CN103474954A - 一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路 - Google Patents

一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路 Download PDF

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Abstract

一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路,它包括连接在电源电路中的欠压保护电路、过压保护电路和输出控制电路,欠压保护电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、三极管Q1、稳压二极管DZ1和TLV431芯片U1组成,过压保护电路由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C3、电容C4、三极管Q2、稳压二极管DZ2、稳压二极管DZ3和TLV431芯片U2组成,输出控制电路由电阻R11、电容C5、MOS晶体管Q3和二极管D1组成。本发明采用TLV431做为基准,不仅能够对供电电源进行过压和欠压保护,而且功耗低、精度高和反应速度快。

Description

一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路
技术领域
本发明涉及一种电子电路,具体地说是一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路,属于开关电源电压保护技术领域。
背景技术
开关电源的供电电压低于或者高于正常工作电压一定值时,都可能导致电源无法正常工作甚至损坏。为了解决上述问题,人们设计了过压、欠压保护电路,目前常用的过压及欠压保护电路是使用继电器由另一个辅助电源供电来控制其通断达到保护的目的。继电器反应速度慢,且需要另外提供一个电源来给继电器供电,这样不仅导致功耗增加,而且辅助电源的保护也是一个问题。
发明内容
针对上述不足,本发明提供了一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路,其不仅能够对供电电源进行过压、欠压保护,而且功耗低、精度高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路,包括连接在电源电路中的欠压保护电路、过压保护电路和输出控制电路,其特征是,所述欠压保护电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、三极管Q1、稳压二极管DZ1和第一三端可调分流基准源U1组成,所述过压保护电路由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C3、电容C4、三极管Q2、稳压二极管DZ2、稳压二极管DZ3和第二三端可调分流基准源U2组成,所述输出控制电路由电阻R11、电容C5、晶体管Q3和二极管D1组成;
其中,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R7和电阻R8的一端与电源电路的正极连接,所述电阻R1的另一端与电阻R4的一端、电阻R5的一端、电容C1的一端、电容C2的一端和第一三端可调分流基准源U1的参考极连接,所述电阻R2的另一端与电容C1的另一端、第一三端可调分流基准源U1的阴极和稳压二极管DZ1的负极连接,所述电阻R3的另一端与电阻R4的另一端、三极管Q1的集电极和晶体管Q3的栅极连接,所述三极管Q1的基极与稳压二极管DZ1的正极连接,所述三极管Q1的发射极与电容C2的另一端、电阻R5的另一端、第一三端可调分流基准源U1的阳极、晶体管Q3的源极和电容C5的一端连接并接地,所述电阻R6的另一端与电阻R9的一端、电阻R10的一端、电容C3的一端、电容C4的一端和第二三端可调分流基准源U2的参考极连接,所述电阻R7的另一端与电容C3的另一端、第二三端可调分流基准源U2的阴极、稳压二极管DZ2的负极和晶体管Q3的栅极连接,所述电阻R8的另一端与电阻R9的另一端、三极管Q2的集电极和稳压二极管DZ3的负极连接,所述三极管Q2的基极与稳压二极管DZ2的正极连接,所述三极管Q2的发射极与电容C4的另一端、电阻R10的另一端、第二三端可调分流基准源U2的阳极、稳压二极管DZ3的正极和电源电路输入端负极连接并接地,所述电容C5的另一端与电阻R11的一端和二极管的负极连接,所述晶体管Q3的漏极与电阻R11的另一端和二极管的正极和电源电路输出端负极连接。
优选地,所述的第一三端可调分流基准源U1和第二三端可调分流基准源U2均采用TLV431芯片。
优选地,所述的三极管Q1和三极管Q2均采用NPN型三极管。
优选地,所述的晶体管Q3采用N型MOS晶体管。
本发明具有以下突出的有益效果:采用上述结构后,本发明采用TLV431基准源芯片做为保护电路的基准,无需外部电源供电,从电源电路的输入端汲取极微小的电流即可为自身电路进行供电,其不仅能够对供电电源进行过压和欠压保护,而且具有功耗低、精度高和反应速度快的特点。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1是本发明的原理电路图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路,它包括连接在电源电路中的欠压保护电路、过压保护电路和输出控制电路,所述欠压保护电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、NPN型三极管Q1、稳压二极管DZ1和TLV431芯片U1组成,所述过压保护电路由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C3、电容C4、NPN型三极管Q2、稳压二极管DZ2、稳压二极管DZ3和TLV431芯片U2组成,所述输出控制电路由电阻R11、电容C5、N型MOS晶体管Q3和二极管D1组成。
其中,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R7和电阻R8的一端与电源电路的正极连接,所述电阻R1的另一端与电阻R4的一端、电阻R5的一端、电容C1的一端、电容C2的一端和TLV431芯片U1的参考极连接,所述电阻R2的另一端与电容C1的另一端、TLV431芯片U1的阴极和稳压二极管DZ1的负极连接,所述电阻R3的另一端与电阻R4的另一端、NPN型三极管Q1的集电极和N型MOS晶体管Q3的栅极连接,所述NPN型三极管Q1的基极与稳压二极管DZ1的正极连接,所述NPN型三极管Q1的发射极与电容C2的另一端、电阻R5的另一端、TLV431芯片U1的阳极、N型MOS晶体管Q3的源极和电容C5的一端连接并接地,所述电阻R6的另一端与电阻R9的一端、电阻R10的一端、电容C3的一端、电容C4的一端和TLV431芯片U2的参考极连接,所述电阻R7的另一端与电容C3的另一端、TLV431芯片U2的阴极、稳压二极管DZ2的负极和N型MOS晶体管Q3的栅极连接,所述电阻R8的另一端与电阻R9的另一端、NPN型三极管Q2的集电极和稳压二极管DZ3的负极连接,所述NPN型三极管Q2的基极与稳压二极管DZ2的正极连接,所述NPN型三极管Q2的发射极与电容C4的另一端、电阻R10的另一端、TLV431芯片U2的阳极、稳压二极管DZ3的正极和电源电路输入端负极连接并接地,所述电容C5的另一端与电阻R11的一端和二极管的负极连接,所述N型MOS晶体管Q3的漏极与电阻R11的另一端和二极管的正极和电源电路输出端负极连接。
本发明所述的过压及欠压保护电路接在开关电源的整流器之后,滤波电容之前,用以保护包括滤波电容在内的后级电路。本发明的欠压保护机制是,经整流器输出的电压若低于设定值时,TL43芯片U1阴极电位上升,升到使NPN型三极管Q1导通的时侯,电路状态翻转,NPN型三极管Q1饱和,将N型MOS晶体管Q3的栅极电位拉到很低,N型MOS晶体管Q3断开,后级电路得不到供电。这个电路类似于施密特电路,有一定的回差,因此NPN型三极管Q1只会工作在两种状态,一是饱和状态,二是完全关断状态,这样就避免了N型MOS晶体管Q3工作在非开关状态造成的损耗。类似的,本发明的过压保护电路的机制是,当经整流器输出的电压高于设定值时,电路的状态发生翻转,TL43芯片U2的阴极电位被拉低,从而关断N型MOS晶体管Q3,达到保护的目的。
本发明在电路中使用了TLV431,而不是使用普通的TL431,这是由于TL431的静态阴极电流要求在1mA以上才能正常工作,而TLV431(安森美,on_semi)只需要55uA,这样可以把偏置电阻R2、R7取的很大,从而大大降低保护电路本身的功耗,而且,TLV431是精密的基准源,可以精准地设置过压和欠压保护点。欠压保护点的值由R1、R5、R4、DZ2的稳压值、NPN型三极管Q2的B-E结的压降和TLV431芯片U1的基准值来决定;过压保护点的值由R6、R9、R10、稳压二极管DZ3的稳压值和TLV431芯片U2的基准值来决定。
虽然稳压二极管DZ2和稳压二极管DZ3的离散性也会影响到本发明过压和欠压保护点的值,但计算表明,其影响相对于TLV431的基准电压产生的影响要小的多。由于偏置电阻都是兆欧极的,所以本电路的功耗极小,经计算,在220V输入的时侯只有0.15W左右。
以上所述只是本发明的优选实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路,包括连接在电源电路中的欠压保护电路、过压保护电路和输出控制电路,其特征是,所述欠压保护电路由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、三极管Q1、稳压二极管DZ1和第一三端可调分流基准源U1组成,所述过压保护电路由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C3、电容C4、三极管Q2、稳压二极管DZ2、稳压二极管DZ3和第二三端可调分流基准源U2组成,所述输出控制电路由电阻R11、电容C5、晶体管Q3和二极管D1组成;
其中,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R7和电阻R8的一端与电源电路的正极连接,所述电阻R1的另一端与电阻R4的一端、电阻R5的一端、电容C1的一端、电容C2的一端和第一三端可调分流基准源U1的参考极连接,所述电阻R2的另一端与电容C1的另一端、第一三端可调分流基准源U1的阴极和稳压二极管DZ1的负极连接,所述电阻R3的另一端与电阻R4的另一端、三极管Q1的集电极和晶体管Q3的栅极连接,所述三极管Q1的基极与稳压二极管DZ1的正极连接,所述三极管Q1的发射极与电容C2的另一端、电阻R5的另一端、第一三端可调分流基准源U1的阳极、晶体管Q3的源极和电容C5的一端连接并接地,所述电阻R6的另一端与电阻R9的一端、电阻R10的一端、电容C3的一端、电容C4的一端和第二三端可调分流基准源U2的参考极连接,所述电阻R7的另一端与电容C3的另一端、第二三端可调分流基准源U2的阴极、稳压二极管DZ2的负极和晶体管Q3的栅极连接,所述电阻R8的另一端与电阻R9的另一端、三极管Q2的集电极和稳压二极管DZ3的负极连接,所述三极管Q2的基极与稳压二极管DZ2的正极连接,所述三极管Q2的发射极与电容C4的另一端、电阻R10的另一端、第二三端可调分流基准源U2的阳极、稳压二极管DZ3的正极和电源电路输入端负极连接并接地,所述电容C5的另一端与电阻R11的一端和二极管D1的负极连接,所述晶体管Q3的漏极与电阻R11的另一端和二极管D1的正极和电源电路输出端负极连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路,其特征是,所述的第一三端可调分流基准源U1和第二三端可调分流基准源U2均采用TLV431芯片。
3.根据权利要求1所述的一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路,其特征是,所述的三极管Q1和三极管Q2均采用NPN型三极管。
4.根据权利要求1所述的一种基于三端可调分流基准源的过压及欠压保护电路,其特征是,所述的晶体管Q3采用N型MOS晶体管。
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