CN101707350A - 一种过温保护电路及开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明适用于开关电源领域，提供了一种过温保护电路及开关电源电路；过温保护电路包括：可调分路调节器、开关管、限流电阻R4、限流电阻R6、偏置电阻R7、在第二电源VIN与地之间依次串联连接的分压电阻R1、温度传感器RT以及分压电阻R3。本发明提供的过温保护电路将温度传感器感应到的环境温度与设定的阈值温度进行比较，根据比较结果控制可调分路调节器的通断以及开关管的通断，输出过温保护控制信号从而实现过温迟滞保护；该电路结构简单、成本低、占用空间小；同时提高了保护温度的控制精度，便于调试。

Description

一种过温保护电路及开关电源电路

技术领域

本发明属于开关电源领域，尤其涉及一种过温保护电路及开关电源电路。

背景技术

图1示出了现有技术提供的过温保护电路的具体电路，为了便于说明，仅示出了与过温保护电路相关的部分；过温保护电路包括：比较电路U7、可调分路调节器U8以及一些电阻和电容；其中，电阻R11与电阻R12串联连接，电阻R11与电阻R12的串联连接端通过电容C11接地，电阻R11与电阻R12的串联连接端还通过电阻R13与比较电路U7中比较器A1的反向输入端-连接；电阻R11的非串联连接端连接至可调分路调节器U8的输出端，电阻R12的非串联连接端接地；电阻R16、电阻R17以及电阻R18依次串联连接在可调分路调节器U8的输出端与CTRL端之间，电阻R17和电阻R18的串联连接端连接至比较电路U7中比较器A1的输出端(即比较电路U7的第1脚)，电阻R16和电阻R17的串联连接端连接至比较电路U7中比较器A1的正向输入端+；可调分路调节器U8的地端接地，可调分路调节器U8的输入端通过电阻R14连接至电源VCC，可调分路调节器U8的输入端还通过电阻R15接地，可调分路调节器U8的输入端同时还连接至可调分路调节器U8的输出端；电容C12的一端连接至可调分路调节器U8的输出端，电容C12的另一端接地；比较电路U7的第8脚连接电源VCC。

现有的过温保护电路采用比较电路U7、可调分路调节器U8以及一些电阻和电容组成一个迟滞比较电路，产生一个有效电平并控制其它电路；由于采用了集成运算放大器组成的比较电路U7，因此整个电路的成本较高，占用空间大；同时由于集成运算放大器的输出电压精度差导致过温保护电路中的保护温度的精度不好控制，温度范围也不便于调试。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种过温保护电路，旨在解决现有的过温保护电路成本高、占用空间大、保护温度的精度不好控制以及温度范围不便于调试的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种过温保护电路，所述过温保护电路包括：可调分路调节器、开关管、限流电阻R4、限流电阻R6、偏置电阻R7、在第二电源VIN与地之间依次串联连接的分压电阻R1、温度传感器RT以及分压电阻R3；所述可调分路调节器的输入端连接至所述分压电阻R1与所述温度传感器RT的串联连接端，所述可调分路调节器的地端接地；所述限流电阻R4的一端连接至第一电源VCC，所述限流电阻R4的另一端连接至所述可调分路调节器的输出端；所述开关管的第一端连接至所述温度传感器RT与所述分压电阻R3的串联连接端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端通过所述限流电阻R6连接至所述可调分路调节器的输出端，所述开关管的控制端还通过所述偏置电阻R7接地；所述开关管的控制端用于控制所述开关管的第一端和第二端之间导通或关断。

其中，所述温度传感器RT为热敏电阻。

其中，所述开关管为三极管，所述三极管的基极通过所述限流电阻R6连接至所述可调分路调节器的输出端，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接至所述温度传感器RT与所述分压电阻R3的串联连接端。

其中，所述三极管为NPN型三极管。

其中，所述开关管为MOS管，所述MOS管的栅极通过限流电阻R6连接至可调分路调节器的输出端，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极连接至所述温度传感器RT与所述分压电阻R3的串联连接端。

其中，所述过温保护电路还包括：滤波电容C1，所述滤波电容C1的一端连接至所述温度传感器RT与所述分压电阻R3的串联连接端以及所述可调分路调节器的输入端，所述滤波电容C1的另一端接地。

其中，所述过温保护电路还包括：限流电阻R5，所述限流电阻R5的一端连接至所述可调分路调节器的输出端与限流电阻R4连接的连接端，所述限流电阻R5的另一端通过所述限流电阻R6连接至所述开关管的控制端。

其中，所述第一电源为低压电源，所述第二电源为直流电压。

其中，所述可调分路调节器为TL431芯片。

本发明实施例的目的还在于提供一种开关电源电路，所述开关电源电路包括上述过温保护电路。

本发明实施例提供的过温保护电路将温度传感器感应到的环境温度与设定的阈值温度进行比较，根据比较结果控制可调分路调节器的通断以及开关管的通断，输出过温保护控制信号从而实现过温迟滞保护；该电路结构简单、成本低、占用空间小；同时提高了保护温度的控制精度，便于调试。

附图说明

图1是现有技术提供的过温保护电路的电路图；

图2是本发明实施例提供的过温保护电路的电路图。

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。

本发明实施例提供的过温保护电路可以应用于开关电源等需要过温保护的用电设备中，特别应用于DC/DC电压转换电路、大电流的LED驱动电路以及开关电源电路中。图2示出了本发明实施例提供的过温保护电路的电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

过温保护电路包括：可调分路调节器U1、开关管11、限流电阻R4、限流电阻R6、偏置电阻R7、在第二电源VIN与地之间依次串联连接的分压电阻R1、温度传感器RT以及分压电阻R3；可调分路调节器U1的输入端连接至分压电阻R1与温度传感器RT的串联连接端S1，可调分路调节器U1的地端接地；限流电阻R4的一端连接至第一电源VCC，限流电阻R4的另一端连接至可调分路调节器U1的输出端；开关管11的第一端连接至温度传感器RT与分压电阻R3的串联连接端S2，开关管11的第二端接地，开关管11的控制端通过限流电阻R6连接至可调分路调节器U1的输出端，开关管11的控制端还通过偏置电阻R7接地；开关管11的控制端用于控制开关管11的第一端和第二端之间导通或关断.

其中，温度传感器RT可以为热敏电阻；热敏电阻是由半导体陶瓷材料组成，利用温度的变化来改变电阻的阻值；在本发明实施例中，温度传感器RT采用负温度系数(Negative Temperature Coeff1 Cient，NTC)热敏电阻，NTC热敏电阻是指随温度上升电阻阻值呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻；可以采用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺制成NTC热敏电阻；NTC热敏电阻的电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。

在本发明实施例中，可调分路调节器U1可以为三端的可调分路调节器，也可以为四端、五端、六端的可调分路调节器并联后引出三个端子。

在本发明实施例中，开关管可以为三极管Q1，其中，三极管Q1的基极通过限流电阻R6连接至可调分路调节器U1的输出端，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接至温度传感器RT与分压电阻R3的串联连接端S2。作为本发明的一个实施例，三极管Q1为NPN型三极管。

在本发明实施例中，开关管还可以为MOS管，其中，MOS管的栅极通过限流电阻R6连接至可调分路调节器U1的输出端，MOS管的源极接地，MOS管的漏极连接至温度传感器RT与分压电阻R3的串联连接端S2。

在本发明实施例中，开关管11还可以为可控硅、继电器等其他任何起开关作用的开关元件。

在本发明实施例中，过温保护电路还包括：滤波电容C1，滤波电容C1的一端连接至温度传感器RT与分压电阻R1的串联连接端S1以及可调分路调节器U1的输入端，滤波电容C1的另一端接地。

在本发明实施例中，过温保护电路还包括：限流电阻R5，限流电阻R5的一端连接至可调分路调节器U1的输出端，限流电阻R5的另一端通过限流电阻R6连接至开关管11的控制端。

在本发明实施例中，第一电源VCC可以为低压电源，第二电源VIN可以为直流电压或交流经整流滤波后的电压。

在本发明实施例中，可调分路调节器U1可以为TL431芯片。可调分路调节器U1的基准电压可以为1.25V或2.5V。

为了更进一步的说明本发明实施例提供的过温保护电路，现结合图2详述其工作原理如下，为了便于说明，需要过温保护的电子设备以开关电源电路为例，温度传感器RT以热敏电阻为例，开关管11以三极管Q1为例：

通电后，当热敏电阻RT感应的环境温度T低于设定的第一阈值温度Ton时，取消对开关电源电路的过温保护，开关电源电路开始正常工作；当热敏电阻RT感应的环境温度T高于设定的第二阈值温度Toff时，开关电源电路受保护，开关电源电路停止工作。当开关电源电路正常工作时，环境温度T小于第二阈值温度Toff，且第一阈值温度Ton小于第二阈值温度Toff。

当设备正常无故障，在常温下工作时，通电后，开始工作，环境温度T从常温逐渐上升，热敏电阻RT的阻值逐渐变小，直到环境温度T稳定，且T＜Toff，可调分路调节器U1的参考电平端Vref的电压大于2.5V，可调分路调节器U1导通，过温保护控制信号输出端CTRL是低电平，三极管Q1不导通，2.5V＜Vref＝VCC×(RT+R3)/(R1+RT+R3)，开关电源电路不被过温保护.当开关电源电路工作功耗过大，或环境温度T出现异常，环境温度T上升，热敏电阻RT的阻值逐渐变小，当环境温度T等于第二阈值温度Toff，2.5V＝Vref＝VCC×(RT+R3)/(R1+RT+R3)，可调分路调节器U1关断，过温保护控制信号输出端CTRL是高电平，三极管Q1导通，2.5V＞Vref＝VCC×RT/(R1+RT)，开关电源电路被过温保护.开关电源电路被保护后，环境温度T从第二阈值温度Toff开始降低，热敏电阻RT的阻值逐渐变大，当环境温度T降到一定值(即第一阈值温度Ton)时，2.5V＝Vref＝VIN×RT/(R1+RT)，可调分路调节器U1导通，过温保护控制信号输出端CTRL是低电平，三极管Q1关断，2.5V＜Vref＝VIN×(RT+R3)/(R1+RT+R3)，开关电源电路取消保护.

相比于现有技术，本发明实施例提供的过温保护电路将温度传感器感应到的环境温度与设定的阈值温度进行比较，根据比较结果控制可调分路调节器的通断以及开关管的通断，输出过温保护控制信号从而实现过温迟滞保护；该电路结构简单、且通过采用精度高的TL431以及电阻提高了保护温度的控制精度，便于调试；同时采用了常见开关管三极管，故降低了成本，减小了整个电路的占用空间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种过温保护电路，其特征在于，所述过温保护电路包括：

可调分路调节器、开关管、限流电阻R4、限流电阻R6、偏置电阻R7、在第二电源与地之间依次串联连接的分压电阻R1、温度传感器RT以及分压电阻R3；

所述可调分路调节器的输入端连接至所述分压电阻R1与所述温度传感器RT的串联连接端，所述可调分路调节器的地端接地；

所述限流电阻R4的一端连接至第一电源，所述限流电阻R4的另一端连接至所述可调分路调节器的输出端；

所述开关管的第一端连接至所述温度传感器RT与所述分压电阻R3的串联连接端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的控制端通过所述限流电阻R6连接至所述可调分路调节器的输出端，所述开关管的控制端还通过所述偏置电阻R7接地；所述开关管的控制端用于控制所述开关管的第一端和第二端之间导通或关断。

2.如权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述温度传感器RT为热敏电阻。

3.如权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述开关管为三极管，所述三极管的基极通过所述限流电阻R6连接至所述可调分路调节器的输出端，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接至所述温度传感器RT与所述分压电阻R3的串联连接端。

4.如权利要求3所述的过温保护电路，其特征在于，所述三极管为NPN型三极管。

5.如权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述开关管为MOS管，所述MOS管的栅极通过限流电阻R6连接至所述可调分路调节器的输出端，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极连接至所述温度传感器RT与所述分压电阻R3的串联连接端。

6.如权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述过温保护电路还包括：滤波电容C1，所述滤波电容C1的一端连接至所述温度传感器RT与所述分压电阻R3的串联连接端以及所述可调分路调节器的输入端，所述滤波电容C1的另一端接地。

7.如权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述过温保护电路还包括：限流电阻R5，所述限流电阻R5的一端连接至所述可调分路调节器的输出端与限流电阻R4连接的连接端，所述限流电阻R5的另一端通过所述限流电阻R6连接至所述开关管的控制端。

8.如权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述第一电源为低压电源，所述第二电源为直流电压。

9.如权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述可调分路调节器为TL431芯片。

10.一种开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路包括权利要求1-9任一项所述的过温保护电路。

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