CN101471556B - 欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种欠压保护电路，用于在外部输入电压过低时对电器的电源进行保护，该电器包括滤波网络、桥堆整流单元、有源功率因数校正升压模块以及电源控制器，其特征在于，该欠压保护电路包括电阻采样分压滤波单元、加速放电电路、迟滞精细补偿单元电路，连接于桥堆整流单元的输出端与电源控制器的输入端之间，电源控制器在欠压保护电路的输出电压小于电源控制器的关断门限电压时停止工作，切断电器的电源。本发明的技术方案成本较低，电路简单可靠，解决了现有技术中电源控制器的迟滞量不能满足实际应用需求的问题，并可加快电源关断速度。

Description

欠压保护电路

技术领域

本发明涉及一种电源保护电路，特别是是一种家用电器的欠压保护电路。

背景技术

目前，由于部分地区供电电网的电压不稳，波动较大。因此在电网电压超出一定范围(通常是电压过低，即欠压)时，需要停止家用电器，如电视等的电源工作，以对电源进行保护。一般是在家用电器内部设置一电源控制器，通过将采样得到电压与预设的电源控制器的基准电压进行比较。若采样电压低于电源控制器的关断门限电压，则控制电源控制器停止工作，切断电源进行电源保护；若采样电压高于电源控制器的启动门限电压，则控制电源控制器正常工作，继续为电器供电。

请参阅图1，外部交流电源进入电器后，依次经过滤波网络、桥堆整流单元(D、C1)、有源PFC(功率因数校正)升压模块后输出，供电器内部各元件使用。在现有技术中，通常是对电网电压，即图1中的VC点，即滤波网络的输出进行采样，并直接将采样电压与电源控制器(图未示)的基准电压进行比较。若采样电压低于电源控制器的关断门限电压，则控制电源控制器停止工作。

由于不同的电源控制器的启动门限电压和关断门限电压不尽一致，且同一电源控制器的启动门限电压与关断门限电压的差值较大(迟滞量较大)。当电网电压降低至需要停止电源工作时，采样电压可能还未降低至电源控制器的关断门限电压，从而使得电源控制器在欠压时仍然保持继续工作的状态，难以达到有效保护电源的目的。因此只能通过采用价格昂贵的精准比较器解决该技术问题，无形中会加大了电路成本且控制效果未必理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电源保护电路，特别是是一种家用电器的欠压保护电路。

本发明是这样实现的，一种欠压保护电路，用于在外部输入电压过低时对电器的电源进行保护，该电器包括滤波网络、桥堆整流单元、有源功率因数校正升压模块以及电源控制器，其特征在于，该欠压保护电路包括：电阻采样分压滤波单元、晶体管射随电路单元和迟滞精细补偿单元电路，所述晶体管射随电路单元连接在所述电阻采样分压滤波单元和所述电源控制器的输入端之间，所述迟滞精细补偿单元电路连接在所述电阻采样分压滤波单元与开关电源的开关变压器辅助绕组输出端VCC之间；所述欠压保护电路连接于桥堆整流单元的输出端与电源控制器的输入端之间，电源控制器在欠压保护电路的输出电压小于电源控制器的关断门限电压时停止工作，切断电器的电源。

本发明的技术方案成本较低，电路简单可靠，解决了现有技术中电源控制器的迟滞量不能满足实际应用需求的问题，并可加快电源关断速度。

附图说明

图1为现有电器电源相关部分的电路示意图。

图2为本发明欠压保护电路应用于电器内部的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1与图2，在本发明的技术方案中，是对桥堆整流单元(D，C1)的输出端VA点进行采样。当电网电压VC变化时，采样电压VA也变化，通过采样电压VA与电源控制器的启动门限电压V-on和关断门限电压V-off的比较结果来控制电源控制器关断或重新启动工作。

本发明的电源欠压保护电路为一电阻采样分压滤波单元，其连接于电压采样点VA与电源控制器的输入端VDD之间，包括分压电阻R1、R2、R3，以及滤波电容C5、C6。其中，电阻R1的一端连接至采样点VA，电容C5、C6相互串联，再与电阻R2并联后连接于电阻R1与该电阻采样分压滤波单元的输出端VE之间。电阻R3与电容C6并联，其一端接地，另一端连接至输出端VE。

开关电源启动时，开关变压器辅助绕组的输出VCC为零，Q2截止，PFC单元(图未示)没有工作，此时负载轻，干路电流很小，桥堆整流单元的输出VA通过C1滤波得到幅度为交流输入峰值的直流电压。

设输入电网电压VC达到90V有效值，则此时VA点的电压为：

VA＝VC*1.414＝127.3V

由一般常用电源启动器的参数，设电源启动器的启动门限电压V-on为14.5V，和关断门限电压V-off为8V，于是在电源启动器正常工作时有：

$\frac{R3}{R1+R2+R3}\×\mathrm{VA}=\mathrm{VE}=14.5\⇒\frac{R3}{R1+R2+R3}=0.114$

稳定工作之后，PFC单元工作，使得负载加重(VB点电压变大)。由于C1容值较小，此时桥堆整流单元的输出VA为半波电压，即VA＝VC。若此时需要电源启动器停止工作，则有：

$\mathrm{VC}*0.114=\mathrm{VE}=8V\⇒\mathrm{VC}=70V$

即电网电压在降低至70V以下时，电源控制器停止工作，可以满足一般情况下的应用需求。

此外，在电阻采样分压滤波单元与电源控制器的输入端之间还设置有一晶体管射随电路单元Q1、D1，以使得电路在电网完全断电时，加快VA点放电速度，从而迅速关断电源控制器。

同时，为更好地与控制器开启和关断门限电压的差异匹配，在本发明的另一实施方式中，还设置有一迟滞精细补偿单元电路。该迟滞精细补偿单元电路连接于电阻采样分压滤波单元与开关变压器辅助绕组输出VCC之间，其包括依次串联连接电阻R4、晶体管Q2与电阻R5。

开关电源启动时，VCC为零，Q2截止，PFC单元没有工作，此时负载轻，干路电流很小，桥堆整流输出通过C1滤波得到幅度为交流输入峰值的直流电压。

设输入电网电压VC达到90V有效值时，VA点的电压为：

VA＝VC*1.414＝127.3V

设电源启动器的启动门限电压V-on为14.5V，和关断门限电压V-off为8V，于是有：

$\frac{R3}{R1+R2+R3}\×\mathrm{VA}=\mathrm{VE}=14.5\⇒\frac{R3}{R1+R2+R3}=0.114$

稳定工作之后，PFC单元工作，使得负载加重(VB点电压变大)。由于C1容值较小，此时桥堆整流单元的输出VA为半波电压，如图2所示。同时VCC升高，Q2导通，R4在采样电路中起作用，则电源发生欠压保护时的交流网压VC满足：

$\mathrm{VC}\×1.414\×\frac{2}{\mathrm{\π}}\×\frac{R3//R4}{R1+R2+R3//R4}=\mathrm{VE}=8$

上式中的系数

是因为RC滤波器得到的是输入信号的平均值，据傅立叶变换求出单位半波正弦的平均值为

即当VC发生变化时，通过调整R4的阻值总可以使VE点的电压值满足电源控制器关断电压V-off的需求。

本发明的技术方案成本较低，电路简单可靠，解决了现有技术中电源控制器的迟滞量不能满足实际应用需求的问题，并可加快电源关断速度。

Claims (3)

1.一种欠压保护电路，用于在外部输入电压过低时对电器的电源进行保护，所述电器包括滤波网络、桥堆整流单元、有源功率因数校正升压模块以及电源控制器，其特征在于，

所述欠压保护电路包括：电阻采样分压滤波单元、晶体管射随电路单元和迟滞精细补偿单元电路；

所述晶体管射随电路单元连接在所述电阻采样分压滤波单元和所述电源控制器的输入端之间，

所述迟滞精细补偿单元电路连接在所述电阻采样分压滤波单元与开关电源的开关变压器辅助绕组输出端VCC之间；

所述欠压保护电路连接于所述桥堆整流单元的输出端与所述电源控制器的输入端之间，所述电源控制器在所述欠压保护电路的输出电压小于所述电源控制器的关断门限电压时停止工作，切断所述电器的电源。

2.根据权利要求1所述的欠压保护电路，其特征在于，所述电阻采样分压滤波单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻，以及第一电容与第二电容，其中，

所述第一电阻的一端连接至所述桥堆整流单元的输出端，所述第一电容与第二电容相互串联，再与第二电阻并联后连接于第一电阻与所述电阻采样分压滤波单元的输出端之间，所述第三电阻与第二电容并联，一端接地，另一端连接至所述电阻采样分压滤波单元的输出端。

3.根据权利要求2所述的欠压保护电路，其特征在于，所述迟滞精细补偿单元电路包括依次串联连接的第四电阻、晶体管与第五电阻。

Images