一种恒流保护电路的制作方法

1.本实用新型属于开关电源领域，具体涉及一种恒流保护电路。


背景技术：

2.开关电源因其可实现高效、高功率密度，现已广泛应用在各个领域。以常规的反激拓扑为说明案例，为了实现负载端的恒流保护，通常在电路中设置两个控制单元，包括恒压控制单元和恒流控制单元。如图1所示，以运放u1a和二极管d2为核心构成的恒压控制单元，以运放u2a和二极管d3为核心构成的恒流控制单元，当负载端在没有出现过流的状况时，恒压控制单元控制电压稳定输出，恒流控制单元不工作；当负载端的输出电流大于设定的阈值，恒流控制单元的运放u2a输出低电平，恒流控制单元接管恒压控制单元，输出电压下降，输出电流维持恒定值，从而保护电源不被损坏。
3.常规技术方案中通常采用两路运放分别对应恒压、恒流控制两个控制单元，其控制逻辑清晰明了。但在小功率反激拓扑在实际产品应用中对成本、pcb布线面积要求尽可能低、紧凑，这些因素使得我们需要进一步寻求更简洁的电路控制方案。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种恒流保护电路，仅采用一路运放既可实现恒压和恒流双环控制，精简电路中的元器件数量，有效降低电路成本。
5.本实用新型提供的技术方案如下：
6.一种恒流保护电路，其特征在于：所述恒流保护电路采用一路运放实现恒流和恒压双环控制，所述恒流保护电路包括恒流控制单元和恒压控制单元；
7.所述恒流控制单元包括电阻rs、电阻r1、电阻r2、运放u1a和二极管d2；电阻rs的一端作为恒流控制单元的输入端与开关电源的负输出端和电阻r1的一端连接，电阻rs的另一端接地，电阻r1的另一端与运放u1a的反相输入端和电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端与参考电压vref连接，运放u1a的正相输入端接地，运放u1a的输出端与二极管的阳极连接，二极管的阴极作为恒流控制单元的输出端；
8.所述恒压控制单元包括光耦u2、tl431 u3、电阻r4和电阻r5；电阻r4的一端作为恒压控制电路的输入端与开关电源的正输出端连接，电阻r4的另一端与电阻r5的一端、tl431 u3的参考端连接同时作为恒压控制单元的控制端，tl431 u3的阳极和电阻r5的另一端接地，tl431 u3的阴极与光耦u2的第二端连接，光耦u2的第一端与供电端vcc连接，光耦u2的第三端接地，光耦u2的第四端与开关电源的反馈端连接；
9.所述恒流控制单元的输出端与恒压控制单元的控制端连接。
10.优选地，所述恒流控制单元还包括电阻r3和电容c2，电阻r3和电容c2连接在运放u1a的输出端与运放u1a的反相输入端之间。
11.优选地，所述恒压控制单元还包括电阻r6、电阻r8和电容c3，电阻r6和电容c3连接在tl431 u3的阴极与电阻r4和电阻r5的联接点之间，电阻r8连接在光耦u2的第一端与供电
端vcc之间。
12.优选地，所述光耦u2的第一端为其内部发光二极管的阳极，光耦u2的第二端为其内部发光二极管的阴极，光耦u2的第三端为其内部感光三极管的发射极，光耦u2的第四端为其内部感光三极管的集电极。
13.与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：
14.1、在由u3 tl431构成恒压控制单元的基础上，仅采用一路运放，即可实现恒压和恒流双环控制，电路更精简，有效降低电路成本、元器件占板面积；
15.2、恒流控制单元参数设置灵活，通过设置r1、r2、rs不同的取值即可设定恒流控制单元介入电流阈值，利于平衡电阻的电流采样精度与损耗。
附图说明
16.图1为现有技术恒压控制单元和恒流控制单元的电路图；
17.图2为本实用新型恒流保护电路的电路图。
具体实施方式
18.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，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
19.如图2所示，本实用新型一种恒流保护电路，连接在开关电源的输出端与反馈端之间，用于实现输出端负载的恒流保护，恒流保护电路包括恒流控制单元和恒压控制单元，其中，恒流控制单元包括电阻rs、电阻r1、电阻r2、电阻r3、运放u1a、二极管d2和电容c2；电阻rs的一端作为恒流控制单元的输入端与开关电源的负输出端和电阻r1的一端连接，电阻rs的另一端接地，电阻r1的另一端与运放u1a的反相输入端和电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端与参考电压vref连接，运放u1a的正相输入端接地，运放u1a的输出端与二极管的阳极连接，电阻r3和电容c2连接在运放u1a的输出端与运放u1a的反相输入端之间，二极管的阴极作为恒流控制单元的输出端。
20.恒压控制单元包括光耦u2、tl431 u3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r8和电容c3；电阻r4的一端作为恒压控制电路的输入端与开关电源的正输出端连接，电阻r4的另一端与电阻r5的一端、tl431 u3的参考端连接同时作为恒压控制单元的控制端，tl431 u3的阳极和电阻r5的另一端接地，tl431 u3的阴极与光耦u2的第二端连接，电阻r6和电容c3连接在tl431 u3的阴极与电阻r4和电阻r5的联接点之间，光耦u2的第一端与供电端vcc连接，电阻r6和电容c3连接在tl431 u3的阴极与电阻r4和电阻r5的联接点之间，光耦u2的第三端接地，光耦u2的第四端与开关电源的反馈端连接；其中，光耦u2的第一端为其内部发光二极管的阳极，光耦u2的第二端为其内部发光二极管的阴极，光耦u2的第三端为其内部感光三极管的发射极，光耦u2的第四端为其内部感光三极管的集电极。
21.恒流控制单元的输出端与恒压控制单元的控制端连接，当负载端的电流小于或等于设定的阈值时，恒流控制电路不工作，恒压控制电路正常工作；当负载端的电流大于设定的阈值时，恒流控制电路开始介入工作，开关电源处于恒流保护状态。
22.本实用新型的工作原理具体如下：
23.(1)当负载端的电流小于等于阈值时，运放u1a反相输入端的电压值近似为：由于电阻rs的值远远小于r1的值，因此运放u1a反相输入的电压高于正相输入端的电压，满足v ＜v-，运放u1a输出低电平，恒流控制单元不工作，恒压控制单元正常工作，因二极管d2具备反向截止特性，可以防止恒压控制单元u3 tl431参考端的电流往运放u1a倒灌，从而不影响恒压单元的正常工作。
24.(2)随着负载电流不断增大，电阻rs上的两端的电压值随之减少，当负载端的电流大于设定的阈值时，即运放u1a正负输入端满足：v ＞v-，运放u1a输出高电平，恒流控制单元开始介入工作，运放u1a输出端的电平逐渐升高，流经二极管d2，u3 tl431的参考端的电压被逐渐抬升，流经u2光耦内部发光二极管的的电流减少，恒压控制单元输出至开关电源的反馈端的电压误差量减少，开关电源控制输出电压下降，电流维持恒定，从而实现过功率保护。
25.通过上分析可知，当运放u1a的参考电压vref为定值时，通过电阻r1、电阻r2、电阻rs不同的取值即可设定恒流控制单元介入工作的电流阈值。
26.本实用新型中在由u3 tl431构成恒压控制单元的基础上，仅采用一路运放，即可实现恒压和恒流双环控制，电路更精简，有效降低电路成本。有效应对小功率反激拓扑在实际产品应用中对成本、pcb布线面积要求尽可能低、紧凑的问题。