成本較低。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的線路異常工作時檢測保護的方法用在控制系統(tǒng)中，該控制系統(tǒng)至少包含一個控制集成電路，該控制系統(tǒng)提供一個輸入電壓信號給該控制集成電路，該控制集成電路根據(jù)該輸入電壓的變化而輸出電壓信號，包含下列步驟檢測該控制集成電路的輸出電壓信號；在該輸出電壓信號消失時，發(fā)出一個告警信號以觸發(fā)保護機制。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其中該控制系統(tǒng)為一種開關(guān)式電源控制系統(tǒng)。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其中該控制集成電路是為一種可輸出參考電壓信號的控制集成電路。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其中該輸出參考電壓信號是該控制集成電路的輸入電壓低于該控制集成電路的最小工作電壓時，該輸出參考電壓信號即由該控制集成電路切斷的輸出電壓信號。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其中該告警信號是利用參考電壓信號的變化特點，在該控制集成電路切斷參考電壓信號時由檢測電路發(fā)出以觸發(fā)保護機制。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其中該輸入電壓是為該控制集成電路的電源電壓。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其中該告警信號是用來觸發(fā)自動反饋(Auto Recovery)裝置與鎖存器(Latch off)裝置等保護機制。
另外本發(fā)明提出的一種線路異常工作時檢測保護的裝置，是用在控制系統(tǒng)中，該控制系統(tǒng)至少包含控制集成電路，該控制系統(tǒng)提供輸入電壓信號給該控制集成電路，該控制集成電路根據(jù)該輸入電壓的變化而輸出電壓信號，包含檢測電路，用以檢測該控制集成電路的輸出電壓信號，并在該輸出電壓信號消失時，發(fā)出告警信號。
保護電路，利用自動反饋裝置與鎖存器裝置等保護機制，用以保護系統(tǒng)的安全。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其中該控制系統(tǒng)為一開關(guān)式電源控制系統(tǒng)。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其中該控制集成電路為一個可輸出參考電壓信號的控制集成電路。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其中該電壓信號為該控制集成電路的輸入電壓低于該控制集成電路預設(shè)的最小工作電壓時，該輸出參考電壓信號即由該控制集成電路切斷的輸出電壓信號。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其中該告警信號是利用參考電壓信號的變化特點，在該控制集成電路切斷參考電壓信號時由檢測電路發(fā)出的告警信號。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其中該輸入電壓是為該控制集成電路的電源電壓。
如上所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其中該保護電路是告警信號觸發(fā)的自動反饋裝置與鎖存器裝置等電路，用以保護系統(tǒng)的安全。
從上述線路異常工作時的檢測保護方法及裝置中可以看出，本發(fā)明通過檢測控制集成電路的輸出電壓信號來觸發(fā)鎖存器電路和自動反饋電路即可以起到對電源的保護作用，在開機時還可防止誤動作，與現(xiàn)有技術(shù)相比，無需費時調(diào)整電路的各種設(shè)置參數(shù)，而且效率高，效果明顯，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提出的檢測保護的方法及裝置作進一步的詳細說明。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的控制電路圖2是采用鎖存器保護電路的最佳實施例；圖3是采用自動反饋保護電路的最佳實施例；圖4是采用其它觸發(fā)電路的最佳實施例。
根據(jù)圖2可看出，當控制IC的輸入電壓Vcc低于控制集成電路的預設(shè)工作電壓下限時，控制IC11輸出的參考電壓Vref會由高電位瞬間降至低電位，此時檢測電路13的晶體管Q2導通，輸出低電位至鎖存器(Latch)電路14，鎖存器電路可輸出一個閉鎖信號21，鎖住系統(tǒng)，系統(tǒng)必須關(guān)掉其電源的后才能重新啟動，但如未排除異常，僅僅關(guān)斷電源后又開機，系統(tǒng)將重覆上述過程，再次鎖住。
根據(jù)圖3可以看出，當控制IC的輸入電壓Vcc低于控制集成電路的預設(shè)工作電壓下限時，控制IC11輸出的參考電壓Vref會由高電位瞬間降至低電位，此時檢測電路13的MOS(金屬氧化物半導體)晶體管Q2導通，分別經(jīng)由D2與R8反饋(Feedback)信號使工作電壓Vcc降低，致使控制集成電路31關(guān)閉，并在Q2截止后重新啟動，是否再次被關(guān)閉則要視異常狀況是否排除。
由于該參考電壓信號必須在控制集成電路啟動后才出現(xiàn)，而本發(fā)明使用此信號來初始化檢測電路，故本發(fā)明的設(shè)計方式不會在系統(tǒng)開機時產(chǎn)生誤動作。
參照圖4，該電路的工作原理是利用線路發(fā)生異常時，參考電壓信號會瞬間切斷而線路上仍有殘余的電壓，這樣就可觸發(fā)Q1產(chǎn)生一信號啟動保護電路(例如鎖存器裝置或自動反饋裝置)。其中R1與R2就是因該反饋電壓在線路正常運作時可能大于參考電壓信號，所以必須對該反饋電壓進行分壓以確保不會在線路正常運作時，發(fā)生誤動作。
本發(fā)明最主要的特征在于，利用控制IC11輸出的參考電壓Vref來做控制系統(tǒng)故障的檢測源，配合簡單的電路對系統(tǒng)實施保護，成本低廉但對線路信號的檢測與系統(tǒng)安全的保護可靠度極高，不易誤動作或產(chǎn)生故障。
就實際的應用而言，上述控制IC可以為一種PWM控制IC，例如型號為3842或3843；現(xiàn)以輸出端過載或短路為例，由于在一般變壓器隔離型轉(zhuǎn)換器中都使用輔助繞組121提供控制線路的電源，而由于該輔助繞組121的能量與輸出端的能量成比例關(guān)系，故當輸出端VO因過載或短路而導致其電壓下降或為零時，輔助繞組121將無法正常提供控制線路的電源，線路中的控制IC11將因工作電壓不足而關(guān)閉，如根據(jù)其啟動線路的設(shè)計方式而進行重新開機，但若此時異常狀態(tài)仍未排除則將導致再次關(guān)機，形成周期性的開關(guān)機。本發(fā)明的設(shè)計方式即是在系統(tǒng)正常開機后，凡發(fā)生＂異常＂導致控制IC11關(guān)機時，用控制IC11參考電壓Vref瞬間降低(其翻轉(zhuǎn)速率(slew rate)視IC與外接線路而定)為觸發(fā)訊號，觸發(fā)后級的各種保護線路(至少包含檢測電路13及如鎖存器電路14與自動反饋電路31等后級的保護線路)，對控制系統(tǒng)實施保護。
前述的“不正?！标P(guān)機包括交流電源電壓過低、輸出端過載或短路及控制線路故障等非經(jīng)過交流電源正常關(guān)閉所導致的控制IC異常關(guān)機。
一般控制IC的設(shè)計，其參考電壓都是根據(jù)上述工作電壓大小而設(shè)置開機/關(guān)機(High/Low)瞬間切換的特性(High表開機；Low表關(guān)機)，故本發(fā)明的設(shè)計方式可廣泛地適用于各種控制系統(tǒng)中。
本發(fā)明中，檢測電路的設(shè)計與結(jié)構(gòu)都相當簡單，有助于縮短系統(tǒng)研究開發(fā)時間；同時亦適合放入控制IC的設(shè)計中。
本發(fā)明仍然利用整流器、電阻器、電容及切換元件進行電源系統(tǒng)的異常檢測與保護，即以一般隔離型(isolated)轉(zhuǎn)換器(converter)電源電路在工作條件異常時，控制線路的控制IC的參考電壓瞬間消失的現(xiàn)象為檢測判斷異常的條件，并以設(shè)計簡易的線路立即實施閉鎖(Latch)、自動反饋(Auto-recovery)或其它保護。
本發(fā)明可由熟悉本專業(yè)的普通技術(shù)人員任施匠心而進行任意修飾，但均不脫離權(quán)利要求所保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種線路異常工作時檢測保護的方法，其用在控制系統(tǒng)中，該控制系統(tǒng)至少包含一個控制集成電路，該控制系統(tǒng)提供一個輸入電壓信號給該控制集成電路，該控制集成電路根據(jù)該輸入電壓的變化而輸出電壓信號，其特征在于包含下列步驟檢測該控制集成電路的輸出電壓信號；以及在該輸出電壓信號消失時，發(fā)出告警信號以觸發(fā)保護機制。
2.按照權(quán)利要求1所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其特征在于該控制系統(tǒng)為一開關(guān)式電源控制系統(tǒng)。
3.按照權(quán)利要求1所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其特征在于該控制集成電路為一可輸出參考電壓信號的控制集成電路。
4.按照權(quán)利要求3所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其特征在于該輸出參考電壓信號是該控制集成電路的輸入電壓低于該控制集成電路的最小工作電壓時，該輸出參考電壓信號即由該控制集成電路切斷的輸出電壓信號。
5.按照權(quán)利要求1所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其特征在于該告警信號是利用參考電壓信號的變化特點，在該控制集成電路切斷參考電壓信號時由檢測電路發(fā)出以觸發(fā)保護機制。
6.按照權(quán)利要求1所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其特征在于該輸入電壓是為該控制集成電路的電源電壓。
7.按照權(quán)利要求1所述的線路異常工作時檢測保護的方法，其特征在于該告警信號是用來觸發(fā)自動反饋裝置與鎖存器裝置等保護機制。
8.一種線路異常工作時檢測保護的裝置，其用在控制系統(tǒng)中，該控制系統(tǒng)至少包含一個控制集成電路，該控制系統(tǒng)提供輸入電壓信號給該控制集成電路，該控制集成電路根據(jù)該輸入電壓的變化而輸出電壓信號，其特征在于包含一個檢測電路，用來檢測該控制集成電路的輸出電壓信號，并在該輸出電壓信號消失時，發(fā)出告警信號；還包含一個保護電路，利用自動反饋(Auto Recovery)裝置與鎖存器(Latchoff)裝置等保護機制，用來保護系統(tǒng)的安全。
9.按照權(quán)利要求8所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其特征在于該控制系統(tǒng)為一開關(guān)式電源控制系統(tǒng)。
10.按照權(quán)利要求8所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其特征在于該控制集成電路為一可輸出參考電壓信號的控制集成電路。
11.按照權(quán)利要求8所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其特征在于該電壓信號為該控制集成電路的輸入電壓低于該控制集成電路預設(shè)的最小工作電壓時，該輸出參考電壓信號即由該控制集成電路切斷的輸出電壓信號。
12.按照權(quán)利要求8所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其特征在于該告警信號利用參考電壓信號的變化特點，在該控制集成電路切斷參考電壓信號時由檢測電路發(fā)出的告警信號。
13.按照權(quán)利要求8所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其特征在于該輸入電壓是該控制集成電路的電源電壓。
14.按照權(quán)利要求8所述的線路異常工作時檢測保護的裝置，其特征在于該保護電路是由告警信號觸發(fā)的自動反饋裝置與鎖存器裝置等電路，用來保護系統(tǒng)的安全。
全文摘要
本發(fā)明提供一種線路異常工作時檢測保護的設(shè)計方法,其使用在控制系統(tǒng)中,該控制系統(tǒng)至少包含一個控制集成電路,并提供輸入電壓給該控制集成電路,該控制集成電路根據(jù)該輸入電壓的變化而輸出電壓信號,通過檢測該控制集成電路(IC)輸出的電壓信號,當該輸出電壓信號消失時,發(fā)出告警信號,并啟動各種保護機制。
文檔編號H02M5/458GK1355595SQ0013257
公開日2002年6月26日 申請日期2000年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月29日
發(fā)明者王國榮, 陳金火 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司