CN101039023A - 过电压保护电路、电源、电源系统及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过电压保护电路，包括：与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，所述电压检测电路在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；所述保护控制电路以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；所述隔离电路在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。另外，本发明还公开了相应的电源、电源系统以及电子装置。采用本发明，提高了过电压保护电路、电源、电源系统以电子装置的可靠性。

Description

过电压保护电路、电源、电源系统及电子装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种过电压保护电路、电源、电源系统及电子装置。

背景技术

为了保证供电系统中的电源模块在输出电压超过设定范围后能够自动退出供电系统，必须对电源模块进行有效控制。虽然大多数电源模块都有自己的输出过电压保护功能，但这种保护功能随着供应商的不同在保护模式和保护点存在着很大差异，因此需要一个标准的电路来规范保护模式和保护点。

传统的过电压保护方案采用备份电源模块的保护模式，具体实现时，当一个电源模块出现输出过电压时保护电路工作，在发生故障的电源模块退出供电系统后由备份电源模块供电，从而在发生故障的电源模块有效退出供电系统时，仍能维持供电系统的正常工作。由于现有的过电压保护电路在发生故障的电源模块退出供电后，必须由备份电源模块供电，从而维持供电系统的正常工作，因此在无备份电源模块的供电系统中，怎样对发生故障的电源模块进行有效的控制就成为一个技术难点。

参考图1，该图为现有技术无备份电源模块时的过电压保护电路的示意图，电源模块为负逻辑，CNT为控制端，在CNT低电平时，电源输出正常，下面对该过电压保护电路的工作情况进行详细说明。

当电源模块输出正常时，集成电路MC33161的3脚为低电平，5脚为高电平，光藕N2不导通，因此CNT逻辑为低；当电源模块输出电压过高时，MC33161的3脚为高电平，5脚反转为低电平，上报告警信号，光藕N2的发光二极管阳极的接电源模块的输出，该发光二级管阳极的电位大于阴极的电位，该发光二极管发光，光耦N2的光敏三极管导通，则CNT逻辑电平通过R31、R33、R34电阻拉高，电源模块关断输出，同时与光耦N2相连的N1也因光耦N2的导通而导通，从而使与光耦N1相连的MC33161的3脚保持高平。

上述现有技术，由于光耦N2的发光二极管的阳极与电源模块的输出相连、且光耦N1的光敏三极管与电源模块的输出相连，即保护电路模块的的供电电源取自于电源模块，所以当电源模块关断输出电压时，保护电路也处于无供电状态，保护电路失效，电源模块又重新启动，导致电源模块一直处于关断-恢复供电-关断，这样一个循环状态，严重影响了系统对故障的诊断甚至可能对后级用电器件造成损害。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种过电压保护电路、电源、电源系统及电子装置，实现了无备份电源系统的过电压锁死保护。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种过电压保护电路，包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

相应地，本发明还提供了一种电源，包括：

电源模块以及与所述电源模块相连的过电压保护电路，另外，所述过电压保护电路具体包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

相应地，本发明还提供了一种电源系统，包括电源，另外，所述电源包括：电源模块以及与所述电源模块相连的过电压保护电路，所述过电压保护电路包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路为所述保护控制电路提供工作电压；

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

相应地，本发明还提供了一种电子装置，包括过电压保护电路，另外，所述过电压保护电路包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

相应地，本发明还提供了一种电子装置，包括电源，所述电源包括过电压保护电路，另外，所述过电压保护电路包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

相应地，本发明还提供了一种电子装置，包括电源系统，所述电源系统包括电源，所述电源包括过电压保护电路，其中，所述过电压保护电路包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

本发明实施例的过电压保护电路由与电源模块初级相连的稳压电路供电，即由电源模块的初级供电，从而保证了电源模块在关断次级输出时过压保护电路不中断，并由保护控制电路根据被触发后保持导通状态的特性对故障信号进行保持，从而实现了无备份电源系统的过压锁死保护，提高了过压保护电路的可靠性。

本发明实施例的电源、电源系统以及电子装置，由于采用本发明实施例的过电压保护电路，而提高了相应的过电压保护能力。

附图说明

图1是现有过电压保护电路的示意图；

图2是本发明电源的第一优选实施例的示意图；

图3是本发明的第二实施例示意图；

图4是本发明的第三实施例示意图；

图5是本发明的第四实施例示意图；

图6是本发明的第五实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行说明。

参考图2，该图为本发明电源的第一实施例的示意图，该电源包括：

电源模块10以及过电压保护电路20，所述过电压保护电路包括：稳压电路21、保护控制电路22、隔离电路23以及电压检测电路24，其中，如图2所示，所述稳压电路21与所述电源模块10的初级101相连，用于将所述电源模块1初级输出电压调整为保护控制电路22的稳定的工作电压，例如，当电源模块的初级输出电压为48V，而过电压保护电路要求的工作电压为12V时，则可通过稳压电路21将48V初级输出电压转换为稳定的12V电压，具体实现时，稳压电路21可采用包括有稳压管以及调整管的电路来实现，稳压管为调整管提供电压控制信号，调整管根据稳压管的电压控制信号将电源模块的初级电压调整为保护控制电路22的工作电压，保护控制电路22与电压检测电路24通过隔离电路23进行隔离，当电源模块1关断次级输出时，隔离电路由于电源模块关断次级输出而断开与电压检测电路的连接，从而将电压检测电路24与保护控制电路22隔离开来，同理该隔离电路23也将电源模块10的初级101与次级102隔离开来，另外，保护控制电路22的输出端与电源模块10的控制端103相连，从而控制电源模块10关断次级输出102。

具体实现时，电压检测电路24对电源模块10的次级输出电压进行检测，当检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号，该故障信号经隔离电路23输出至保护控制电路22，保护控制电路22以该故障信号触发电源模块10关断次级输出。

本发明实施例的过电压保护电路由电源模块初级供电，从而保证了电源模块在关断次级输出时过压保护电路不中断，提高了过压保护电路的可靠性。

参考图3，该图为本发明的第二实施例示意图，与第一实施例不同的是，在本实施例中保护控制电路22具体包括控制部件221以及触发部件222，该触发部件222与隔离电路23的输出端相连，经来自该隔离电路23的故障信号触发后保持导通状态，并将故障信号输出至控制部件221，该控制部件221根据故障信号控制电源模块10的控制端103，指示该控制端103控制电源模块10关断次级初出。当该电源模块10关断次级102的输出时，电源模块初级101通过供电模块21为保护控制电路22提供工作电压，从而保证了在电源模块10关断次级输出后，过电压保护电路供电不中断，另外，由于触发部件222被触发后会保持导通状态，从而维持了保护状态的持续性。

下面对本发明实施例中的过电压保护电路进行详细说明，参考图4，该图为本发明的第三实施例示意图，事实上为本发明过电压保护电路的具体实现，主要包括：

稳压电路21，与电源模块的初级输出2101以及初级接地点2102相连，该稳压电路21由二级管211、三级管212、电容213、电容214、电阻215以及稳压管216构成，其中，电阻215为限流电阻；二极管211为保护二极管，能够在三极管212的e极反压时对三极管212进行保护，即当三极管212的发射极e电压高于集电极c的电压时，二极管211导通，对三极管212进行保护；电容213、214为滤波电容分别进行高频、低频滤波；三极管212为调整管，由图中的连接方式可知三极管212接成了射极发射器的形式，当三极管212的基极电位不变时射极电压也不变，由于三极管212的基极与稳压管216相连，因此三极管212具有稳定的电位，因此射极电位稳定，从而输出稳定的输出电压，例如，当电源模块的初级输出电压为48V，电路保护电路要求12V的工作电压时，理论上选择12V的稳压管，在不考虑三极管212的压降时，三极管212的射线输出稳定的12V电压。

电压检测电路24，与电源模块的次极输出2401以及次级接地点2402相连，由电压比较器241、电容242以及电阻243、244、245、246构成，其中，电容242为耦合电容，电阻243、244为上拉电阻，电压比较器241的输入与电源模块的次级输出2401相连，能够精确控制次级输出电压，具体实现时，预设的阀值从电压比较器241的2411端输入，电源模块的次级2401输出电压通过电容242去耦后与预设的阀值进行比较，若该电源模块的次级输出电压超过预设的阀值，则电压比较器241的输出端输出高电平，若该电源模块的次级输出电压低于预设的阀值，则电压比较器241的输出端输出低电平；

隔离电路23由光电耦合器231以及电容232构成，其中，电容232为去耦电容，光电耦合器231由电压比较器241驱动，当电压比较器241输出低电平时，光电耦合器231处于截止状态，当电压比较器241输出高电平时，光电耦合器231中的发光二级管被驱动发光，从而使光电耦合器231中的光敏三极管导通；

触发部件222由晶闸管2221、电容2222以及电阻2223、2224构成，其中，电容2222为去耦电容，电阻2223、2224为分压电阻，晶闸管2221与光电耦合器231的光敏三极管相连，由该光敏三极管驱动，具体实现时，当光电耦合器处于截止状态时，晶闸管2221也处于截止状态，当光电耦合器231中的光敏三极管导通时，晶闸管2221的控制端被光电耦合器231的光敏三级管触发，从而使晶闸管2221导通，晶闸管2221导通时电流很大，这时可通过电阻2225分压对晶闸管2221进行保护；

控制部件221，该控制部件221由电容2211、电容2212、电阻2214、电阻2215以及三级管2213构成，其中，电容2211为耦合电容，电容2212为旁路电容，电阻2214、2215分别为分压电阻，三级管2213通过电阻2215与晶闸管2221相连，为动作执行部件，具体实现时，当晶闸管2221处于截止状态时，三极管2213的基极通过电阻2215、电阻2225与稳压电路21的输出端相连，因此有一定的电流从三极管2213的基极流入，三极管2213处于饱和导通状态，则三极管两端的压降为0.3V，则控制端103为低电平，电源模块处于正常的工作状态；当晶闸管2221处于导通状态时，晶闸管2221两端的压降很小，约为1V左右，因此与晶闸管2221相连的三极管2213的基极电压降低，电流减弱，三极管2213处于截止状态，此时三极管2213集电极压降为稳压电路的输出电压12V，即高电平，因此与三极管2213集电极相连的电源模块控制端103此时处于高电平高阻态的状态，则电源模块关断次级输出；

需要说明的，电源模块被关断后光电耦合器231处于截止状态，由于晶闸管2221的触发特性，晶闸管2221将一直保持导通状态，从而维持了保护状态的持续性。

本实施例中稳压电路与电源模块初级相连，为保护控制电路提供稳定的工作电压，从而保证了过压保护电路在电源模块关断次级输出时不中断，并利用保护控制电路中的晶闸管的触发特征，即被触发后保持导通状态的特性对故障信号进行保持，从而实现了无备份电源系统的过压锁死保护，提高了过压保护电路的可靠性。

另外，本实施例中触发部件222的晶闸管2221以及控制部件221中的三极管2213，均可更换为软件逻辑类器件，同样可以完成过电压保护的目的，本发明考虑到成本因素，没有选择其它的替代方式。

参考图5，该图为本发明第四实施例的示意图，该实施例为电源系统的示意图，该实施例中的电源2中的电源模块10以及过电压保护电路20与上述实施例的过电压保护电路20为同样的电路。

参考图6，该图为本发明第五实施例的示意图，该实施例为电子装置，电源系统1与图5第四实施例所示的电源系统相同的电源系统，在电子电路31和电子电路32供电时，构成电子装置30。

综上所述，根据本发明实施例的技术方案，可在电源、电源系统或者电子装置中，利用电源中的过电压保护电路的可靠性，提高了相应装置的过电压保护的能力，实现了无备份电源的供电系统中的过电压锁死保护。

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

Claims (11)

1、一种过电压保护电路，用于保护电源模块，其特征在于，包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源模块次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

2、根据权利要求1所述的过电压保护电路，其特征在于，所述保护控制电路具体包括：

触发部件，与隔离电路的输出端相连，用于经来自所述隔离电路的故障信号触发后保持导通状态，并输出所述故障信号；

控制部件，其输入端与所述触发部件相连，且其输出端与电源模块的控制端相连，用于根据来自所述触发部件的故障信号控制所述电源模块的关断次级输出。

3、根据权利要求1或2所述的过电压保护电路，其特征在于，所述稳压电路包括有一稳压管，用于为所述保护控制电路输出稳定的电压控制信号；以及，

与所述稳压管相连的三极管，所述三极管根据所述稳压管输出的控制信号将电源模块初级输出的电压调整为所述保护控制电路的工作电压。

4、根据权利要求3所述的过电压保护电路，其特征在于，所述电压检测电路包括有一比较器，所述比较器与电源模块的次级相连，用于比较所述电源模块的次级输出电压是否达到预设的阀值，并在判断为是后，输出指示所述电源模块当前次级输出过电压的故障信号；

所述隔离电路包括一光电耦合器，所述光电耦合器与所述比较器相连，用于在被所述电压检测电路输出的故障信号触发后导通，输出指示当前次级输出过电压的故障信号；

所述触发部件包括一晶闸管，所述晶闸管与所述隔离电路的光电耦合器相连，用于在被所述光电耦合器的故障信号触电后导通，输出相应的故障信号；

所述控制部件包括一三极管，所述三极管与所述触发部件的晶闸管相连，用于根据所述晶闸管的故障信号控制所述电源模块的控制端关断所述电源模块的次级输出。

5、一种电源，包括电源模块以及与所述电源模块相连的过电压保护电路，其特征在于，所述过电压保护电路具体包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

6、根据权利要求5所述的电源，其特征在于，所述保护控制电路具体包括：

触发部件，与隔离电路的输出端相连，用于经来自所述隔离电路的故障信号触发后保持导通状态，并输出所述故障信号；

控制部件，其输入端与所述触发部件相连，且其输出端与电源模块的控制端相连，用于根据来自所述触发部件的故障信号控制所述电源的关断次级输出。

7、一种电源系统，包括电源，所述电源包括电源模块以及与所述电源模块相连的过电压保护电路，其特征在于，所述过电压保护电路包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

8、如权利要求7所述的电源系统，其特征在于，所述保护控制电路具体包括：

触发部件，与隔离电路的输出端相连，用于经来自所述隔离电路的故障信号触发后保持导通状态，并输出所述故障信号；

控制部件，其输入端与所述触发部件相连，且其输出端与电源模块的控制端相连，用于根据来自所述触发部件的故障信号控制所述电源的关断次级输出。

9、一种电子装置，包括过电压保护电路，其特征在于，所述过电压保护电路包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

10、一种电子装置，包括电源，所述电源包括过电压保护电路，其特征在于，所述过电压保护电路包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

11、一种电子装置，包括电源系统，所述电源系统包括电源，所述电源包括过电压保护电路，其特征在于，所述过电压保护电路包括：

与电源模块初级相连的稳压电路、与所述稳压电路相连的在被触发后保持导通状态的保护控制电路、与所述电源次级连接的电压检测电路、以及连接在所述保护控制电路与电压检测电路之间的隔离电路；其中，

所述稳压电路，用于将所述电源模块初级的输出电压调整为所述保护控制电路的工作电压；

所述电压检测电路，用于在检测到电源模块次级的输出电压超过预设的阀值时，输出故障信号至所述隔离电路；

所述保护控制电路，用于以所述隔离电路输出的故障信号控制所述电源模块关断次级输出；

所述隔离电路，用于在所述电源模块关断次级输出后，隔离所述电压检测电路与所述保护控制电路。

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