CN102820645A - 高精度的过压保护电路及具有多路输出的开关电源电路 - Google Patents

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孙鹏
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Abstract

本发明提供了一种高精度的过压保护电路及具有多路输出的开关电源电路，过压保护电路包括：一光电耦合器、一三端可调分流基准源、至少一路分压电阻和二极管；光电耦合器的正极连接一路电压输出端的正极、负极连接三端可调分流基准源的阴极；每路分压电阻和二极管中，分压电阻包括至少两个电阻，电阻串联后连接于一路电压输出端的正负极之间，二极管的阳极连接于分压电阻之间、负极与三端可调分流基准源的参考脚连接；三端可调分流基准源的地端连接一路电压输出端的负极。本发明实施例提高了过压保护精度，当开关电源产品失效后，输出电压被钳位在安全电压内（或暂时关闭输出电压），不会造成终端设备损坏；而且多路输出时只需要一个TL431，成本更低、批量性生产更好，电路更为安全可靠。

Description

高精度的过压保护电路及具有多路输出的开关电源电路
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种高精度的过压保护电路及具有多路输出的开关电源电路。 
背景技术
传统的反激开关电源电路原理结构如图1所示，其包括：输入和电磁干扰抑制电路、整流滤波电路、变压器转换电路、开关控制电路、输出整流滤波电路、电压采样反馈电路、过压保护电路。其中，整流滤波电路连接输入和电磁干扰抑制电路，开关控制电路连接变压器转换电路的输入端，输出滤波电路连接变压器转换电路的输出端，电压采样反馈电路连接输出电压端；过压保护电路如图2中所示，+3.3V和+12V通过稳压管ZD1，ZD2连接到光电耦合器U5，反馈到开关控制电路的控制IC，开关控制电路的控制IC为初级U3控制芯片，是集成电路。 
其工作原理为: 当产品某个零件失效导致输出电压升高，升高电压达到稳压二极管ZD1和ZD2的击穿电压，使稳压二极管ZD1或ZD2导通，U5的光电二极管导通，反馈到初级的U3的第二脚，GATE关断输出的波形，使得输出电压稳定。注释：GND----接地，FB----反馈，RT----保护脚，Sense----电流检测，VDD----供电脚，GATE----驱动，HV—高压起机。 
上述传统的过压保护电路存在以下缺陷。 
1）因为稳压管的精度比较低一般是5%，而且温度特性比较差，所以这种过压保护电路会随着温度的变化稳压值变化很大，批量生产时过压保护的精度也比较差。 
2）多路输出的时候，需要多个稳压管，成本也会高一些，而且多路输出时每个稳压管都有泄漏电流，会造成过压的值的偏离会比较大。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度的过压保护电路及具有多路输出的开关电源电路，提高过压保护的精度和温度特性。 
本发明的另一目的在于提供一种高精度的过压保护电路及具有多路输出的开关电源电路，避免在多路输出的时候出现误动作，降低生产成本。 
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 
一种高精度的过压保护电路，包括：一光电耦合器、一三端可调分流基准源、至少一路分压电阻和二极管； 
所述光电耦合器的正极连接一路电压输出端的正极、负极连接所述三端可调分流基准源的阴极；每路分压电阻和二极管中，分压电阻包括至少两个第一电阻，所述第一电阻串联后连接于一路电压输出端的正极和负极之间，二极管的阳极连接于分压电阻之间、负极与三端可调分流基准源的参考脚连接；三端可调分流基准源的阳极连接于一路电压输出端的负极。
优选地，该过压保护电路中包括两路分压电阻和二极管；其中一路的分压电阻连接于12V电压输出端的正极和负极之间，另一路的分压电阻连接于3.3V电压输出端的正极和负极之间。 
优选地，所述光电耦合器的正极通过第二电阻与一路电压输出端的正极连接，光电耦合器的正极和负极之间还连接有第二电阻。 
优选地，所述三端可调分流基准源采用TL431芯片。 
一种具有多路输出的开关电源电路，包括开关控制电路和过压保护电路，所述开关控制电路包括控制IC，所述过压保护电路包括：一光电耦合器、一三端可调分流基准源、至少两路分压电阻和二极管； 
所述光电耦合器的正极连接一路电压输出端的正极、负极连接所述三端可调分流基准源的阴极、发射极连接所述控制IC的接地脚、集电极连接控制IC的反馈脚；每路分压电阻和二极管中，分压电阻包括至少两个第一电阻，所述第一电阻串联后连接于一路电压输出端的正极和负极之间，二极管的阳极连接于分压电阻之间、负极与三端可调分流基准源的参考脚连接；三端可调分流基准源的阳极连接一路电压输出端的负极。
优选地，所述过压保护电路包括两路分压电阻和二极管，其中一路的分压电阻连接于12V电压输出端的正极和负极之间，另一路的分压电阻连接于3.3V电压输出端的正极和负极之间。 
优选地，所述光电耦合器的正极通过第二电阻与一路电压输出端的正极连接，光电耦合器的正极和负极之间还连接有第二电阻。 
优选地，所述三端可调分流基准源采用TL431芯片。 
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果。 
本发明实施例提高了过压保护精度，当开关电源产品失效后，输出电压被钳位在安全电压内（或暂时关闭输出电压），不会造成终端设备损坏；而且多路输出时只需要一个TL431，使得成本更低、批量性生产更好，电路更为安全可靠。 
附图说明
图1是反激开关电源电路的原理结构图。 
图2是反激开关电源电路中传统的过压保护电路的具体原理图。 
图3是本发明实施例中反激开关电源电路的部分A的原理结构图，部分A示出了输入和电磁干扰抑制电路、整流滤波电路、变压器转换电路、开关控制电路。 
图4是本发明实施例中反激开关电源电路的部分B的原理结构图，部分B示出了输出整流滤波电路。 
图5是本发明实施例中反激开关电源电路的部分C的原理结构图，部分C示出了电压采样反馈电路和过压保护电路。 
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。 
结合图3至图5所示，本实施例中具有多路输出的开关电源电路包括：输入和电磁干扰抑制电路，整流滤波电路，变压器转换电路，开关控制电路，输出整流滤波电路，电压采样反馈电路，过压保护电路。 
整流滤波电路连接输入和电磁干扰抑制电路，开关控制电路连接变压器转换电路的输入端，输出滤波电路连接变压器转换电路的输出端，电压采样反馈电路连接输出整流滤波电路，过压保护电路的次级接输出电压、初极接开关控制电路的控制IC。 
如图3所示，开关控制电路的控制IC为集成电路U3，集成电路U3有8个引脚，分别是：GND脚、FB脚、RT脚、SENSE脚、VDD脚、GATE脚、HV脚。（注释：GND----接地，FB----反馈，RT----保护脚，Sense----电流检测，VDD----供电脚，GATE----驱动，HV—高压起机）。 
如图5所示，上述开关电源电路中的过压保护电路部分具体包括：光电耦合器U5，三端可调分流基准源U6（即TL431），二极管D4和D8，电阻R40、R41、R23、R42、R35和R36。 
光电耦合器U5的1脚为发光管的正极、2脚为负极、3脚为发射极、4脚为集电极；光电耦合器U5的1脚通过电阻R35接+12V，2脚接TL431的3脚，4脚接开关控制电路的控制IC即集成电路U3的FB脚，3脚接集成电路U3的GND脚。电阻R36连接于光电耦合器U5的1脚和2脚之间。 
电阻R40和电阻R41串联于一路输出的V+和V-（正负极）之间，二极管D4的阳极连接于电阻R40和电阻R41之间、阴极与TL431的1脚连接；电阻R23和电阻R42串联于另一路输出的V+和V-（正负极）之间，二极管D8的阳极连接于电阻R23和电阻R42之间、阴极与TL431的1脚连接。每一路的输出都通过电阻分压然后通过二极管接到TL431基准电压，TL431接到光电耦合器U5的下端，控制光电耦合器U5的开通和关断。 
工作原理：当产品某个零件失效导致输出电压升高，无论是哪一路的电压升高到U6（TL431）的基准导通电压，都会使TL431导通，通过光电耦合器U5反馈到初级的集成电路U3的2脚，U1内部就会锁定GATE，使GATE脚无输出，来关断开关管Q1，使整个产品无输出电压停止升高。故当零件失效异常解除后，产品恢复正常，不需要更换元件。TL431的精度非常高，可以达到0.4%，而且温度特性比较好，所以输出的过压保护精度比较好，多路输出由于是每一组电压通过电阻分压接到TL431，每一路电压之间完全没有影响，不会有任何误动作；而且只需要一个TL431，与多路输出时每一路都需要一个稳压管相比，价格也会便宜一点。 
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 (8)

1.一种高精度的过压保护电路，其特征在于，包括：一光电耦合器、一三端可调分流基准源、至少一路分压电阻和二极管；
所述光电耦合器的正极连接一路电压输出端的正极、负极连接所述三端可调分流基准源的阴极；每路分压电阻和二极管中，分压电阻包括至少两个第一电阻，所述第一电阻串联后连接于一路电压输出端的正极和负极之间，二极管的阳极连接于分压电阻之间、负极与三端可调分流基准源的参考脚连接；三端可调分流基准源的阳极连接于一路电压输出端的负极。
2.如权利要求1所述高精度的过压保护电路，其特征在于，该过压保护电路中包括两路分压电阻和二极管；其中一路的分压电阻连接于12V电压输出端的正极和负极之间，另一路的分压电阻连接于3.3V电压输出端的正极和负极之间。
3.如权利要求1所述高精度的过压保护电路，其特征在于，所述光电耦合器的正极通过第二电阻与一路电压输出端的正极连接，光电耦合器的正极和负极之间还连接有第二电阻。
4.如权利要求1至3任一所述高精度的过压保护电路，其特征在于，所述三端可调分流基准源采用TL431芯片。
5.一种具有多路输出的开关电源电路，包括开关控制电路和过压保护电路，所述开关控制电路包括控制IC，其特征在于，所述过压保护电路包括：一光电耦合器、一三端可调分流基准源、至少两路分压电阻和二极管；
所述光电耦合器的正极连接一路电压输出端的正极、负极连接所述三端可调分流基准源的阴极、发射极连接所述控制IC的接地脚、集电极连接控制IC的反馈脚；每路分压电阻和二极管中，分压电阻包括至少两个第一电阻，所述第一电阻串联后连接于一路电压输出端的正极和负极之间，二极管的阳极连接于分压电阻之间、负极与三端可调分流基准源的参考脚连接；三端可调分流基准源的地端连接于一路电压输出端的负极。
6.如权利要求5所述具有多路输出的开关电源电路，其特征在于，所述过压保护电路包括两路分压电阻和二极管，其中一路的分压电阻连接于12V电压输出端的正极和负极之间，另一路的分压电阻连接于3.3V电压输出端的正极和负极之间。
7.如权利要求5所述具有多路输出的开关电源电路，其特征在于，所述光电耦合器的正极通过第二电阻与一路电压输出端的正极连接，光电耦合器的正极和负极之间还连接有第二电阻。
8.如权利要求5至7任一所述具有多路输出的开关电源电路，其特征在于，所述三端可调分流基准源采用TL431芯片。
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