CN101877545B - 电源模块 - Google Patents

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Abstract

一种电源模块包括整流滤波单元、具有一反馈端的脉宽调制单元、电压变换单元、预设有一基准电压的取样比较单元及过压保护单元。整流滤波单元用于对来自交流电源输入的交流电进行整流和滤波以产生初级直流电，脉宽调制单元用于在反馈端为第一电平状态时提供脉冲电压，并在反馈端为第二电平状态时停止提供脉冲电压。电压变换单元基于脉冲电压将初级直流电变换为负载直流电。过压保护单元连接在取样比较单元与脉宽调制单元的反馈端之间，该取样比较单元用于对负载直流电进行取样以产生取样电压，并在取样电压值大于基准电压值时产生反馈信号，该过压保护单元根据该反馈信号将脉宽调制单元的反馈端锁定为第二电平状态。

Description

电源模块
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种电源模块。
背景技术
目前，电源模块通常会设置一个过压保护单元，以防止电源模块输出的电压过高而对连接于电源模块输出端的负载造成损坏，达到过压保护的目的。过压保护单元对电源模块输出的电压进行取样以产生取样电压，并将该取样电压值与其预先设置的基准电压值进行比较。当取样电压值大于基准电压值，即表示电源模块输出电压过高时，过压保护单元产生高电平信号，并传送低电平信号传送给电源模块中的脉宽调制单元的反馈端。因此，脉宽调制单元停止工作，从而电源模块停止输出电压给负载。
然而，如果造成过压的原因没有消除，当电源模块输出的电压再次过大时，该过大的输出电压会对连接于电源模块输出端的负载造成电压冲击，可能导致负载的损坏。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种可锁定电压输出的电源模块。
一种电源模块包括整流滤波单元、具有一反馈端的脉宽调制单元、电压变换单元、预设有一基准电压的取样比较单元及过压保护单元。整流滤波单元用于对来自交流电源输入的交流电进行整流和滤波以产生初级直流电，脉宽调制单元用于在反馈端为第一电平状态时提供脉冲电压，并在反馈端为第二电平状态时停止提供脉冲电压。电压变换单元基于脉冲电压将初级直流电变换为负载直流电。过压保护单元连接在取样比较单元与脉宽调制单元的反馈端之间，该取样比较单元用于对负载直流电进行取样以产生取样电压，并在取样电压值大于基准电压值时产生反馈信号，该过压保护单元包括过压保护电路、用于提供直流电压的辅助电路及锁定电路；该过压保护电路具有一输入端，该输入端与取样比较单元相连；该过压保护电路根据取样比较单元产生的反馈信号产生电平信号给锁定电路，该锁定电路根据该直流电压和反馈信号将脉宽调制单元的反馈端锁定为第二电平状态并将过压保护电路的输入端锁定为第三电平状态。
上述电源模块，由于采用了过压保护单元，当负载直流电过大，即对负载直流电取样产生的取样电压值大于基准电压值时，过压保护单元即将脉宽调制单元的反馈端锁定在第二电平状态，使脉宽调制单元停止提供脉冲电压，避免电源模块输出的电压对负载造成电压冲击而损坏。
附图说明
图1为一较佳实施方式的电源模块功能模块图。
图2为图1所示电源模块中过压保护单元的功能模块图。
图3为图1所示电源模块的局部电路图。
具体实施方式
如图1所示，其为一较佳实施方式的电源模块200功能模块图，电源模块200包括整流滤波单元210、脉宽调制单元220、电压变换单元230、取样比较单元240及过压保护单元250。
整流滤波单元210用于对来自交流电源100输入的交流电进行整流和滤波，以产生初级直流电。
脉宽调制单元220用于接收初级直流电而上电工作，并产生脉冲电压。脉宽调制单元220具有一反馈端221，当反馈端221处于第一电平状态时，脉宽调制单元正常工作以输出脉冲电压；当反馈端221处于第二电平状态时，脉宽调制单元200停止输出脉冲电压。在本实施方案中，第一电平状态为高电平状态，第二电平状态为低电平状态。
电压变换单元230基于脉冲电压将初级直流电变换为负载直流电。该负载直流电被提供给负载300作为工作电压。
取样比较单元240预先设置有一基准电压值。取样比较单元240用于对负载直流电进行取样，以产生取样电压，并将取样电压值与基准电压值进行比较。当取样电压值大于基准电压值时，取样比较单元240产生反馈信号给过压保护单元250，当取样电压值小于或等于基准电压值时，取样比较单元240不产生反馈信号给过压保护单元250。在本实施方案中，反馈信号为高电平信号。
过压保护单元250用于接收取样比较单元240的反馈信号，并输出电平信号给脉宽调制单元220的反馈端221。当过压保护单元250未接收到取样比较单元240传送的反馈信号即电源模块200输出没有过压现象时，脉宽调制单元220的反馈端221为第一电平状态，因此脉宽调制单元220正常输出脉冲电压给电压变换单元230，电压变换单元230输出负载直流电给负载300。
当过压保护单元250接收到取样比较单元240传送的反馈信号即电源模块200过压输出时，脉宽调制单元220的反馈端221变为第二电平状态，因此脉宽调制单元220停止输出脉冲电压给电压变换单元230，电压变换单元230停止输出负载直流电给负载300，达到过压保护目的。同时，过压保护单元250将脉宽调制单元220的反馈端221锁定在第二电平状态，从而达到了锁定电源模块200输出电压的目的。
请参阅图2，过压保护单元250包括过压保护电路251、辅助电路253及锁定电路254。
过压保护电路251具有一输入端252，其用于接收取样比较单元240产生的反馈信号。当输入端252接收到来自取样比较单元240输入的反馈信号时，即产生导通电平信号给锁定电路254，当输入端252未接收到来自取样比较单元240的反馈信号时，即不产生电平信号给锁定电路254。本实施方案中，导通电平信号为高电平信号。
辅助电路253用于提供直流电压给锁定电路254。
锁定电路254用于分别接收辅助电路253提供的直流电压和过压保护电路251产生的电平信号，以产生电平信号给脉宽调制单元220的反馈端221。当锁定电路254未接收到来自过压保护电路251输入的导通电平信号时，即产生第一电平信号给脉宽调制单元220的反馈端221。因此，脉宽调制单元220输出脉冲信号给电压变换单元230，电压变换单元230提供负载直流电给负载300。
当锁定电路254接收到来自过压保护电路251输入的导通电平信号时，即产生第二电平信号给脉宽调制单元220的反馈端221，同时将过压保护电路251的输入端252锁定在第三电平状态。因此，脉宽调制单元220停止输出脉冲信号给电压变换单元230，电压变换单元230停止提供负载直流电给负载300。在本实施方案中，第三电平状态为高电平状态。
由于过压保护电路250的输入端252被锁定在第三电平状态，过压保护电路251只能产生导通电平信号给锁定电路254，脉宽调制单元220反馈端221只能接收到第二电平信号，脉宽调制单元220停止输出脉冲信号给电压变换单元230，使得电压变换单元230停止提供负载直流电给负载300，达到了负载直流电过压时即锁定电源模块200输出电压的目的。
请参阅图3，过压保护电路251包括第一三极管Q1、第一分压电阻R1及第一滤波电容C1。第一三极管Q1的基极连接输入端252，集电极与锁定电路254连接，发射极接地。第一分压电阻R1及第一滤波电容C1并联连接于输入端252与地之间。在本实施方式中，第一三极管Q1为NPN双极结型晶体管。
锁定电路254包括第二三极管Q2、第二分压电阻R2及第二滤波电容C2。第二三极管Q2的集电极与过压保护电路251的输入端252相连，发射极分别连接于脉宽调制单元220的反馈端221和辅助电路253，基极与第一三极管Q 1的集电极连接。第二分压电阻R2及第二滤波电容C2并联连接于第二三极管Q2的发射极与基极之间，在本实施方式中，第二三极管Q2为PNP双极结型晶体管。
辅助电路253包括限流电阻R3和电压源VCC，电压源VCC通过限流电阻R3与第二三极管Q2的发射极相连。限流电阻R3的电阻值大于第二分压电阻R2的电阻值。
电源模块200的工作原理如下：
当电源模块200稳定工作时，取样比较单元240对电压变换单元230输出的负载直流电取样，当取样电压值小于或等于基准电压值，取样比较单元240输出低电平信号给过压保护单元250的输入端252，使得输入端252处于低电平状态。第一三极管Q1的基极为低电平电压，第一三极管Q1截止，这时，第二三极管Q2的基极与发射极相同为高电平电压，使得第二三极管Q2截止。电压源VCC通过限流电阻R3直接给脉宽调制单元220的反馈端221提供直流电压，因此脉宽调制单元220的反馈端221处于高电平电压状态，脉宽调制单元220输出脉冲电压，使得电压变换单元230输出直流电给负载300。
当电源模块200处于过压状态，即电压变换单元230输出的负载直流电压值过大时，取样比较单元240对负载直流电取样，其取样电压值将大于基准电压值。取样比较单元240输出高电平信号给过压保护电路251的输入端252，使得输入端252处于高电平状态。第一三极管Q1的基极为高电平电压，第一三极管Q1导通，第一三极管Q1的集电极电压Vc被拉低为低电平。这时，第二三极管Q2的基极与第一三极管Q1的集电极均为低电平电压，使得第二三极管Q2导通。电压源VCC通过限流电阻R3、第二分压电阻R2以及第一三极管Q 1的集电极和发射极接地。由于限流电阻R3的电阻值大于第二分压电阻R2的电阻值，因此第二分压电阻R2两端分得的电压值VR2较小，使得脉宽调制单元220的反馈端221处于低电平电压状态，脉宽调制单元220停止输出脉冲电压，从而电压变换单元230停止输出直流电给负载300，有效的防止了电压变换单元230产生的负载直流电过大对负载300造成损坏。
同时，输入端252通过第二三极管Q2的集电极和发射极、第二分压电阻R2以及第一三极管Q1的集电极和发射极接地。输入端252的电压值V252＝VQ2ce+VR2+VQ1ce，其中，VQ2ce为第二三极管Q2导通时其集电极和发射极之间的电压值，VR2为第二分压电阻R2对电压源VCC分压所得的电压值，VQ1ce为第一三极管Q1导通时其集电极和发射极之间的电压值。因此，输入端252的电压值V252将大于第一三极管Q1的导通电压值(注：硅管三极管的导通电压值为0.7)，也即输入端252被锁定为高电平电压状态，使得脉宽调制单元220的反馈端221被锁定保持在低电平电压状态，脉宽调制单元220停止输出脉冲电压，从而电压变换单元230停止输出负载直流电给负载300，达到了锁定电源模块200输出电压的目的。
上述电压变换单元、第一三极管Q1及第二三极管Q2是作为一个电子开关，其也可以采用其他类型的压控开关代替，如场效应管等。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种电源模块，其包括整流滤波单元、具有一反馈端的脉宽调制单元及电压变换单元，该整流滤波单元用于对来自交流电源输入的交流电进行整流和滤波以产生初级直流电，该脉宽调制单元在反馈端为第一电平状态时提供脉冲电压，并在反馈端为第二电平状态时停止提供脉冲电压，该电压变换单元基于脉冲电压将初级直流电变换为负载直流电，其特征在于：该电源模块还包括预设有一基准电压值的取样比较单元及过压保护单元，该过压保护单元连接在取样比较单元与脉宽调制单元的反馈端之间，该取样比较单元用于对负载直流电进行取样以产生取样电压，并在取样电压值大于基准电压值时产生反馈信号，该过压保护单元包括过压保护电路、用于提供直流电压的辅助电路及锁定电路；该过压保护电路具有一输入端，该输入端与取样比较单元相连；该过压保护电路根据取样比较单元产生的反馈信号产生电平信号给锁定电路，该锁定电路根据该直流电压和反馈信号将脉宽调制单元的反馈端锁定为第二电平状态并将过压保护电路的输入端锁定为第三电平状态。
2.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于：该第一电平状态和第三电平状态均为高电平状态，该第二电平状态为低电平状态，反馈信号为高电平电压信号。
3.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于：该过压保护电路包括第一三极管，该锁定电路包括第二三极管，该第一三极管基于取样比较单元产生的反馈信号导通并使得第二三极管导通，该第二三极管基于自身的导通使得第一三极管维持于导通状态。
4.如权利要求3所述的电源模块，其特征在于：该第一三极管的基极与该输入端连接，集电极与锁定电路连接，发射极接地。
5.如权利要求3所述的电源模块，其特征在于：该过压保护电路还包括第一分压电阻及第一滤波电容，该第一滤波电容的一端连接于第一三极管的基极与该输入端之间，另一端接地，该第一分压电阻的一端连接于第一三极管的基极与该输入端之间，另一端接地。
6.如权利要求3所述的电源模块，其特征在于：所述锁定电路还包括第二分压电阻，第二三极管的基极与第一三极管的集电极相连，发射极分别与辅助电路和脉宽调制单元的反馈端相连，集电极与该输入端连接，该第二分压电阻连接于第二三极管的基极和发射极之间。
7.如权利要求6所述的电源模块，其特征在于：该锁定电路还包括第二滤波电容，该第二滤波电容连接于第二三极管的基极和发射极之间。
8.如权利要求6所述的电源模块，其特征在于：该辅助电路包括限流电阻和电压源，该电压源通过限流电阻连接于第二三极管的发射极。
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