專利名稱：帶有切換mos管的開關電源電路的制作方法
技術領域：
帶有切換MOS管的開關電源電路技術領域[0001]本實用新型涉及電器領域，更具體地涉及一種帶有短路保護的切換MOS開關電源電路。
背景技術：
[0002]目前在開關電源的應用行業(yè)內，尤其是在液晶電視的應用領域為了降低成本，同時保證輸出時序以及待機功耗的需求，通常會在每一路輸出后面增加開關切換MOS管，來控制每一路輸出，當外部(主要是主板)給定高電平或低電平控制信號時，通過時序電路控制開關切換MOS管的開通與關斷，常見切換MOS開關電源電路如圖I所示。在圖I中，該切換MOS管的開關電源電路包括切換MOS管Q301，該切換MOS管Q301的源極S連接信號輸入電路(信號輸入端INPUT輸入電壓為+12V或+24V)，漏極D連接信號輸出電路(信號輸入端 OUTPUT通過接地電阻接地)，柵極G通過控制電路連接控制信號輸入端POWER 0N/0FF,所述控制信號輸入端POWER 0N/0FF控制通過三極管Q302的導通或關斷，從而控制切換MOS管 Q301的導通或關斷。[0003]在切換MOS管Q301的源極S與信號輸入端INPUT之間連接有反激變壓器BL300，在切換MOS管Q301之前，由于反激變壓器BL300的交調原因，切換MOS管Q301前面的電壓通常比較高，為了保證輸出過沖在可接受的范圍之內，所述信號輸入端POWER 0N/0FF連接三極管Q302后還通過由電容C201與電阻RlOl構成的RC延時網絡而連接切換MOS管Q301， 從而實現(xiàn)控制切換MOS管Q301的工作方式為慢開快關。[0004]但是，采用這種方案后，由于控制切換MOS管Q301的工作方式為慢開快關，導致在開關過程中切換MOS管Q301的開關損耗很大，特別是在信號輸出短路狀態(tài)的時候，切換MOS 管Q301會長期停留在線性區(qū)(停留時間取決于控制主板的過載延遲時間)，導致切換MOS管 Q301過功耗損壞。實用新型內容[0005]本實用新型的目的在于提供一種帶有切換MOS管的開關電源電路，其能夠避免輸出短路造成的切換MOS管過功耗損壞。[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一帶有切換MOS管的開關電源電路，包括串聯(lián)在信號輸入端和信號輸出端之間的MOS管，以及通過RC延時網絡與MOS管的柵極連接的控制信號端，所述信號輸出端通過電阻接地；還包括短路檢測電路，所述短路檢測電路包括檢測電阻、第一三極管以及主要由第二三極管和第三三極管組成的互鎖電路；所述檢測電阻的一端通過所述電阻連接信號輸出端，另一端接地；所述第一三極管的基極和射極分別連接所述檢測電阻的兩端，集電極連接所述互鎖電路，以控制所述互鎖電路工作，所述互鎖電路通過第一二極管連接到所述MOS管的柵極；藉由所述控制信號端向MOS管發(fā)送驅動信號以開啟所述MOS管，當所述信號輸出端短路時，經過所述檢測電阻的電流增大，所述檢測電阻兩端的電壓增大，使所述第一三極管導通，從而引起所述互鎖電路產生互鎖信號并通過所述二極管發(fā)送到所述MOS管的柵極以調整MOS管的驅動信號，從而關斷MOS管。[0007]在本實用新型的一個實施例中，所述MOS管為P型MOS管，且所述P型MOS管的源極連接所述信號輸入端，漏極連接所述信號輸出端，通過所述控制信號端向所述MOS管的柵極發(fā)送驅動信號，以使MOS管的源極和柵極之間的電壓差等于或大于MOS管的開啟電壓， 從而開啟所述MOS管；當所述信號輸出端短路時，通過引起所述互鎖電路產生互鎖信號并發(fā)送到所述MOS管的柵極，以使MOS管的源極和柵極之間的電壓差小于MOS管的開啟電壓， 從而關斷MOS管。[0008]較佳地，所述互鎖電路主要由所述第二三極管和第三三極管組成，且所述第二三極管為PNP型，所述第三三極管為NPN型，所述第二三極管的集電極通過串聯(lián)的第一、二電阻連接直流電源，射極接地，且基極和射極之間連接第二濾波電容；所述第三三極管的集電極通過串聯(lián)的第三、四電阻接地，射極連接所述直流電源，且基極和射極之間連接第三濾波電容；所述第二三極管的基極與所述第一、二電阻的連接點連接，所述第三三極管的基極與所述第三、四電阻的連接點連接；且所述第一三極管的集電極連接到所述第二三極管的集電極，所述第三三極管的集電極通過所述第一二極管連接到所述MOS管的柵極，且所述二極管的陽極連接所述第三三極管的集電極。[0009]在本實用新型的另一個實施例中，所述MOS管為N型MOS管，且所述N型MOS管的漏極連接所述信號輸入端，源極連接所述信號輸出端，通過所述控制信號端向所述MOS管的柵極發(fā)送驅動信號，以使MOS管的柵極和源極之間的電壓差等于或大于MOS管的開啟電壓，從而開啟所述MOS管；當所述信號輸出端短路時，通過引起所述互鎖電路產生互鎖信號并發(fā)送到所述MOS管的柵極，以使MOS管的柵極和源極之間的電壓差小于MOS管的開啟電壓，從而關斷MOS管。[0010]較佳地，所述互鎖電路主要由所述第二三極管和第三三極管組成，且所述第二三極管為PNP型，所述第三三極管為NPN型，所述第二三極管的集電極通過串聯(lián)的第一、二電阻和第二二極管連接直流電源，射極接地，且基極和射極之間連接第二濾波電容，所述第二二極管的陰極直接連接所述第二三極管的集電極；所述第三三極管的集電極通過串聯(lián)的第三、四電阻接地，射極連接所述直流電源，且基極和射極之間連接第三濾波電容；所述第二三極管的基極與所述第一、二電阻的連接點連接，所述第三三極管的基極與所述第三、四電阻的連接點連接；且所述第二三極管的集電極連接到所述第一三極管的集電極，并通過所述第一二極管連接到所述MOS管的柵極，所述第一二極管的陽極連接所述MOS管的柵極。 較佳地，所述第二二極管為兩個二極管同向并聯(lián)構成。[0012]較佳地，所述第一三極管的基極和射極之間連接第一濾波電容。[0013]較佳地，所述第一二極管為兩個二極管同向并聯(lián)構成。[0014]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的切換MOS管的開關電源電路通過引入短路檢測電路，并通過檢測電阻檢測短路電流，從而驅動主要由第二三極管和第三三極管組成的互鎖電路產生互鎖信號，并將該互鎖信號通過二極管反饋到MOS管的柵極上，從而灌高或拉低 MOS管的驅動信號(根據(jù)MOS管的類型而進行灌高或拉低)，從而關斷MOS管。這樣，可以在增加很少成本的條件下實現(xiàn)短路狀態(tài)下的輸出將MOS管鎖死，以避免MOS管過功耗損壞。[0015]通過以下的描述并結合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實用新型的實施例。


[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0017]圖I為現(xiàn)有技術的帶有切換MOS管的開關電源電路的電路原理圖。[0018]圖2為本實用新型的帶有切換MOS管的開關電源電路的第一實施例的電路原理圖。[0019]圖3為本實用新型的帶有切換MOS管的開關電源電路的第二實施例的電路原理圖。
具體實施方式
[0020]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。現(xiàn)在參考附圖描述本實用新型的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。本實用新型提供了一種改進型的能夠保護MOS管的MOS管的延時啟動電路，其能夠避免開啟瞬間電流過大而損壞MOS管,又能節(jié)省其制造成本。[0021]圖2所示為本實用新型帶有切換MOS管的開關電源電路的第一實施例的電路原理圖。參考圖2，本實施例的開關電源電路包括串聯(lián)在信號輸入端INPUT和信號輸出端 OUTPUT之間的MOS管QlOO，以及通過RC延時網絡與MOS管QlOl的柵極G連接的控制信號端P0WER0N/0FF。具體地，所述MOS管QlOO為P型MOS管，且所述P型MOS管的源極S連接所述信號輸入端INPUT，漏極D連接所述信號輸出端OUTPUT，且所述信號輸出端OUTPUT通過多個并聯(lián)電阻接地；所述信號輸入端INPUT和信號輸出端OUTPUT分別連接直流電源(電壓的大小取決于輸出，如本實施例中均連接+12V的電壓)。所述控制信號端P0WER0N/0FF通過由電阻Rlll和電容C121組成的RC延時網絡連接到所述MOS管QlOO的柵極G，通過是否發(fā)送驅動信號以控制MOS管的開通/關斷，且MOS管在延時網絡的作用下實現(xiàn)慢開快關。[0022]當然，所述控制信號端P0WER0N/0FF可以選擇直接發(fā)送驅動信號到MOS管QlOO的柵極G，或者通過一定的控制電路而產生驅動信號到MOS管QlOO的柵極G，本實施例選擇的為后面的方式。[0023]與現(xiàn)有技術不同的是，如圖2所示，本實用新型帶有切換MOS管的開關電源電路還包括短路檢測電路，該短路檢測電路具體包括檢測電阻R112、第一三極管QlOl以及主要由第二三極管Q102和第三三極管Q103組成的互鎖電路。具體地，所述檢測電阻R112的一端 Al與所述多個并聯(lián)電阻的接地端連接，從而連接信號輸出端OUTPUT，另一端BI接地；所述第一三極管QlOl的基極B和射極E分別連接所述檢測電阻R112的兩端(基極B連接Al 端，射極E連接BI端)，第一三極管QlOl的集電極C連接所述互鎖電路，以控制所述互鎖電路工作。所述互鎖電路通過第一二極管D131連接到所述MOS管Q100的柵極G。[0024]具體地，所述互鎖電路主要由第二三極管Q102和第三三極管Q103組成，且所述第二三極管Q102為PNP型，所述第三三極管Q103為NPN型，所述第二三極管Q102的集電極C通過串聯(lián)的第一、二電阻(R113、R114)連接直流電源(電壓值高于MOS管QlOO的源極S電壓，例如取+24V)，射極E接地，且基極B和射極E之間連接第二濾波電容C122 ;所述第三三極管Q103的集電極C通過串聯(lián)的第三、四電阻(R115、R116)接地，射極E連接所述24V直流電源，且基極B和射極E之間連接第三濾波電容C123 ;所述第二三極管Q103的基極B與所述第一、二電阻(R113、R114)的連接點連接，所述第三三極管Q103的基極B與所述第三、 四電阻(R115、R116)的連接點連接；且所述第一三極管QlOl的集電極C連接到所述第二三極管Q102的集電極C，所述第三三極管Q103的集電極C通過所述第一二極管D131連接到所述MOS管的柵極，且所述第一二極管D131的陽極連接所述第三三極管Q103的集電極C。[0025]這樣，藉由所述控制信號端POWER 0N/0FF向MOS管QlOO發(fā)送驅動信號，以使MOS管QlOO的源極S和柵極G之間的電壓差等于或大于MOS管的開啟電壓Vth( BP, Vs-Vg彡Vth)，從而開通所述MOS管QlOO ;在導通過程中，當所述信號輸出端發(fā)生短路時， 經過所述檢測電阻R112的電流增大，因此所述檢測電阻R112兩端的電壓增大，當增大到 I. 4V左右時，使所述第一三極管QlOl導通，從而引起所述互鎖電路產生自鎖，具體的，所述互鎖電路的第二三極管Q102和第三三極管Q103在正常情況下處理截止狀態(tài)，沒有產生任何信號；當所述第一三極管QlOl導通后，從第一三極管QlOl的集電極C向所述互鎖電路的第二三極管Q102的集電極發(fā)送低電平，從而導致所述第三三極管Q103導通，進而導通所述第二三極管Q102，且通過所述第三三極管Q103的集電極C將直流電源DV的高電平發(fā)送到所述MOS管QlOO的柵極G，以使MOS管的源極和柵極之間的電壓差小于MOS管QlOO的開啟電壓Vth (即，Vs-Vg〈Vth)，從而關斷MOS管QlOO。[0026]較佳地，所述第一二極管D131為兩個二極管同向并聯(lián)構成。[0027]較佳地，所述第一三極管QlOl的基極B和射極E之間可以連接有RC濾波電路(如圖中由電阻R117和C124組成)，根據(jù)實際需求取值調整，原則上保證延遲時間遠大于正常工作的噪音時間同時又要保證短路時的動作足夠迅速。[0028]圖3所示為本實用新型帶有切換MOS管的開關電源電路的第二實施例的電路原理圖。參考圖3,與第一實施例一樣,本實施例的開關電源電路包括串聯(lián)在信號輸入端INPUT 和信號輸出端OUTPUT之間的MOS管Q200，以及通過RC延時網絡與MOS管Q201的柵極G連接的控制信號端P0WER0N/0FF。不同的是，所述MOS管Q200為N型MOS管，且所述N型MOS 管的漏極D連接所述信號輸入端INPUT，源極S連接所述信號輸出端OUTPUT，且所述信號輸出端OUTPUT通過多個并聯(lián)電阻接地；所述信號輸入端INPUT和信號輸出端OUTPUT分別連接直流電源(電壓的大小取決于輸出，如本實施例中均連接+24V的電壓)。所述控制信號端 P0WER0N/0FF通過由電阻R211和電容C221組成的RC延時網絡連接到所述MOS管Q200的柵極G，通過是否發(fā)送驅動信號以控制MOS管的開通/關斷，且MOS管在延時網絡的作用下實現(xiàn)慢開快關。當然，所述控制信號端P0WER0N/0FF可以選擇直接發(fā)送驅動信號到MOS管 Q200的柵極G，或者通過一定的控制電路而產生驅動信號到MOS管Q200的柵極G，本實施例選擇前者方式，且通過所述控制信號端P0WER0N/0FF輸入高于24V的外界電平信號(可以來源于變壓器的抽頭繞組，也可以來源于其他外供電情況)。[0029]如圖3所示，本實施例的開關電源電路也包括短路檢測電路，該短路檢測電路具體包括檢測電阻R212、第一三極管Q201以及主要由第二三極管Q202和第三三極管Q203組成的互鎖電路。具體地，所述檢測電阻R212的一端A2與所述多個并聯(lián)電阻的接地端連接，7從而連接信號輸出端OUTPUT，另一端B2接地；所述第一三極管Q201的基極B和射極E分別連接所述檢測電阻R212的兩端(基極B連接A2端，射極E連接B2端)，第一三極管Q201 的集電極C連接所述互鎖電路，以控制所述互鎖電路工作。所述互鎖電路通過第一二極管 D231連接到所述MOS管Q200的柵極G。[0030]具體地，所述互鎖電路主要由第二三極管Q202和第三三極管Q203組成，且所述第二三極管Q202為PNP型，所述第三三極管Q203為NPN型，所述第二三極管Q202的集電極 C通過串聯(lián)的第一、二電阻(R213、R214)和第二二極管D232連接直流電源(例如取+24V)， 射極E接地，且基極B和射極E之間連接第二濾波電容C222，而所述第二二極管D232的陰極直接連接所述第二三極管Q203的集電極C ;所述第三三極管Q203的集電極C通過串聯(lián)的第三、四電阻(R215、R216)接地，射極E連接所述直流電源，且基極B和射極E之間連接第三濾波電容C223 ;所述第二三極管Q203的基極B與所述第一、二電阻(R213、R214)的連接點連接，所述第三三極管Q203的基極B與所述第三、四電阻(R115、R116)的連接點連接； 且所述第二三極管Q202的集電極C連接到所述第一三極管Q201的集電極，并通過所述第一二極管D231連接到所述MOS管200的柵極G，所述第一二極管D231的陽極連接所述MOS 管的柵極G。[0031]這樣，藉由所述控制信號端POWER 0N/0FF向MOS管Q200發(fā)送驅動信號，以使MOS管Q200的柵極G和源極S之間的電壓差等于或大于MOS管的開啟電壓Vth( BP, Vg-Vs彡Vth)，從而開通所述MOS管Q200 ;在導通過程中，當所述信號輸出端發(fā)生短路時， 經過所述檢測電阻R212的電流增大，因此所述檢測電阻R212兩端的電壓增大，當增大到 I. 4V左右時，使所述第一三極管Q201導通，從而引起所述互鎖電路產生自鎖信號，具體的， 所述互鎖電路的第二三極管Q202和第三三極管Q203在正常情況下處于截止狀態(tài)，沒有產生任何信號；當所述第一三極管Q201導通后，從第一三極管Q201的集電極C向所述互鎖電路的第二三極管Q202的集電極發(fā)送低電平，從而導致所述第三三極管Q103導通，進而導通所述第二三極管Q202，從而使所述第一二極管D231正向導通，以拉低所述MOS管Q200的柵極G電壓，并使MOS管的柵極G和源極S之間的電壓差小于MOS管QlOO的開啟電壓Vth(即， Vg-Vs<Vth)，從而關斷 MOS 管 Q200。[0032]較佳地，所述第一二極管D231和第二二極管D232為兩個二極管同向并聯(lián)構成。在本實施例中，增加所述第二二極管D232目的在于防止影響到第三三極管Q203的正常工作， 由于正常工作的時候切換MOS管Q106的基極電壓大于24V(S極電壓)，所以如果沒有這個第二二極管D232，有可能會導致第一、二電阻(R213、R214)阻性分壓，嚴重情況下可能會損壞第三三極管Q203的BE結，從而破壞預期功能。[0033]較佳地，所述第一三極管Q201的基極B和射極E之間可以連接有濾波電容C224， 根據(jù)實際需求取值調整，原則上保證延遲時間遠大于正常工作的噪音時間同時又要保證短路時的動作足夠迅速。[0034]由上述可知，本實用新型的切換MOS管的開關電源電路通過引入短路檢測電路， 并通過檢測電阻檢測短路電流，從而驅動主要由第二三極管和第三三極管組成的互鎖電路產生互鎖信號，并將該互鎖信號通過二極管反饋到MOS管的柵極上，從而灌高或拉低MOS管的驅動信號(根據(jù)MOS管的類型而進行灌高或拉低)，從而關斷MOS管。這樣，可以在增加很少成本的條件下實現(xiàn)短路狀態(tài)下的輸出將MOS管鎖死，以避免MOS管過功耗損壞。[0035]以上結合最佳實施例對本實用新型進行了描述，但本實用新型并不局限于以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據(jù)本實用新型的本質進行的修改、等效組合。
權利要求1.一種帶有切換MOS管的開關電源電路，包括串聯(lián)在信號輸入端和信號輸出端之間的MOS管，以及通過RC延時網絡與MOS管的柵極連接的控制信號端，所述信號輸出端通過電阻接地；其特征在于，還包括短路檢測電路，所述短路檢測電路包括檢測電阻、第一三極管以及主要由第二三極管和第三三極管組成的互鎖電路；所述檢測電阻的一端通過所述電阻連接信號輸出端，另一端接地；所述第一三極管的基極和射極分別連接所述檢測電阻的兩端，集電極連接所述互鎖電路，以控制所述互鎖電路工作，所述互鎖電路通過第一二極管連接到所述MOS管的柵極；藉由所述控制信號端向MOS管發(fā)送驅動信號以開通所述MOS管，當所述信號輸出端短路時，經過所述檢測電阻的電流增大，所述檢測電阻兩端的電壓增大，使所述第一三極管導通，從而引起所述互鎖電路產生互鎖信號并通過所述二極管發(fā)送到所述MOS管的柵極以調整MOS管的驅動信號，從而關斷MOS管。
2.如權利要求I所述的帶有切換MOS管的開關電源電路，其特征在于，所述MOS管為P型MOS管，且所述P型MOS管的源極連接所述信號輸入端，漏極連接所述信號輸出端，通過所述控制信號端向所述MOS管的柵極發(fā)送驅動信號，以使MOS管的源極和柵極之間的電壓差等于或大于MOS管的開啟電壓，從而開啟所述MOS管；當所述信號輸出端短路時，通過引起所述互鎖電路產生互鎖信號并發(fā)送到所述MOS管的柵極，以使MOS管的源極和柵極之間的電壓差小于MOS管的開啟電壓，從而關斷MOS管。
3.如權利要求2所述的帶有切換MOS管的開關電源電路，其特征在于，所述互鎖電路主要由所述第二三極管和第三三極管組成，且所述第二三極管為PNP型，所述第三三極管為NPN型，所述第二三極管的集電極通過串聯(lián)的第一、二電阻連接直流電源，射極接地，且基極和射極之間連接第二濾波電容；所述第三三極管的集電極通過串聯(lián)的第三、四電阻接地，射極連接所述直流電源，且基極和射極之間連接第三濾波電容；所述第二三極管的基極與所述第一、二電阻的連接點連接，所述第三三極管的基極與所述第三、四電阻的連接點連接；且所述第一三極管的集電極連接到所述第二三極管的集電極，所述第三三極管的集電極通過所述第一二極管連接到所述MOS管的柵極，且所述第一二極管的陽極連接所述第三三極管的集電極。
4.如權利要求I所述的帶有切換MOS管的開關電源電路，其特征在于，所述MOS管為N型MOS管，且所述N型MOS管的漏極連接所述信號輸入端，源極連接所述信號輸出端，通過所述控制信號端向所述MOS管的柵極發(fā)送驅動信號，以使MOS管的柵極和源極之間的電壓差等于或大于MOS管的開啟電壓，從而開啟所述MOS管；當所述信號輸出端短路時，通過引起所述互鎖電路產生互鎖信號并發(fā)送到所述MOS管的柵極，以使MOS管的柵極和源極之間的電壓差小于MOS管的開啟電壓，從而關斷MOS管。
5.如權利要求4所述的帶有切換MOS管的開關電源電路，其特征在于，所述互鎖電路主要由所述第二三極管和第三三極管組成，且所述第二三極管為PNP型，所述第三三極管為NPN型，所述第二三極管的集電極通過串聯(lián)的第一、二電阻和第二二極管連接直流電源，射極接地，且基極和射極之間連接第二濾波電容，所述第二二極管的陰極直接連接所述第二三極管的集電極；所述第三三極管的集電極通過串聯(lián)的第三、四電阻接地，射極連接所述直流電源，且基極和射極之間連接第三濾波電容；所述第二三極管的基極與所述第一、二電阻的連接點連接，所述第三三極管的基極與所述第三、四電阻的連接點連接；且所述第二三極管的集電極連接到所述第一三極管的集電極，并通過所述第一二極管連接到所述MOS管的柵極，所述第一二極管的陽極連接所述MOS管的柵極。
6.如權利要求5所述的帶有切換MOS管的開關電源電路，其特征在于，所述第二二極管為兩個二極管同向并聯(lián)構成。
7.如權利要求I所述的帶有切換MOS管的開關電源電路，其特征在于，所述第一三極管的基極和射極之間連接第一濾波電容。
8.如權利要求I所述的帶有切換MOS管的開關電源電路，其特征在于，所述第一二極管為兩個二極管同向并聯(lián)構成。
專利摘要本實用新型公開了一種帶有切換MOS管的開關電源電路，包括串聯(lián)在信號輸入端和信號輸出端之間的MOS管，以及通過RC延時網絡與MOS管的柵極連接的控制信號端，所述信號輸出端通過電阻接地；其特征在于，還包括短路檢測電路，所述短路檢測電路包括檢測電阻、第一三極管以及主要由第二三極管和第三三極管組成的互鎖電路；所述檢測電阻的一端通過所述電阻連接信號輸出端，另一端接地；所述第一三極管的基極和射極分別連接所述檢測電阻的兩端，集電極連接所述互鎖電路，以控制所述互鎖電路工作，所述互鎖電路通過第一二極管連接到所述MOS管的柵極。本實用新型能夠有效避免輸出短路時造成的切換MOS管過功耗損壞。
文檔編號H02M3/155GK202818100SQ201220364098
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權日2012年7月25日
發(fā)明者梁容銘 申請人:廣州視源電子科技股份有限公司