CN108429443A - 开关电源断电保护装置、开关电源及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开关电源断电保护装置、开关电源及电子设备，其中开关电源断电保护装置包括：监测电路和放电电路；监测电路的第一端监测输入开关电源是否断电，监测电路的第二端连接放电电路的第一端，放电电路的第二端连接第一电容，其中，第一电容在开关电源内断电后，无电荷释放回路；监测电路当监测到输入开关电源断电，向放电电路发送控制信号；放电电路当接收到控制信号，释放第一电容上的电荷。本发明提供的开关电源断电保护装置、开关电源及电子设备，通过监测电路监测到交流电掉电后，将开关电源内第一电容的电荷通过放电电路释放，从而提高了开关电源的安全可靠性，减少了其中电容残留电荷可能造成的危险。

Description

开关电源断电保护装置、开关电源及电子设备

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种开关电源断电保护装置、开关电源及电子设备。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

现有技术中，开关电源都设置有供电指示灯，当开关电源输入交流电则供电指示灯点亮，当开关电源输入的交流电掉电则供电指示灯熄灭。为了保证供电指示灯在交流电掉电后快速熄灭，避免给用户错觉，提升用户体验，大部分开关电源中都设置有断电检测电路，当交流电掉电后，断电检测电路中的断电检测芯片能够迅速控制供电指示灯熄灭并停止工作。

采用现有技术，当开关电源的断电检测电路中的控制芯片停止工作，开关电源内的电解电容若没有释放电荷的回路，即使交流电掉电且供电指示灯已经熄灭，电荷还都存储在电解电容内部，在生产中还是可能产生电应力破坏并在维修过程中对维修人员造成电击危险，因此造成了开关电源的安全可靠性较低。

发明内容

本发明提供一种开关电源断电保护装置、开关电源及电子设备，提高了电源板的安全可靠性，减少了其中电容残留电荷可能造成的危险。

本发明提供一种开关电源断电保护装置，包括：监测电路和放电电路；

所述监测电路的第一端用于监测输入开关电源的交流电是否断电，所述监测电路的第二端连接所述放电电路的第一端，所述放电电路的第二端连接第一电容，其中，所述第一电容在所述开关电源断电后，无电荷释放回路；

所述监测电路，用于当监测到所述输入开关电源断电，向所述放电电路发送控制信号；

所述放电电路，用于当接收到所述控制信号，释放所述第一电容上的电荷。

在本发明一实施例中，所述监测电路的第一端连接断电检测芯片的供电电源；

所述监测电路，具体通过监测所述开关电源的断电检测芯片的供电电源的电压，监测所述输入开关电源是否断电。

在本发明一实施例中，所述放电电路包括：释放电阻、第一分压电阻、第二分压电阻、第一MOS管和二极管；

所述第一电容的正极连接所述第一分压电阻的第一端和所述释放电阻的第一端，所述第一分压电阻的第二端连接所述第二分压电阻的第一端，所述第二分压电阻的第二端连接所述监测电路的第二端、所述第一MOS管的栅极和所述二极管的负极，所述释放电阻的第二端连接所述第一MOS管的漏极，所述第一电容的负极、所述二极管的正极和所述第一MOS管的源极接地；

其中，当所述第一MOS管根据所述控制信号导通时，所述第一电容通过所述释放电阻释放电荷。

在本发明一实施例中，所述监测电路包括，第一偏置电阻，第二偏置电阻和开关管；

其中，所述第一偏置电阻的第一端连接所述断电检测芯片的供电电源，所述第一偏置电阻的第二端连接所述第二偏置电阻和所述开关管的第一端，所述开关管的第二端连接所述放电电路中第二分压电阻的第二端、所述第一MOS管的栅极和所述二极管的负极，所述第二偏置电阻的第二端和所述开关管的第三端接地。

在本发明一实施例中，所述开关管为第二MOS管；

所述第二MOS管的栅极连接所述第一偏置电阻的第二端和所述第二偏置电阻的第一端，所述第二MOS管的漏极连接所述放电电路中第二分压电阻的第二端、所述第一MOS管的栅极和所述二极管的负极，所述第二MOS管的源极接地。

在本发明一实施例中，所述开关管为三极管；

所述三极管的基极连接所述第一偏置电阻的第二端和所述第二偏置电阻的第一端，所述三极管的集电极连接所述放电电路中第二分压电阻的第二端、所述第一MOS管的栅极和所述二极管的负极，所述三极管的发射极接地。

在本发明一实施例中，所述第一电容为所述开关电源的断电检测电路内整流桥上的电解电容。

在本发明一实施例中，所述监测电路具体通过监测所述开关电源的输入端和/或所述开关电源的供电指示灯的状态，监测所述交流电是否掉电。

本发明提供一种开关电源，包括上述任一项实施例中所述的开关电源断电保护装置。

本发明提供一种电子设备，包括上述实施例中所述的开关电源。

本发明提供一种开关电源断电保护装置、开关电源及电子设备，其中开关电源断电保护装置包括：监测电路和放电电路；监测电路的第一端用于监测输入开关电源是否断电，监测电路的第二端连接放电电路的第一端，放电电路的第二端连接第一电容，其中，第一电容在开关电源断电后，无电荷释放回路；监测电路，用于当监测到输入开关电源断电，向放电电路发送控制信号；放电电路，用于当接收到控制信号，释放第一电容上的电荷。本发明提供的开关电源断电保护装置、开关电源及电子设备，通过监测电路监测到交流电掉电后，将开关电源内第一电容的电荷通过放电电路释放，从而提高了开关电源的安全可靠性，减少了其中电容残留电荷可能造成的危险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中开关电源实施例一的电路结构示意图；

图2为现有技术中开关电源实施例二的电路结构示意图；

图3为本发明开关电源断电保护装置实施例一的结构示意图；

图4为本发明开关电源断电保护装置实施例二的结构示意图；

图5为本发明开关电源内断电检测芯片的供电电源与供电指示灯的供电电源共用的变压器绕组的结构示意图；

图6为本发明开关电源断电保护装置实施例三的电路结构示意图；

图7为本发明开关电源断电保护装置实施例四的电路结构示意图；

图8为本发明开关电源实施例的结构示意图；

图9为本发明电子设备实施例的结构示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为现有技术中开关电源实施例一的电路结构示意图；图2为现有技术中开关电源实施例二的电路结构示意图。如图1和图2所示，现有技术的开关电源为了避免输入的交流电掉电时，开关的供电指示灯长时间不熄灭，开关电源在设计时会设计交流电检测电路，控制开关电源的供电指示灯在交流电掉电的三秒内熄灭。交流电掉电检测电路中的控制芯片通过HV管脚实现对交流输入电压情况的监测，当控制芯片通过HV管脚检测到交流电掉电，控制芯片通过DRV管脚输出驱动信号至供电指示灯的供电电源，使得供电指示灯的供电电源停止输出能量，供电指示灯随即熄灭，从而避免在交流电掉电时供电指示灯长时间常亮，使得用户能准确通过供电指示灯确定对交流电是否掉电。

但是，在上述的开关电源中，当交流掉电检测电路芯片停止工作后，由于整流桥VB801的存在，开关电源的断电检测电路内整流桥上的电解电容，例如：图1实施例中的电解电容C870以及图2实施例中的电解电容C810没有放电回路，电容上的电荷将始终长期存在，残留的电荷的电压可以达到300V以上，例如：C810的电容容值为100uF时，C810上残留的电量是Q＝0.03库仑，如果电容上残留的电荷不能及时释放，会造成如下影响：残留电荷的电容如果碰到开关电源中或者电子设备的其他用于放电的低压放电回路，会造成低压电路的电压过应力损伤，或者开关电源的设计及维修人员不慎触碰到残留电荷的电容连接的高压区域时会造成电击伤威胁人身安全。因此在现有技术中，当开关电源的断电检测电路中的控制芯片停止工作，开关电源内的电解电容若没有释放电荷的回路，即使交流电掉电且供电指示灯已经熄灭，电荷还都存储在电解电容内部，在生产中还是可能产生电应力破坏并在维修过程中对维修人员造成点击危险，进而造成了开关电源的安全可靠性较低，需要通过相关的设计与改进，提高电源板的安全可靠性，减少其中电容残留电荷可能造成的危险。

图3为本发明开关电源断电保护装置实施例一的结构示意图。如图3所示，本实施例提供的开关电源断电保护装置包括：监测电路1和放电电路2；其中，监测电路1的第一端用于监测开关电源是否断电，监测电路1的第二端连接放电电路2的第一端，放电电路2的第二端连接第一电容4，其中，第一电容4为开关电源内交流电掉电后无电荷释放回路的电容；监测电路1，用于当监测到输入开关电源的交流电掉电，向放电电路2发送控制信号；放电电路2，用于当接收到控制信号，释放第一电容4上的电荷。

具体地，监测电路1的第一端可以通过检测开关电源3的输入交流电是否掉电确定开关电源3是否掉电，例如通过连接开关电源3中能够表征开关电源输入电流是否掉电的部分线路，以对开关电源输入交流电3进行监测。当监测电路1监测到开关电源断电，则向放电电路2发送控制信号，控制信号用于指示或触发放电电路2释放第一电容4上的电荷。其中，控制信号的形式可以是高低电平的形式，或者包含控制内容的控制信号，使得放电电路2接收到控制信号后，根据控制信号的指示或者根据控制信号触发放电电路2，第一电容4通过放电电路2将电荷进行释放，使得第一电容在开关电源的交流电掉电后，将电容中残留的电荷通过放电电路2释放，从而提高了开关电源的安全可靠性，减少了其中电容残留电荷可能造成的危险。

可选地，本实施例中的第一电容4可以是开关电源的断电检测电路内整流桥上的电解电容。即如图1实施例中的电解电容C870以及图2实施例中的电解电容C810，由于在开关电源交流电掉电后，电解电容没有释放电荷的回路，需要通过本实施例中的开关电源断电保护装置，将该电解电容中的释放。

本实施例提供的开关电源断电保护装置，由监测电路监测输入开关电源是否断电，若断电则立即向放电电路发送控制信号，放电电路接收控制信号后释放第一电容上的电荷，使得第一电容在开关电源的交流电掉电后，将电容中残留的电荷通过放电电路释放，维修人员通过供电指示灯熄灭后判断开关电源交流电掉电的同时，确保开关电源中的第一电容没有残留电荷，使得维修人员不会因为电容中残留的电荷而受到的电击危险，也确保了电容不存在电荷不会造成低压电路的电压过应力损伤，从而提高了电源板的安全可靠性，减少了其中电容残留电荷可能造成的危险。

可选地，图4为本发明开关电源断电保护装置实施例二的结构示意图，图4所示的实施例二在图3所示的实施例一的基础上，监测电路1的第一端具体连接开关电源的断电检测芯片的供电电源；监测电路1具体通过监测开关电源的断电检测芯片的供电电源的电压，监测输入开关电源的交流电是否掉电；其中，当交流电掉电，断电检测芯片控制开关电源的供电指示灯的电压下降为零，由于断电检测芯片的供电电源与供电指示灯的供电电源共用同一变压器绕组的两端，断电检测芯片的供电电源的电压跟随供电指示灯的供电电源的电压下降。

具体地，图5为本发明开关电源内断电检测芯片的供电电源与供电指示灯的供电电源共用的变压器绕组的结构示意图。如图5所示，在存在断电检测电路的开关电源中，断电检测电路中的断电检测芯片的供电电源即图中的VCC，与开关电源的供电指示灯的供电电源即图中的12V示意处，共用变压器绕组即图中所示的T803的两端。当变压器绕组一侧的电压发生变化时，另一侧的电压也会相应地发生变化。

由于开关电源的输入交流电掉电后，断电检测芯片会控制供电指示灯熄灭，供电指示灯的供电电源的电压会下降，则与供电指示灯的供电电源共用同一变压器绕组的断电检测芯片的供电电源也会随之下降。并且由于当开关电源输入交流电3掉电后开关电源的主电路掉电关闭，不能通过供电主电路提供执行监测交流电以及控制放电所需要的信号。因此，为了检测开关电源的输入交流电是否掉电，可以通过将监测电路1的第一端连接开关电源的断电检测芯片的供电电源的方式，检测断电检测芯片的供电电源是否下降。其中，若下降，则说明供电指示灯的供电电源下降，进而说明开关电源的输入交流电掉电。

可选地，本实施例还可以通过监测电路1监测开关电源的输入端和/或开关电源的供电指示灯的状态的方式，监测交流电是否掉电。具体地，还可以通过将监测电路1第一端连接至监测电路1监测开关电源的输入端直接监测交流电是否掉电；或者可以通过监测电路1连接供电指示灯的电源，根据供电指示灯是否工作的状态，判断开关电源输入的交流电是否掉电，其连接方式在此不作具体限定。

可选地，图6为本发明开关电源断电保护装置实施例三的电路结构示意图。图7为本发明开关电源断电保护装置实施例四的电路结构示意图。如图6和图7中的实施例所示：

放电电路2一种可能的具体电路实现方式为，包括：释放电阻201、第一分压电阻202、第二分压电阻203、第一MOS管204和二极管205；第一电容4的正极连接第一分压电阻202的第一端和释放电阻201的第一端，第一分压电阻202的第二端连接第二分压电阻203的第一端，第二分压电阻203的第二端连接监测电路1的第二端、第一MOS管204的栅极和二极管205的负极，释放电阻201的第二端连接第一MOS管204的漏极，第一电容4的负极、二极管205的正极和第一MOS管204的源极接地；其中，当第一MOS管204根据控制信号导通时，第一电容4通过释放电阻201释放电荷。

具体地，图6和图7中的第一电容4为带有PFC电路的开关电源中断电检测电路内整流桥上的电解电容，该电解电容的负极接地，正极连接PFC电路的偏置电压，即如图中所示的380V。当开关电源的输入交流电掉电后，第一电容4没有可以释放电荷的回路，其内残留的电荷的电压也能够达到300V以上。因此，设置与第一电容4并联的释放电阻201，用于释放第一电容4上的残留电荷。例如：图6和图7中所示的回路中的第一MOS管204以N型MOS管为示例。其中，第一N型MOS管204作为释放回路的“开关”，控制信号可以是第一N型MOS管204栅极的输入高电平。当第一N型MOS管204栅极的输入为低电平时，第一N型MOS管204处于截止状态，第一电容4还不能通过释放电阻201释放电荷；当第一N型MOS管204栅极的输入为高电平，第一N型MOS管204处于导通状态，此时第一电容4可以通过与和释放电阻201的并联回路将电荷释放。第一分压电阻202和第二分压电阻203用于为第一N型MOS管204提供分压保护，二极管205用于防止第一N型MOS管204被反向击穿。

可选地，释放电阻201的阻值设置小于一预设门限值，使得第一电容4通过释放电阻201释放电荷时的放电电流为毫安级别，使得交流电掉电时，快速将第一电容4中残留的电荷泄放掉，消除电荷长时间残留或长时间释放对于开关电源产生的安全隐患。

监测电路1一种可能的具体电路实现方式为，包括：第一偏置电阻101，第二偏置电阻102和开关管103；

其中，第一偏置电阻101的第一端连接断电检测芯片的供电电源，第一偏置电阻101的第二端连接第二偏置电阻102和开关管103的第一端，开关管103的第二端连接放电电路2中第二分压电阻203的第二端、第一MOS管204的栅极和二极管205的负极，第二偏置电阻102的第二端和开关管103的第三端接地。

具体地，图6和图7中的监测电路1所监测的电源VCC为开关电源内断电检测芯片的供电电源。当开关电源输入的交流电未掉电且正常工作时，断电检测芯片的供电电源VCC也正常工作输出高电平(一般大于10V)。VCC高电平经过第一偏置电阻101和第二偏置电阻102的偏置后，将高电平输入开关管103的第一端，开关管103的第一端输入高电时，开关管103处于导通状态并且开关管103的第二端为低电平。此时的控制信号是开关管103第二端的输出，即第一N型MOS管204栅极的输入，为低电平。当开关电源输入的交流电掉电后，VCC处于低电平，并经过第一偏置电阻101和第二偏置电阻102的偏置后，低电平输入开关管103的第一端，使得开关管103，开关管103的第一端输入低电平时，开关管103截止且开关管103的第二端为高电平。开关管103的第二端为高电平作为控制信号输入第一N型MOS管204的栅极。

进一步地，在上述如图6所示的实施例中，当开关管103为第二MOS管时，以N型MOS管为示例，第二N型MOS管的栅极连接第一偏置电阻101的第二端和第二偏置电阻102的第一端，第二N型MOS管的漏极连接放电电路2中第二分压电阻203的第二端、第一N型MOS管204的栅极和二极管205的负极，第二N型MOS管的源极接地。

进一步地，在上述如图7所示的实施例中，当开关管103为三极管时，三极管的基极连接第一偏置电阻101的第二端和第二偏置电阻102的第一端，三极管的集电极连接放电电路2中第二分压电阻203的第二端、第一N型MOS管204的栅极和二极管205的负极，三极管的发射极接地。

图8为本发明开关电源实施例的结构示意图。如图8所示，本实施例提供的开关电源70包括前述任一项实施例中所述的开关电源断电保护装置701。

图9为本发明电子设备实施例的结构示意图。如图9所示，本实施例提供的电子设备80包括前述实施例中所述的开关电源801。其中，本实施例中的电子设备可以是家用电器、工业电器或终端通讯设备等包括开关电源的电子设备。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种开关电源断电保护装置，其特征在于，包括：监测电路和放电电路；

所述监测电路的第一端用于监测开关电源是否断电，所述监测电路的第二端连接所述放电电路的第一端，所述放电电路的第二端连接第一电容，其中，所述第一电容在所述开关电源断电后，无电荷释放回路；

所述监测电路，用于当监测到所述输入开关电源断电，向所述放电电路发送控制信号；

所述放电电路，用于当接收到所述控制信号，释放所述第一电容上的电荷。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测电路的第一端连接断电检测芯片的供电电源；

所述监测电路，具体通过监测所述供电电源的电压，监测所述开关电源是否断电。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述放电电路包括：释放电阻、第一分压电阻、第二分压电阻、第一MOS管和二极管；

所述第一电容的正极连接所述第一分压电阻的第一端和所述释放电阻的第一端，所述第一分压电阻的第二端连接所述第二分压电阻的第一端，所述第二分压电阻的第二端连接所述监测电路的第二端、所述第一MOS管的栅极和所述二极管的负极，所述释放电阻的第二端连接所述第一MOS管的漏极，所述第一电容的负极、所述二极管的正极和所述第一MOS管的源极接地；

其中，当所述第一MOS管根据所述控制信号导通时，所述第一电容通过所述释放电阻释放电荷。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述监测电路包括，第一偏置电阻，第二偏置电阻和开关管；

其中，所述第一偏置电阻的第一端连接所述断电检测芯片的供电电源，所述第一偏置电阻的第二端连接所述第二偏置电阻和所述开关管的第一端，所述开关管的第二端连接所述放电电路中第二分压电阻的第二端、所述第一MOS管的栅极和所述二极管的负极，所述第二偏置电阻的第二端和所述开关管的第三端接地。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述开关管为第二MOS管；

所述第二MOS管的栅极连接所述第一偏置电阻的第二端和所述第二偏置电阻的第一端，所述第二MOS管的漏极连接所述放电电路中第二分压电阻的第二端、所述第一MOS管的栅极和所述二极管的负极，所述第二MOS管的源极接地。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述开关管为三极管；

所述三极管的基极连接所述第一偏置电阻的第二端和所述第二偏置电阻的第一端，所述三极管的集电极连接所述放电电路中第二分压电阻的第二端、所述第一MOS管的栅极和所述二极管的负极，所述三极管的发射极接地。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电容为断电检测电路的整流桥上的电解电容。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监测电路具体通过监测所述开关电源的输入端和/或所述开关电源的供电指示灯的状态，监测所述开关电源是否断电。

9.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的开关电源断电保护装置。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的开关电源。