CN101662218A - 一种开关电源、系统及保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关电源、系统及保护方法。其中，开关电源包括变压器、脉宽调制PWM控制电路、辅助线圈、电压侦测电路和触发电路；所述辅助线圈绕制在所述变压器的一次侧上；所述电压侦测电路分别与所述辅助线圈和所述触发电路连接，用于侦测所述辅助线圈的电压；所述触发电路用于在所述电压侦测电路侦测到所述辅助线圈的电压高于第一预设电压时，向PWM控制电路输出过压信号；所述PWM控制电路在接收到所述过压信号后，通知开关管切断所述变压器的一次侧电路的通路。本发明实施例保护开关电源的准确性高，保证开关电源的安全使用，不需要分别安装过电压保护线路、过流保护电路和过热保护电路来保护开关电源，降低了开关电源的成本。

Description

一种开关电源、系统及保护方法

技术领域

本发明涉及电源技术，特别涉及一种开关电源、系统及保护方法。

背景技术

开关电源是将交流市电输入通过变压器转化成低压直流电源的一种电源装置，开关电源上的脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制电路通过调整开关管的导通与截止的时间，也就是开关管的占空比，将交流高压能量的经变压器变压和调制之后，转化为低压直流电传送到开关电源二次侧电路。

开关电源一次侧电路也叫高压输入侧，是开关电源的输入部分。变压器通过磁性线圈的磁耦合，将开关电源一次侧电路的能量传递到开关电源二次侧电路，开关电源二次侧电路也叫直流电源输出侧，是低压直流电源输出的部分。

PWM控制电路产生一定频率和脉冲宽度的矩形的方波，控制开关管导通与截止，从而确定传递能量的大小，这部分线路是电源系统的心脏部分。开关管通常为绝缘栅型场效应管MOSFET。

开关电源包括一反馈环路，当开关电源输出电压波动时，通过反馈环路告知给PWM控制电路，由PWM控制电路进行调节脉冲宽度大小，使开关电源二次侧电路的电流能够稳定输出，或者改变开关电源二次侧电路输出的能量的大小。

图1为现有技术的架构示意图。如图1所示，现有技术中，开关电源的保护电路通常包含过压保护电路、过流保护电路和过热保护电路等，当电路发生异常时，如开关电源输出过压，负载端电流过大或开关电源系统过热等，开关电源系统需要通过保护电路将这些信息传递给PWM控制电路，让PWM控制电路关闭开关电源二次侧电路输出，从而保护开关电源和负载的安全。

开关电源上主要的保护方法主要包括：输出过电压保护、输出过电流保护、电源过热保护以及短路保护。

图2为现有技术的开关电源保护的流程图。如图2所示，现有的技术中对以上各种保护都是孤立的、分开的：

输出过压保护通过侦测开关电源输出端的电压值，并与基准电压相比较，当开关电源输出电压高于基准电压时，电压比较器就输出一个电平信号，通过反馈环路，通知PWM控制线路关闭PWM，进而关闭开关电源的输出，实现对电源过压保护。

输出过流保护是通过在开关电源的输出主回路上安装一个电压采样电阻，当电流经过时产生一个电压，这个电压与设定电压相比较，当电压采样电阻上的电压大于设定电压时，则判定电源处于过电流或者短路状态，然后反馈环路通知PWM控制线路关闭PWM。进而关闭开关电源的输出。实现对开关电源过流和短路保护。

输出过热保护是通过侦测电源上的变压器或者功率器件，散热片上的温度传感器，例如可以为热敏电阻，当电源过热时，温度传感器提供一个电信号，经过控制电路的处理转化成电压信号，然后通过反馈环路上报给PWM控制线路，关闭PWM。进而关闭输出，实现对开关电源的过热保护。

由于现有技术的开关电源保护方式需要的保护电路较多，使开关电源变得非常复杂，可靠性低，而且生产成本高，并且各个保护电路容易受到外界环境的影响，特别是输出过热保护电路中温度传感器，放置的位置以及周围环境都会对电源的保护产生影响，导致对开关电源的保护不及时，可靠性低。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关电源，用于解决现有技术中开关电源的保护装置结构复杂、可靠性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种开关电源，其中，包括：变压器、脉宽调制PWM控制电路、辅助线圈、电压侦测电路和触发电路；

所述辅助线圈绕制在所述变压器的一次侧上；

所述电压侦测电路分别与所述辅助线圈和所述触发电路连接，用于侦测所述辅助线圈的电压；

所述触发电路用于在所述电压侦测电路侦测到所述辅助线圈的电压高于第一预设电压时，向PWM控制电路输出过压信号；

所述PWM控制电路在接收到所述过压信号后，通知开关管切断所述变压器的一次侧电路的通路。

本发明提供了一种开关电源系统，包括开关电源和负载，其中，所述开关电源包括：变压器、PWM控制电路、辅助线圈、电压侦测电路和触发电路；

所述负载连接在所述变压器的二次侧上；

所述辅助线圈绕制在所述变压器的一次侧上；

所述电压侦测电路分别与所述辅助线圈和所述触发电路连接，用于侦测所述辅助线圈的电压；

所述触发电路用于在所述电压侦测电路侦测到所述辅助线圈的电压高于第一预设电压时，向PWM控制电路输出过压信号；

所述PWM控制电路用于在接收到所述过压信号后，通知开关管切断所述变压器的一次侧电路的通路。

本发明还提供了一种开关电源的保护方法，其中，包括：

侦测绕制在变压器上的辅助线圈的电压；

在所述辅助线圈上的电压高于第一预设电压时，触发电路发送过压信号到PWM控制电路；

所述PWM控制电路接收到所述过压信号后关闭PWM控制信号的输出，通知开关管切断所述变压器的一次侧电路的通路。

本发明实施例提供了一种开关电源、系统及保护方法，通过在变压器上绕制一辅助线圈和连接已侦测电路，将变压器二次侧电路在发生短路、过电压、过电流或温度过热等的情况下，辅助线圈的电压都将超过第一预设电压，侦测电路然后向PWM控制电路发出一过压信号，通知PWM控制电路停止向开关管输出PWM控制信号，开关管将及时断开变压器一次侧电路的通路，保护开关电源的准确性高，保证了开关电源的安全使用，而且不需要分别安装过电压保护线路、过流保护电路和过热保护电路来保护开关电源，降低了开关电源的成本。

附图说明

图1为现有技术的架构示意图；

图2为现有技术的开关电源保护的流程图；

图3为本发明实施例开关电源的具体实施例一的结构示意图；

图4为本发明实施例开关电源的具体实施例二的结构示意图；

图5为本发明实施例开关电源的具体实施例三的结构示意图一；

图6为本发明实施例开关电源的具体实施例三的结构示意图二；

图7为本发明实施例开关电源的具体实施例四的结构示意图一；

图8为本发明实施例开关电源的具体实施例四的结构示意图二；

图9为本发明实施例开关电源系统的具体实施例一的架构示意图；

图10为本发明实施例开关电源系统的具体实施例一的电路图；

图11为本发明实施例开关电源系统的具体实施例二的电路图；

图12为本发明实施例开关电源系统的具体实施例二的保护过程流程图；

图13为本发明实施例开关电源保护方法的具体实施例的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步地详细描述。

本发明实施例开关电源的具体实施例一

图3为本发明实施例开关电源的具体实施例一的结构示意图。如图3所示，本发明实施例开关电源包括变压器30、PWM控制电路35、反馈环路36、开关管37、辅助线圈33、电压侦测电路34和触发电路38；变压器30用于调节输出直流电的电压，包括一次侧线圈31、二次侧线圈32和辅助线圈33；PWM控制电路35用于产生一定频率和脉冲宽度的控制信号来控制开关管37导通与截止，以及控制开关管导通与截止的时间，以调整开关电源的输出功率和保持开关电源的输出电压或输出电流等的稳定，PWM控制电路35可以由辅助线圈33来提供电源，也可以由独立的开关电源提供；辅助线圈33绕制在变压器30的一次侧，并与变压器30中的二次侧线圈32的绕制方向相同，因此二次侧线圈32上的电压会对辅助线圈33上的电压产生影响，当二次侧线圈32上的电压升高或降低时，辅助线圈33上的电压也会发生同方向的升高或降低；反馈环路36将对变压器30的输出电压进行取样分压后与第二预设电压进行比较，根据比较结果生成反馈信号，并将反馈信号反馈到PWM控制电路35，第二预设电压是由反馈环路36中的基准电源芯片提供的基准电压，在本发明实施例中，基准电源芯片提供的基准电压2.5V；接收到反馈信号后，PWM控制电路35通过改变开关管37导通与截止的占空比来调整输出电压的稳定性；电压侦测电路34用于侦测辅助线圈33上的电压是否高于第一预设电压，由于辅助线圈33与二次侧线圈32都绕制在变压器30的磁芯上，辅助线圈33的电压与二次侧线圈32的电压会相互影响、交叉调整，第一预设电压是根据二次侧线圈32上的过压电压和辅助线圈33与二次侧线圈32的匝数比共同确定的；触发电路38用于在辅助线圈33的电压高于第一预设电压时向PWM控制电路输出过压信号，如果侦测到辅助线圈33上的电压高于第一预设电压，则电压侦测电路34导通，然后触发电路38向PWM控制电路35的Vref端发出一过压信号，该过压信号可以为一低电平电压，PWM控制电路35收到过压信号后，停止向变压器30一次侧电路中的开关管输出PWM控制信号，开关管37没有接收到PWM控制电路35的控制信号，将断开变压器30的一次侧电路的通路，实现对开关电源的保护。在本发明实施例中，辅助线圈33也可以绕制在变压器30的二次侧。

本发明实施例开关电源的具体实施例二

在开关电源的实际应用中，开关电源上的变压器可以连接两组或两组以上的二次侧线圈，以实现两组或两组以上的二次侧电路的输出。图4为本发明实施例开关电源的具体实施例二的结构示意图。如图4所示，本发明实施例本开关电源包括变压器30、PWM控制电路35、反馈环路36、开关管37、辅助线圈33、电压侦测电路34和触发电路38，其中，开关电源二次侧线圈32可以是两组线圈，包括二次侧线圈321和二次侧线圈322，辅助线圈33绕制在变压器30的一次侧，并与变压器30中的二次侧线圈321和二次侧线圈322的绕制方向相同，二次侧线圈32上的电压会对辅助线圈33上的电压产生影响，当二次侧线圈321和/或二次侧线圈322上的电压升高或降低时，辅助线圈33上的电压也会发生同方向的升高或降低，当二次侧线圈321或二次侧线圈322的输出电压过高时，辅助线圈33上的电压也会升高，如果侦测到辅助线圈33上的电压高于第一预设电压，则电压侦测电路34导通，然后向触发电路38向PWM控制电路35的Vref端发出一过压信号，该过压信号可以为一低电平电压，PWM控制电路35收到过压信号后，停止向变压器30一次侧电路中的开关管37输出PWM控制信号，开关管37没有接收到PWM控制电路35的控制信号，将断开变压器30的一次侧电路的通路，实现对开关电源的保护。

本发明实施例开关电源的具体实施例三

图5为本发明实施例开关电源的具体实施例三的结构示意图一。如图5所示，在本发明实施例开关电源的触发电路由二极管D8、三极管Q4、电容器C21和电阻R57组成，当辅助线圈整流后的电压(整流电路在图中未示出)超过第一预设电压时，电压侦测电路34中的稳压二极管D10导通，使三极管Q4的基极处电压升高，使三极管Q4导通，同时也使连接在三极管Q4的集电极和所述PWM控制电路之间的二极管D8导通，二极管D8和三极管Q4导通之后，二极管D8处的电压下降，二极管D8与PWM控制芯片U1中接口8处的Vref端口连接，也使Vref端处的电压下降，PWM控制芯片U1中的接口6处停止向开关管37输出PWM控制信号，开关管37没有接收到PWM控制信号，将断开变压器30的一次侧电路的通路。

图6为本发明实施例开关电源的具体实施例三的结构示意图二。如图6所示，并结合图3，辅助线圈33的电压经过整流电路(整流电路在图中未示出)整流之后，传递到VCC端，本发明实施例中，假设开关电源正常工作时VCC端的电压在12～14V之间变动(PWM控制芯片U1接口7处的电压在12～16V之间时PWM控制芯片U1能正常工作)，这时，稳压二极管D10处于断开的状态，NPN型的三极管Q4的基极通过R57与模拟地连接，三极管Q4的基极电压为0，处于低电平，所以三极管Q4处于关闭状态，同样二极管D8也处于关闭状态，这样PWM控制电路上的Vref端正常工作，同时PWM控制电路处于正常工作状态。

当发生反馈环路失效、二次侧线圈短路、二次侧线圈过热或开关电源二次侧的电路短路等情况时，都有可能造成二次侧线圈的输出电压过大，同时使辅助线圈的电压过大，辅助线圈的电压经过整流后的电压超过第一预设电压时，将使PWM控制电路断开开关电源一次侧的开关管，从而断开开关电源一次侧电路的通路，在本发明实施例中，第一预设电压可以设定为16V。

当反馈环路36失效时，反馈环路36无法对开关电源二次侧电路的电压进行取样分压后与第二预设电压的进行比较并生成反馈信号，所以无法向PWM控制电路反馈关于开关电源二次侧电路的电压的反馈信号，当开关电源二次侧电路的电压升高时，PWM控制电路35也无法通过反馈信号来调整，可能导致开关电源二次侧电路的电压过高，由于辅助线圈和二次侧线圈32绕制在同一变压器上，所以，此时辅助线圈的电压也升高，当整流后的辅助线圈的电压VCC高于第一预设电压时，将使电压侦测电路34中的稳压二极管D10导通。所以，开关电源二次侧电路发生过电压时，将可能导致电压侦测电路34中的稳压二极管D10导通。

当变压器30的二次侧线圈32或开关电源二次侧的电路发生短路时，开关电源二次侧所得到的电压减小，反馈环路36将对变压器30二次侧线圈的输出电压进行取样分压后与反馈环路36中的基准电源芯片提供的第二预设电压进行比较，然后将比较结果生成反馈信号并反馈到PWM控制电路35中，接收到反馈信号后，PWM控制电路35通过调整开关管37导通与截止的时间，提高开关电源一次侧电路输入的功率，从而提高二次侧线圈32的输出电压，同时使辅助线圈33上的电压也升高，当辅助线圈33整流后的电压高于第一预设电压时，将使稳压二极管D10导通。所以，当二次侧线圈32或负载发生短路或过电流时，将导致稳压二极管D10导通。

当变压器30的二次侧线圈32的工作时间过长，二次侧线圈32或变压器二次侧电路的温度升高，使二次侧线圈32的电阻增大，则开关电源二次侧电路达不到正常工作所需要的电压，为保证开关电源二次侧正常工作所需要的电压，反馈环路将对变压器30二次侧线圈的输出电压进行取样分压后与反馈环路中基准电源芯片提供的第二预设电压进行比较，然后将比较结果生成反馈信号并反馈到PWM控制电路35中，PWM控制电路35接收到反馈信号后，将控制开关管37导通与截止的时间，提高开关电源一次侧电路输入的功率，以提高二次侧线圈32输出的电压，同时也使辅助线圈33的电压升高，当二次侧线圈32输出的电压过高时，辅助线圈33整流后的电压将高于第一预设电压，使稳压二极管D10导通。所以，二次侧线圈32或变压器二次侧电路的温度过热时，也可能导致稳压二极管D10导通。

在本发明实施例中，当稳压二极管D10导通之后，触发电路38中的三极管Q4的基极的电压升高，将使NPN型的三极管Q4导通，同时也使二极管D8导通，三极管Q4和二极管D8导通之后，触发电路38与PWM控制芯片U1的连接处Vref端的电压降低，PWM控制芯片U1停止工作，PWM控制芯片U1的输出端OUT停止通过PWM控制芯片U1的接口6向开关管37输出PWM控制信号，开关管37接收不到PWM控制信号时，将断开变压器一次侧电路输入的功率，从而保护整个开关电源的安全。

在本发明实施例中，PWM控制芯片U1可以采用3842、3483和3844等电流型PWM控制芯片U1，C11为一滤波电容，电容值不能选取太小，当C11的容值过小，二次侧线圈短路时，辅助线圈33上的电压可能上升不到导通稳压二极管D10，也就不能有效地起到保护开关电源的作用，在实际应用中，C11的电容值的范围通常选择在330-1000pF之间。

本发明实施例中的开关电源，通过在变压器上绕制一辅助线圈和连接一侦测电路，将变压器二次侧电路在发生短路、过电压、过电流或温度过热等的情况时，辅助线圈的电压都将超过第一预设电压，触发电路然后将向PWM控制电路发出一过压信号，通知PWM控制电路停止向开关管输出PWM控制信号，使开关管37断开变压器一次侧电路输入的功率，侦测电路对辅助线圈上的电压超过第一预设电压时的侦测的准确性高，能迅速对开关电源实施保护、及时可靠，保证了开关电源的安全使用。

本发明实施例中的开关电源安装上辅助线圈、触发电路和侦测电路，在开关电源发生短路、过电压、过电流或温度过热等情况下，能及时切断变压器一次侧电路的通路，提高了开关电源的安全性能，而且不需要分别安装过电压保护线路、过流保护电路和过热保护电路来保护开关电源，降低了开关电源的成本。

本发明实施例开关电源的具体实施例四

图7为本发明实施例开关电源的具体实施例四的结构示意图一。如图7所示，并结合图3，在本发明实施例开关电源的具体实施例一的基础上，本发明实施例的开关电源的侦测电路电压包括稳压二极管D11和电阻R52，PWM控制电路中的触发电路40包括运算放大器U3、稳压二极管D11和电阻R54等部件，运算放大器U3的正输入端与电阻R54和稳压二极管D11之间的端点相连，负输入端连接基准电源U4，基准电源U4还连接电阻R50和电容器C25，运算放大器U3连接在基准电源U4与电阻R50之间，基准电源U4为运算放大器U3提供基准电压，R50用于限流，电容器C25用于在稳压二极管D11导通时，滤去电流尖峰波，以保护基准电源U4和运算放大器的安全，触发电路40还包括电阻R49与电容器C24组成的负反馈环路，用于确保电路的稳定性。

图8为本发明实施例开关电源的具体实施例四的结构示意图二。如图8所示，运算放大器U3的输出端与PWM控制芯片U1的Vref端连接；在开关电源正常工作时，辅助线圈33的整流电压VCC处于正常范围内，稳压二极管D11不导通，R51与R54上没有电流，所以施加在运算放大器U3的正输入端上的电压为与模拟地的电压相等，为0V，基准电源U4的电压施加在运算放大器U3的负输入端上，在本发明实施例中，基准电源U4的电压为2.5V，这时运算放大器U3输出高电平，PWM控制芯片U1的Vref端的电压处于正常工作状态，同时PWM控制电路控制的开关管也处于正常工作状态。

当发生反馈环路失效、二次侧线圈短路、二次侧线圈过热或开关电源二次侧的整流二极管短路等情况时，都有可能造成二次侧线圈的输出电压过大，同时也使辅助线圈的电压过大，辅助线圈的电压经过整流后的电压超过第一预设电压时，将使电压侦测电路中的稳压二极管D11导通。

当稳压二极管D11导通后，辅助线圈33、R52和R54形成一电流回路，输入到运算放大器U3的正输入端上的电压为R52和R54之间连接端口401的电压，运算放大器U3的正输入端上的电压由模拟地的0V升高到连接点401处的电压，具体电压值由R52和R54之间的比例决定，这时运算放大器U3输出信号由高电平信号反转为低电平信号，并将该低电平信号发送到PWM控制芯片U1的Vref端，使PWM控制芯片U1的Vref端的电压降低，PWM控制芯片U1的输出端OUT停止通过PWM控制芯片U1的接口6向开关管37输出PWM控制信号，开关管37在接收不到PWM控制信号的情况下，将断开变压器一次侧电路的通路，从而保护整个开关电源的安全。

本发明实施例中的开关电源安装上辅助线圈、触发电路和侦测电路，在开关电源发生短路、过电压、过电流或温度过热等情况下，通过触发电路中的运算放大器，及时切断变压器一次侧电路的通路，提高了开关电源的安全性能，而且不需要分别安装过电压保护线路、过流保护电路和过热保护电路来保护开关电源，降低了开关电源的保护线路的成本。

本发明实施例开关电源系统的具体实施例一

图9为本发明实施例开关电源系统的具体实施例一的架构示意图。如图9所示，本发明实施例开关电源系统包括变压器30、辅助线圈33、电压侦测电路34、PWM控制电路35、反馈环路36、开关管37、触发电路38和负载R30；变压器30用于调节输出电路的电压，包括一次侧线圈31、二次侧线圈32和辅助线圈33；负载R30连接在变压器30的二次侧电路上，反馈环路36用于对变压器30的输出电压进行取样分压后与第二预设电压进行比较，根据比较结果生成反馈信号，并反馈到PWM控制电路35，PWM控制电路35根据反馈信号调整开关管37导通与截止的占空比来控制输出电压的稳定性和输出功率；PWM控制电路35可以由辅助线圈33来提供电源，也可以由独立的开关电源来提供电源；触发电路38用于在辅助线圈33的电压高于第一预设电压时向PWM控制电路输出过压信号；辅助线圈33与变压器30中的二次侧线圈32的绕制方向相同，因此二次侧线圈32上的电压也会对辅助线圈33上的电压产生影响，当二次侧线圈32上的电压升高或降低时，辅助线圈33上的电压也会发生同方向的升高或降低；电压侦测电路34用于侦测到辅助线圈33上的电压是否高于第一预设电压，由于辅助线圈33与二次侧线圈32都绕制在变压器30的磁芯上；当二次侧线圈发生短路、二次侧线圈过热或过压等情况时，都有可能造成二次侧线圈的输出电压过大，同时也会使辅助线圈的电压过大，当辅助线圈的电压经过整流后的电压超过第一预设电压时，将使PWM控制电路切断开关电源一次侧的开关管，从而断开变压器一次侧电路的通路。

图10为本发明实施例开关电源系统的具体实施例一的电路图。如图10所示，本发明实施例开关电源系统中的电压侦测电路34由电阻R59和稳压二极管D10组成，稳压二极管D10用于侦测辅助电路的过压信号，R59用于抑制稳压二极管的漏电流；PWM控制电路35包括PWM控制芯片U1、电容C11和触发电路38，本发明实施例中的PWM控制芯片U1采用3843芯片，PWM控制芯片U1的接口3通过电容C11接模拟地AGND，PWM控制芯片U1的GND端口5接模拟地AGND，触发电路38包括电阻R50、电阻R53、电阻R55、电阻R57、二极管D8、三极管Q4、电容C18和电容器C21，三极管Q4为NPN型三极管，触发电路38与PWM控制芯片U1的接口7连接后，再连接接到VCC端，触发电路38还与PWM控制芯片U1的Vref端连接，其中，Vref端还连接有PWM控制芯片U1内部的基准电压电源，当开关电源正常工作时，触发电路38中的三极管Q4和二极管D8都处于关闭状态。

当发生反馈环路失效、二次侧线圈短路、二次侧线圈过热或开关电源二次侧的负载短路或过热等情况时，二次侧线圈的输出电压过大，同时辅助线圈的电压过大，整流后的电压过高将使电压侦测电路34中的稳压二极管D10导通，NPN型三极管Q4基极的电压从模拟地电压升高，处于高电平状态，三极管Q4将导通，三极管Q4导通之后，也使连接在三极管Q4的集电极和PWM控制电路35之间的二极管D8导通，这样触发电路38就将发送一过压信号给PWM控制芯片U1，PWM控制芯片U1的Vref端的电压降低，在本发明实施例中，Vref端的电压从5V降低到0V，PWM控制芯片U1的输出端OUT停止通过PWM控制芯片U1的接口6向开关管37输出PWM控制信号，开关管37接收不到PWM控制信号时，将断开变压器一次侧电路的通路，从而保护整个开关电源的安全。

本发明实施例中的开关电源安装上辅助线圈和侦测电路，在开关电源发生短路、过电压、过电流、温度过热或负载短路等情况下，开关电源的侦测电路能及时侦测出辅助线圈的电压过大，并迅速发送一过压信号给PWM控制电路使其及时切断开关电源一次侧电路的通路，保证了开关电源和负载等部件的安全。

本发明实施例开关电源系统的具体实施例二

图11为本发明实施例开关电源系统的具体实施例二的电路图。如图11所示，本发明实施例的开关电源系统中，开关电源的侦测电路电压包括稳压二极管D11和电阻R52，PWM控制电路中的触发电路40包括运算放大器U3、稳压二极管D11和电阻R54等部件，运算放大器U3的正输入端连接在R54和D11之间，负输入端连接基准电源U4，基准电源U4还连接电阻R50和电容器C25，运算放大器U3连接在基准电源U4与电阻R50之间，基准电源U4为运算放大器U3提供基准电压，电容器C25用于在稳压二极管D11导通时，滤去电流尖峰波，以保护基准电源U4和运算放大器的安全，触发电路40还包括电阻R49与电容器C24组成的负反馈环路，运算放大器U3的输出端与PWM控制芯片U1的Vref端连接。开关电源正常工作时，辅助线圈33的整流电压VCC处于正常范围内，稳压二极管D11不导通，运算放大器U3的正输入端上的电压为与模拟地的电压相等，为0V，基准电源U4的基准电压施加在运算放大器U3的负输入端上，PWM控制芯片U1的Vref端的电压处于正常工作状态，同时PWM控制电路控制的开关管也处于正常工作状态。

在二次侧线圈或负载发生过压、过热或短路的情况下，二次侧线圈32的电压将升高，同时也使辅助线圈33的电压升高。例如在反馈环路36失效时，反馈环路36无法对开关电源二次侧电路的电压进行取样分压后与第二预设电压的进行比较并生成反馈信号，反馈环路36无法对开关电源二次侧电路的电压进行取样分压后与第二预设电压的进行比较并生成反馈信号，当开关电源二次侧电路的电压升高时，PWM控制电路35也无法通过反馈信号来调整，可能导致开关电源二次侧电路的电压过高，同时也使辅助线圈33的电压超过第一预设电压；当变压器30的二次侧线圈32或负载R30发生短路时，负载R30上的电压降低，达不到负载正常工作所需要的电压，反馈环路36将对开关电源二次侧电路的电压进行取样分压后与第二预设电压的进行比较并生成反馈信号，然后将反馈信号发送到PWM控制电路35，PWM控制电路35根据反馈信号调整开关管37导通与截止的时间，提高开关电源一次侧电路输入的功率，提高二次侧线圈32的输出电压，同时也使辅助线圈33的电压升高，当二次侧线圈32的输出电压过高时，辅助线圈33整流后的电压将高于第一预设电压；当二次侧线圈32或负载R30的温度过高时，二次侧线圈32的电阻或负载R30的电阻增大，使负载R30上的电压达不到负载30上正常工作所需要的电压，为保证负载30正常工作，反馈环路36将对变压器30的输出电压进行取样分压后与由反馈环路中的基准电源芯片提供的第二预设电压进行比较，然后将比较结果生成反馈信号并反馈到PWM控制电路35中，接收到反馈信号后，PWM控制电路35将调整开关管37导通与截止的时间，提高开关电源一次侧电路输入的功率，以提高二次侧线圈32输出的电压，同时也使辅助线圈33的电压升高，当二次侧线圈32输出的电压过高时，辅助线圈33整流后的电压将高于第一预设电压。

辅助线圈整流后的电压高于第一预设电压时，电压侦测电路中的稳压二极管D11导通，辅助线圈33、电阻R52和电阻R54形成一电流回路，触发电路40中的运算放大器U3的正输入端上的电压由模拟地电压上升到电阻R52和电阻R54之间连接端口401处的电压，这时运算放大器U3输出信号由高电平信号反转为低电平信号，该低电平信号发送到PWM控制芯片U1的Vref端，使PWM控制芯片U1的Vref端的电压降低，PWM控制芯片U1的输出端OUT停止向开关管37输出PWM控制信号，开关管37在接收不到PWM控制信号的情况下断开变压器一次侧电路的通路，防止开关电源或负载被烧毁，从而保护整个开关电源系统的安全。

图12为本发明实施例开关电源系统的具体实施例二的保护过程流程图。如图12所示，并结合图11，本发明实施例开关电源系统的保护过程具体为：

步骤1201、电压侦测电路侦测辅助线圈上的电压。

辅助线圈33上整流后的电压处于正常范围时，电压侦测电路34上的稳压二极管D11电压处于关闭状态，电压侦测电路34上没有电流通过。

步骤1202、如果辅助线圈33整流后的电压高于第一预设电压，电压侦测电路34向PWM控制电路35发送过压信号。

辅助线圈33上整流后的电压高于第一预设电压，电压侦测电路34上的稳压二极管电压被导通，触发电路38将向PWM控制芯片U1输出一过压信号，例如可以给PWM控制芯片U1的Vref端输出一高电平作为过压信号。本发明实施例开关电源系统的具体实施例二中的触发电路40包括运算放大器U3、稳压二极管D11和电阻R54等部件。PWM控制电路上的触发电路40也可以为本发明实施例开关电源系统的具体实施例一中的触发电路，触发电路38包括电阻R50、电阻R53、电阻R55、电阻R57、二极管D8、三极管Q4、电容C18和电容器C21。

步骤1203、PWM控制电路停止向开关电源一次侧电路中的开关管输出PWM控制信号。

PWM控制电路35接收到过压信号，该过压信号可以是发送到PWM控制电路35的Vref端的高电平，这样PWM控制电路35将停止工作，而无法再向开关管输出PWM控制信号。

步骤1204、开关管断开向开关电源的变压器一次侧电路的通路。

由于开关管接收不到来自PWM控制电路35中的PWM控制信号，开关管将断开对变压器一次侧电路的通路，从而防止二次侧线圈32或负载等部件被烧毁，保护了开关电源系统的安全。

本发明实施例中开关电源系统，在开关电源安装上辅助线圈和侦测电路，在开关电源发生短路、过电压、过电流、温度过热或负载短路等情况下，能迅速切断开关电源一次侧电路的通路，保证了开关电源和负载等的安全；而且不需要分别安装过压保护线路、过流保护线路和过热保护线路，简化了开关电源系统，降低了生产成本，也提高了开关电源系统的安全性。

本发明实施例开关电源的保护方法的具体实施例

图13为本发明实施例开关电源保护方法的具体实施例的流程图。如图13所示，并结合本发明实施例开关电源和本发明实施例开关电源系统，本发明开关电源保护方法的具体步骤包括：

步骤1301、侦测变压器上的辅助线圈的电压。

辅助线圈与变压器中的二次侧线圈的绕制方向相同，当二次侧线圈上的电压升高或降低时，辅助线圈上的电压也会发生同方向的升高或降低；在电压侦测电路包括电阻和稳压二极管，与辅助线圈串联。

步骤1302、在辅助线圈上的电压高于第一预设电压时，触发电路发送过压信号到PWM控制电路。

当电压侦测电路侦测到辅助线圈上的电压高于第一预设电压时，电压侦测电路中稳压二极管将被导通，然后通过触发电路将该过压信号发送到PWM控制电路。触发电路可以包括三极管和二极管；三极管的基极接收所述高电平信号后导通，并使连接在三极管的集电极和PWM控制电路之间的二极管导通，导通后的二极管向PWM控制电路输出过压信号，该过压信号为一低电平；触发电路也可以包括基准电压和运算放大器，电压侦测电路与运算放大器的正输入端连接，基准电压与运算放大器的负输入端连接，运算放大器的正输入端接收到高电平信号后，向PWM控制电路输出过压信号，该过压信号为一低电平。

步骤1303、PWM控制电路接收到过压信号后关闭开关管，通知开关管切断变压器的一次侧电路的通路。

触发电路连接到PWM控制电路的Vref端，在开关电源正常工作时，PWM控制电路的Vref端连接的触发电路处于高电平状态，当电压侦测电路侦测到辅助线圈上的电压高于第一预设电压时，电压侦测电路中稳压二极管将被导通，触发电路将该过压信号发送到PWM控制电路触发电路，该过压信号为一低电平，当PWM控制电路的Vref端接收到低电平时，将停止向开关管发送PWM控制信号，开关管将切断变压器一次侧电路的通路，实现对开关电源的保护。

本发明实施例在变压器上绕制一辅助线圈和连接一侦测电路，当变压器二次侧电路在发生短路、过电压、过电流或温度过热等的情况下，辅助线圈的电压都将超过第一预设电压，这样侦测电路然后向PWM控制电路发出一过压信号，通知PWM控制电路停止向开关管输出PWM控制信号，开关管将及时断开变压器一次侧电路的通路，准确性高，保证了开关电源的安全使用。

最后应说明的是：以上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，其特征在于，包括：变压器、脉宽调制PWM控制电路、辅助线圈、电压侦测电路和触发电路；

所述辅助线圈绕制在所述变压器的一次侧上；

所述电压侦测电路分别与所述辅助线圈和所述触发电路连接，用于侦测所述辅助线圈的电压；

所述触发电路用于在所述电压侦测电路侦测到所述辅助线圈的电压高于第一预设电压时，向PWM控制电路输出过压信号；

所述PWM控制电路在接收到所述过压信号后，通知开关管切断所述变压器的一次侧电路的通路。

2、根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于：所述电压侦测电路包括稳压二极管，在所述辅助线圈的电压高于第一预设电压时，稳压二极管导通，向所述触发电路输出一高电平信号。

3、根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述触发电路包括：三极管和二极管；

所述三极管的基极接收所述高电平信号后导通，并使连接在所述三极管的集电极和所述PWM控制电路之间的所述二极管导通，导通后的所述二极管向PWM控制电路输出所述过压信号。

4、根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述触发电路包括：基准电压和运算放大器，所述电压侦测电路与所述运算放大器的正输入端连接，所述基准电压与所述运算放大器的负输入端连接；

所述运算放大器的正输入端接收到高电平信号后，向所述PWM控制电路输出所述过压信号。

5、根据权利要求1-4任意一项所述的开关电源，其特征在于还包括：

反馈环路，所述反馈环路用于将所述变压器输出电压进行取样分压后与第二预设电压进行比较，根据比较结果生成反馈信号，并反馈到所述PWM控制电路；

所述PWM控制电路根据所述反馈信号调整PWM控制信号的占空比。

6、一种开关电源系统，包括开关电源和负载，其特征在于，所述开关电源包括：变压器、PWM控制电路、辅助线圈、电压侦测电路和触发电路；

所述负载连接在所述变压器的二次侧上；

所述辅助线圈绕制在所述变压器的一次侧上；

所述电压侦测电路分别与所述辅助线圈和所述触发电路连接，用于侦测所述辅助线圈的电压；

所述触发电路用于在所述电压侦测电路侦测到所述辅助线圈的电压高于第一预设电压时，向PWM控制电路输出过压信号；

所述PWM控制电路用于在接收到所述过压信号后，通知开关管切断所述变压器的一次侧电路的通路。

7、根据权利要求6所述的开关电源系统，其特征在于：所述电压侦测电路包括稳压二极管，在所述辅助线圈的电压高于第一预设电压时，稳压二极管导通，向所述触发电路输出一高电平信号。

8、根据权利要求7所述的开关电源系统，其特征在于：所述触发电路包括：三极管和二极管；

所述三极管的基极接收所述高电平信号后导通，并使连接在所述三极管的集电极和所述PWM控制电路之间的所述二极管导通，导通后的所述二极管向PWM控制电路输出所述过压信号。

9、根据权利要求7所述的开关电源系统，其特征在于，所述触发电路包括：基准电压和运算放大器，所述电压侦测电路与所述运算放大器的正输入端连接，所述基准电压与所述运算放大器的负输入端连接；

所述运算放大器的正输入端接收到高电平信号后，向所述PWM控制电路输出所述辅助线圈的电压高于第一预设电压的过压信号。

10、一种开关电源的保护方法，其特征在于，包括：

侦测绕制在变压器上的辅助线圈的电压；

在所述辅助线圈上的电压高于第一预设电压时，触发电路发送过压信号到PWM控制电路；

所述PWM控制电路接收到所述过压信号后关闭PWM控制信号的输出，通知开关管切断所述变压器的一次侧电路的通路。

Images