CN103474963A - 开关电源输出过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开关电源输出过压保护电路，所述开关电源输出过压保护电路包括：第一电阻，稳压管，光电耦合器；所述第一电阻一端接入所述开关电源的输出端采样电压；所述稳压管的一端与所述第一电阻的另一端相连，在所述采样电压超出预设值时导通；所述光电耦合器的输入端与所述稳压管的另一端相连，输出端与所述开关电源的输入开关控制器相连，控制所述输入开关控制器在所述采样电压超出预设值时切断所述开关电源的供电。本发明所述的电路不但能够实现输出端过压保护，而且结构简单，成本低，易于实现，相对于现有技术中的比较器/运放+光耦方案，省略了一个电压基准源，而且稳压管比比较器/运放成本低。

Description

开关电源输出过压保护电路

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种过压保护电路，特别是涉及一种开关电源输出过压保护电路。

背景技术

随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源。开关电源由于其小型轻便的特点相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。

目前，开关电源的控制IC（integrated circuit，集成电路）中，特别是峰值电流控制模式的控制IC中，IC自身通过初级电感电流检测都具有过载保护功能，但对输出电压过压就不具备保护功能，需要外接其他电路来实现这个功能。

在现有的技术方案中，很多输出过压保护都是通过“比较器/运放+光耦”来实现，即通过“比较器/运放”对输出电压的采样，然后和参考基准电压进行比较，当超过基准电压后，比较器输出高电平，使光耦导通，从而把IC供电切断，使IC停止工作。在要求过压点不是很严格的地方也有采用初级绕阻过压检测，然后把IC电源脚接地的方案。目前比较广泛采用的输出过压保护方案是：比较器/运放+光耦。该方案虽然能对输出电压进行准确的过压保护，但其需要一个稳定的基准电压，这就需要一个TL431之类的元件，这就增加了成本，电路相对复杂，经济成本较高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种开关电源输出过压保护电路，用于解决现有技术中输出过压保护电路复杂、成本高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种开关电源输出过压保护电路。

所述开关电源输出过压保护电路包括：第一电阻，稳压管，光电耦合器；所述第一电阻一端接入所述开关电源的输出端采样电压；所述稳压管的一端与所述第一电阻的另一端相连，在所述采样电压超出预设值时导通；所述光电耦合器的输入端与所述稳压管的另一端相连，输出端与所述开关电源的输入开关控制器相连，控制所述输入开关控制器在所述采样电压超出预设值时切断所述开关电源的供电。

优选地，所述稳压管为工作电流为3mA～5mA的稳压管。

优选地，所述输入开关控制器为能够实现电流导通和截止的三极管。

优选地，所述光电耦合器的输出端包括发射极和集电极，所述光电耦合器的发射极通过一MOS管与所述三极管的基极相连，所述光电耦合器的集电极与所述三极管的集电极相连，控制三极管的导通和截止。

优选地，所述光电耦合器的发射极通过一第二电阻与所述MOS管的栅极相连。

优选地，所述MOS管为N沟道MOS管。

优选地，所述三极管的基极和集电极之间连接有第三电阻。

优选地，所述光电耦合器的输入端为光电耦合器中发光二极管的正极，发光二极管的负极接地。

如上所述，本发明所述的开关电源输出过压保护电路，具有以下有益效果：

本发明所述的电路不但能够实现输出端过压保护，而且结构简单，成本低，易于实现，相对于现有技术中的比较器/运放+光耦方案，省略了一个电压基准源，而且稳压管比比较器/运放成本低。

附图说明

图1为本发明实施例一所述的开关电源输出过压保护电路的结构示意图。

图2为本发明实施例二所述的开关电源输出过压保护电路的结构示意图。

元件标号说明

101    第一电阻

102    稳压管

103    光电耦合器

104    输入开关控制器

105    MOS管

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。

实施例一

本实施例提供一种开关电源输出过压保护电路，如图1所示，该开关电源输出过压保护电路包括：第一电阻101，稳压管102，光电耦合器103。

所述第一电阻101的一端接入所述开关电源的输出端采样电压。

所述稳压管102的一端与所述第一电阻101的另一端相连，在所述采样电压超出预设值时导通。稳压管稳压需要通过稳压管的电流一定要大于3mA，这样稳压管才能在比较理想的状态下工作，考虑到光耦的性能，通过稳压管的电流设定在5mA会较理想。所以优选地，所述稳压管可以为工作电流为3mA～5mA的稳压管。但本发明的保护范围不限于所述稳压管的工作电流，凡是能够实现本发明目的的稳压管都包括在本发明的保护范围内。

所述光电耦合器103的输入端与所述稳压管102的另一端相连，光电耦合器103的输出端与所述开关电源的输入开关控制器104相连，控制所述输入开关控制器在所述采样电压超出预设值时切断所述开关电源的供电。进一步，所述输入开关控制器为能够实现电流导通和截止的三极管。更进一步，所述三极管的基极和集电极之间连接有第三电阻。

光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。所以进一步，所述光电耦合器103的输出端包括发射极和集电极，所述光电耦合器103的发射极通过一MOS管105与所述三极管（即输入开关控制器104）的基极相连，所述光电耦合器103的集电极与所述三极管的集电极相连，控制三极管的导通和截止。所述光电耦合器的输入端为光电耦合器中发光二极管的正极，发光二极管的负极接地。更进一步，所述光电耦合器103的发射极通过一第二电阻与所述MOS管的栅极相连。

本发明主要解决的问题是当开关电源输出过压时，停止开关电源工作，保护开关电源和负载不损坏。

本发明通过一个稳压管和光耦连接在开关电源的输出电压端，在输出电压没有超过设定的电压值时，输入开关控制器导通，给IC供电，开关电源正常工作；一旦输出电压超过设定值，稳压管102导通，从而使光电耦合器103导通，进而使MOS管导通，把输入开关控制器的基极接地，从而使输入开关控制器截止，IC供电切断，开关电源停止工作，保护负载，实现了输出电压的过压保护。

本发明所述的电路不但能够实现输出端过压保护，而且结构简单，成本低，易于实现，相对于现有技术中的比较器/运放+光耦方案，省略了一个电压基准源，而且稳压管比比较器/运放成本低。

实施例二

本实施例提供一种开关电源输出过压保护电路，如图2所示，其与实施例一的区别在于，将实施例一应用于一种具体开关电源中，该开关电源输出过压保护电路包括：第一电阻（即R6）101，稳压管（即Z1）102，光电耦合器（即U1）103。

所述第一电阻（即R6）101的一端接入所述开关电源的输出端采样电压。

所述稳压管（即Z1）102的一端与所述第一电阻（即R6）101的另一端相连，在所述采样电压超出预设值时导通。

所述光电耦合器（即U1）103的输入端RED与所述稳压管（即Z1）102的另一端相连，光电耦合器（即U1）103的输出端与所述开关电源的输入开关控制器Q2 104相连，控制所述输入开关控制器Q2在所述采样电压超出预设值时切断所述开关电源的供电。进一步，所述输入开关控制器Q2为能够实现电流导通和截止的三极管。更进一步，所述三极管Q2的基极和集电极之间连接有第三电阻R2。所述光电耦合器（即U1）103的输出端包括发射极GREEN和集电极WHITE，所述光电耦合器（即U1）103的发射极GREEN通过一MOS管Q3 105与所述三极管Q2的基极相连，所述光电耦合器（即U1）103的集电极WHITE与所述三极管Q2的集电极相连，控制三极管Q2的导通和截止。所述光电耦合器U1的输入端为光电耦合器U1中发光二极管的正极RED，发光二极管的负极BLACK接地。所述光电耦合器（简称光耦）U1的发射极GREEN通过一第二电阻R5与所述MOS管Q3的栅极相连。所述MOS管Q3为N沟道MOS管。

本实施例通过一个电阻R6接到开关电源输出端的采样电压，电阻R6的另一端接至稳压管Z1，稳压管Z1的另一端接到光耦U1的发光二极管的输入端RED，发光二极管的另一端接地。光耦U1的输出端与所述三级管Q2的基极相连，控制所述三极管Q2在所述采样电压（即开关电源的输出电压）超出预设值时切断所述开关电源的供电。

本实施例的电路工作原理为：在输出电压没有超过设定的电压值时，Q2导通，给IC供电，电源正常工作；一旦输出电压超过设定值，稳压管Z1导通，从而使光耦U1导通，U1导通从而使Q3导通，把Q2的基极接地，从而使Q2截止，IC供电切断，电源停止工作，保护负载。

本发明实现效果的关键点在于要正确选择电阻R6和稳压管，只有正确的选择这两个器件的参数，电路才能正常的工作。

本发明的优点在于：电路简单，经济成本低，易于实现。与目前广泛应用的比较器+光耦方案，省略了一个电压基准源，稳压管又比比较器/运放便宜，所以总的成本会有所下降，利于生产。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种开关电源输出过压保护电路，其特征在于，所述开关电源输出过压保护电路包括：

第一电阻，一端接入所述开关电源的输出端采样电压；

稳压管，一端与所述第一电阻的另一端相连，在所述采样电压超出预设值时导通；

光电耦合器，输入端与所述稳压管的另一端相连，输出端与所述开关电源的输入开关控制器相连，控制所述输入开关控制器在所述采样电压超出预设值时切断所述开关电源的供电。

2.根据权利要求1所述的开关电源输出过压保护电路，其特征在于：所述稳压管为工作电流为3mA～5mA的稳压管。

3.根据权利要求1所述的开关电源输出过压保护电路，其特征在于：所述输入开关控制器为能够实现电流导通和截止的三极管。

4.根据权利要求3所述的开关电源输出过压保护电路，其特征在于：所述光电耦合器的输出端包括发射极和集电极，所述光电耦合器的发射极通过一MOS管与所述三极管的基极相连，所述光电耦合器的集电极与所述三极管的集电极相连，控制三极管的导通和截止。

5.根据权利要求4所述的开关电源输出过压保护电路，其特征在于：所述光电耦合器的发射极通过一第二电阻与所述MOS管的栅极相连。

6.根据权利要求5所述的开关电源输出过压保护电路，其特征在于：所述MOS管为N沟道MOS管。

7.根据权利要求4所述的开关电源输出过压保护电路，其特征在于：所述三极管的基极和集电极之间连接有第三电阻。

8.根据权利要求1所述的开关电源输出过压保护电路，其特征在于：所述光电耦合器的输入端为光电耦合器中发光二极管的正极，发光二极管的负极接地。

Images