CN101872958B - 一种开关电源的输入电压欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开关电源的输入电压欠压保护电路，包括整流单元、第一电容、第一电阻、第二电阻、电压比较器、稳压管和NMOS管；整流单元的输入端连接交流电源；整流单元的输出端依次通过串联的第一电阻和第二电阻接地；整流单元的输出端通过第一电容接地；第一电阻和第二电阻的公共端连接电压比较器的反相输入端；电压比较器的正相输入端通过第三电阻连接整流单元的输出端，电压比较器的正相输入端通过稳压管接地；电压比较器的输出端连接NMOS管的栅极；NMOS管的源极接地，NMOS管的漏极连接PWM控制器的控制引脚。该欠压保护电路可以避免开关电源频繁地开启与关闭，从而提高开关电源的性能。

Description

一种开关电源的输入电压欠压保护电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种开关电源的输入电压欠压保护电路。

背景技术

开关电源是利用电力电子技术，控制开关管的开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般包括PWM控制器和开关管。其中，PWM控制器用来控制开关管的开通和关断，进而使开关电源有一个稳定的输出电压。

如果开关电源的输入电压低于欠压点电压时，欠压保护电路将禁止开关电源中的PWM控制器停止工作，从而开关电源将不会有输出电压。

现有的欠压保护电路，都是在开关电源的输入电压的主供电回路中加入电压比较器来控制PWM控制器的工作状态，从而实现开关电源的稳压输出。

当这种欠压保护电路应用在开关电源的输入电压为直流的场合时，电压比较器的输出很稳定，这样不会导致PWM控制器的工作状态的频繁切换，从而也不会使开关电源频繁地开启与关闭。

但是，当这种欠压保护电路应用在开关电源的输入电压为交流的场合时，由于主供电回路的电压波动很大，电压比较器输入信号很不稳定，这样将导致电压比较器的输出频繁翻转，从而使开关电源频繁地开启与关闭，影响开关电源的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种开关电源的输入电压欠压保护电路，能够避免电压比较器频繁地翻转。

本发明实施例提供一种开关电源的输入电压欠压保护电路，包括整流单元、第一电容、第一电阻、第二电阻、电压比较器、稳压管和NMOS管；

所述整流单元的输入端连接交流电源；

所述整流单元的输出端依次通过串联的第一电阻和第二电阻接地；

所述整流单元的输出端通过所述第一电容接地；

所述第一电阻和第二电阻的公共端连接所述电压比较器的反相输入端；

所述电压比较器的正相输入端通过第三电阻连接所述整流单元的输出端，所述电压比较器的正相输入端通过所述稳压管接地；

所述电压比较器的输出端连接所述NMOS管的栅极；

所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管的漏极连接PWM控制器的控制引脚。

优选地，还包括第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第一电阻和第二电阻的公共端通过所述第五电阻连接所述电压比较器的反相输入端；

所述电压比较器的正相输入端依次经过串联的第四电阻和第三电阻连接所述整流单元的输出端；

所述电压比较器的正相输入端依次经过串联的第四电阻和稳压管接地；

所述第六电阻连接在所述电压比较器的正相输入端和输出端之间。

优选地，还包括第七电阻；

所述电压比较器的输出端通过所述第七电阻连接所述NMOS管的栅极。

优选地，还包括第二电容；

所述电压比较器的电源端连接所述整流单元的输出端；

所述电压比较器的电源端通过所述第二电容接地。

优选地，还包括第二电容、第一稳压管和第八电阻；

所述整流单元的输出端依次经过串联的第八电阻和第一稳压管接地；

所述第八电阻和第一稳压管的公共端连接所述电压比较器的电源端；

所述电压比较器的电源端通过第二电容接地。

优选地，所述第一电容为容值大于或等于100μF的电解电容。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的开关电源的输入电压欠压保护电路没有直接在开关电源的输入电压的主供电回路中加入电压比较器来控制PWM控制器的工作状态，而是利用整流单元先将交流电整流为直流电，然后直流电经过由电阻和电容组成的充放电部分稳压以后作为电压比较器的反相输入端的电压。由于电阻和电容形成比较大的充放电时间常数，这样可以得到的电压是不受主供电回路的电压波动的影响，但是却与交流电源直接相关的一个相对稳定的电压。以这个相对稳定的电压作为电压比较器的反向输入端的信号，这样电压比较器不会因为主供电回路的电压的波动而频繁翻转。该欠压保护电路可以避免开关电源频繁地开启与关闭，从而提高开关电源的性能。

附图说明

图1是本发明提供的开关电源的输入电压欠压保护电路实施例一结构图；

图2是本发明提供的开关电源的输入电压欠压保护电路实施例二结构图；

图3是本发明提供的开关电源的输入电压欠压保护电路实施例三结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参见图1，该图为本发明提供的开关电源的输入电压欠压保护电路实施例一结构图。

本发明实施例提供一种开关电源的输入电压欠压保护电路，包括整流单元、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、电压比较器A1、稳压管D和NMOS管Q1。

所述整流单元的输入端连接交流电源AC24V。

所述整流单元的输出端依次通过串联的第一电阻R1和第二电阻R2接地。

所述整流单元的输出端通过所述第一电容C1接地。

所述整流单元具体可以由整流桥堆来实现，优选地可以选择由二极管组成的全波整流桥。

所述第一电阻R1和第二电阻R2的公共端连接所述电压比较器A1的反相输入端。

所述电压比较器A1的正相输入端通过第三电阻R3连接所述整流单元的输出端，所述电压比较器A1的正相输入端通过所述稳压管D接地。

所述电压比较器A1的输出端连接所述NMOS管Q1的栅极。

所述NMOS管Q1的源极接地，所述NMOS管Q1的漏极连接PWM控制器的控制引脚COMP。

下面结合图1所示的欠压保护电路详细说明其工作原理。

当接入交流电源以后，交流电压经过所述整流单元后在所述第一电容C1上形成纹波很小的直流电压AVCC。AVCC经过第一电阻R1和第二电阻R2分压以后作为电压比较器A1的反相输入信号VIN-。反相输入信号VIN-与AVCC成正比。稳压管D的电压作为电压比较器A1的正相输入信号VIN+，由于稳压管D上的电压是一个定值，因此，可以作为电压比较器A1的基准电压。

选择第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的阻值，以及稳压管D的稳压值，可以在电源正常供电情况下，电压比较器A1的反相输入信号VIN-大于同相输入信号VIN+，此时，电压比较器A1输出低电平，NMOS管Q1截止，PWM控制器的控制引脚COMP为高电平，因此，PWM控制器可以正常工作，从而开关电源有稳定的电压输出。

当交流电压不断下降时，如果电压比较器A1的反相输入信号VIN-小于同相输入信号VIN+，电压比较器A1翻转，输出高电平，该高电平大于NMOS管Q1的开启电压，NMOS管Q1导通。此时，PWM控制器的控制引脚COMP被拉低至低电平，PWM控制器停止工作，从而开关电源没有电压输出。

当电源电压一直低于欠压点电压时，电压比较器A1时钟输出高电平，PWM控制器停止工作，开关电源没有电压输出。当交流电压升高，电压比较器的反相输入信号VIN-也随之升高，当高于电压比较器的翻转电压时，PWM控制器又开始工作，开关电源有电压输出。

需要说明的是，其中第一电容可以选择一个大的电解电容，这样充放电时间常数可以较大。可以优选100μF以上的，耐压在50V以上的电解电容。第一电阻R1和第二电阻R2可以选择兆欧级的电阻。第三电阻R3可以选择几百K欧的电阻。

本发明提供的开关电源的输入电压欠压保护电路没有直接在开关电源的输入电压的主供电回路中加入电压比较器来控制PWM控制器的工作状态，而是利用整流单元先将交流电整流为直流电，然后直流电经过由电阻和电容组成的充放电部分稳压以后作为电压比较器的反相输入端的电压。由于电阻和电容形成比较大的充放电时间常数，这样可以得到电压是不受主供电回路的电压波动的影响，但是却与交流电源直接相关的一个相对稳定的电压。以这个相对稳定的电压作为电压比较器的反向输入端的信号，这样电压比较器不会因为主供电回路的电压的波动而频繁翻转。该欠压保护电路可以避免开关电源频繁地开启与关闭，从而可以提高开关电源的性能。

参见图2，该图为本发明提供的开关电源的输入电压欠压保护电路实施例二结构图。

本实施例提供的欠压保护电路还包括第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6。

所述第一电阻R1和第二电阻R2的公共端通过所述第五电阻R5连接所述电压比较器A1的反相输入端。

所述电压比较器A1的正相输入端依次经过串联的第四电阻R4和第三电阻R3连接所述整流单元的输出端。

所述电压比较器A1的正相输入端依次经过串联的第四电阻R4和稳压管D接地。

所述第六电阻R6连接在所述电压比较器A1的正相输入端和输出端之间。

第四电阻R4和第五电阻R5作为电压比较器A1的输入平衡电阻，第六电阻R6作为电压比较器A1的迟滞比较的反馈电阻。

当交流电压在欠压点电压的小范围内波动时，由第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6组成的迟滞回路，能有效避免电压比较器A1的频繁翻转。电压比较器A1的翻转门限宽度为R4*(VOH-VOL)/(R4+R6)。其中VOH为电压比较器A1输出的高电平电压，VOL为电压比较器A1输出的低电平电压。

第四电阻R4、第五电阻R5可以选择100欧的电阻，第六电阻R6可以选择100K欧的电阻。

本实施例提供的欠压保护电路还包括第七电阻R7。

所述电压比较器A1的输出端通过所述第七电阻R7连接所述NMOS管Q1的栅极。

第七电阻R7可以选择1K欧的电阻。

该欠压保护电路还包括第二电容C2。

所述电压比较器A1的电源端连接所述整流单元的输出端AVCC。

所述电压比较器A1的电源端通过所述第二电容C2接地。

本实施例提供的欠压保护电路，通过在电压比较器A1的外围设置迟滞回路，从而避免电压在欠压点电压的小范围内波动时，电压比较器A1频繁翻转。

本实施例中是用整流单元的输出端AVCC直接作为电压比较器的电源。

需要说明的是，当AVCC大于电压比较器A1的电源电压时，可以通过第一稳压管D1为电压比较器A1提供电源，参见图3所示。AVCC通过依次串联的第八电阻R8和第一稳压管D1接地。第八电阻R8和第一稳压管D1的公共端连接电压比较器A1的电源端，同时电压比较器A1的电源端通过第二电容C2接地。第八电阻R8用来分压。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种开关电源的输入电压欠压保护电路，其特征在于，包括整流单元、第一电容、第一电阻、第二电阻、电压比较器、稳压管和NMOS管；

所述整流单元的输入端连接交流电源；

所述整流单元的输出端依次通过串联的第一电阻和第二电阻接地；

所述整流单元的输出端通过所述第一电容接地；

所述第一电阻和第二电阻的公共端连接所述电压比较器的反相输入端；

所述电压比较器的正相输入端通过第三电阻连接所述整流单元的输出端，所述电压比较器的正相输入端通过所述稳压管接地；

所述电压比较器的输出端连接所述NMOS管的栅极；

所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管的漏极连接PWM控制器的控制引脚。

2.根据权利要求1所述的开关电源的输入电压欠压保护电路，其特征在于，还包括第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第一电阻和第二电阻的公共端通过所述第五电阻连接所述电压比较器的反相输入端；

所述电压比较器的正相输入端依次经过串联的第四电阻和第三电阻连接所述整流单元的输出端；

所述电压比较器的正相输入端依次经过串联的第四电阻和所述稳压管接地；

所述第六电阻连接在所述电压比较器的正相输入端和输出端之间。

3.根据权利要求1所述的开关电源的输入电压欠压保护电路，其特征在于，还包括第七电阻；

所述电压比较器的输出端通过所述第七电阻连接所述NMOS管的栅极。

4.根据权利要求1所述的开关电源的输入电压欠压保护电路，其特征在于，还包括第二电容；

所述电压比较器的电源端连接所述整流单元的输出端；

所述电压比较器的电源端通过所述第二电容接地。

5.根据权利要求1所述的开关电源的输入电压欠压保护电路，其特征在于，还包括第二电容、第一稳压管和第八电阻；

所述整流单元的输出端依次经过串联的第八电阻和第一稳压管接地；

所述第八电阻和第一稳压管的公共端连接所述电压比较器的电源端；

所述电压比较器的电源端通过第二电容接地。

6.根据权利要求1-5任一项所述的开关电源的输入电压欠压保护电路，其特征在于，所述第一电容为容值大于或等于100μF的电解电容。

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