CN105262054B - 过压保护电路及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种过压保护电路及装置，过压保护电路电性连接于输入电路与开关电源电路之间。过压保护电路包括第一电压输入端、第二电压输入端、电压输出端、输入电压侦测电路、参考电压提供电路及开关管。第一电压输入端与参考电压提供电路电性连接，用于接收参考电压。第二电压输入端与输入电压侦测电路电性连接，用于接收待比较电压。电压输出端通过开关管与开关电源电路的电源控制芯片的输入欠压关断引脚连接。当输入待比较电压过压时，过压保护电路的电压输出端输出电压控制信号使开关电源电路停止工作。本发明还提供一种过压保护装置。有效解决了现有开关电源电路中无过压保护可能损坏开关电源电路的技术问题。

Description

过压保护电路及装置

技术领域

本发明涉及电路保护技术领域，具体而言，涉及一种过压保护电路及装置。

背景技术

将交流电转换为直流电为用电设备供电时，一般需要提供一个直流转直流的恒压开关电源以提供稳定的恒压直流输出给用电设备。现有技术中，常用一电源控制芯片来实现一个反激恒压直流输出开关电源。

然而在电源控制芯片来实现一个反激恒压直流输出开关电源的电路中，没有输入过压保护的功能，在输入电压过高时，可能导致开关电源损坏。如何提供一种能在输入电压过高时控制开关电源自动关断的保护电路，对于本领域的技术人员而言是急需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种过压保护电路，以改善现有技术中输入电压过高时可能导致开关电源损坏的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种过压保护电路，所述过压保护电路电性连接于输入电路与开关电源电路之间。所述过压保护电路包括第一电压输入端、第二电压输入端、电压输出端、输入电压侦测电路、参考电压提供电路及开关管。所述参考电压提供电路用于提供一参考电压，所述第一电压输入端与所述参考电压提供电路电性连接，用于接收所述参考电压。所述输入电压侦测电路用于将所述输入电路的输入电压转换为待比较电压，所述第二电压输入端与所述输入电压侦测电路电性连接，用于接收所述待比较电压。所述过压保护电路通过比较所述参考电压和所述待比较电压，并依据比较结果从所述电压输出端输出一电压控制信号。所述电压输出端通过所述开关管与所述开关电源电路的电源控制芯片的输入欠压关断引脚连接。当输入所述待比较电压过压时，所述过压保护电路的电压输出端输出所述电压控制信号使所述开关电源电路停止工作。

进一步地，上述过压保护电路中所述参考电压提供电路包括第一稳压二极管及第一电阻。所述第一稳压二极管的阳极接地，所述第一稳压二极管的阴极经由所述第一电阻与所述输入电路的正极连接，所述过压保护电路的第一电压输入端连接于所述稳压二极管与所述第一电阻之间。

进一步地，上述过压保护电路还包括：一运算放大电路，所述运算放大电路的同相输入引脚构成所述过压保护电路的第一电压输入端，所述运算放大电路的异相输入引脚构成所述过压保护电路的第二电压输入端，所述运算放大电路的输出引脚构成所述过压保护电路的电压输出端。

进一步地，上述过压保护电路中所述输入电压侦测电路包括：第二电阻及第三电阻。所述第二电阻的一端与所述输入电路的正极连接，所述第二电阻的另一端经由所述第三电阻接地，所述运算放大电路的异相输入引脚连接于所述第二电阻与所述第三电阻之间。

进一步地，上述过压保护电路中所述开关管为第一二极管，所述运算放大电路的输出引脚连接与所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极与所述开关电源电路的电源控制芯片的输入欠压关断引脚连接。

进一步地，上述过压保护电路还包括一第四电阻，所述第四电阻连接于所述运算放大电路的同相输入引脚与所述运算放大电路的异相输入引脚之间。

同时，本发明还提供一种过压保护装置，包括：过压保护电路、输入电路及开关电源电路，所述过压保护电路电性连接于输入电路与开关电源电路之间。所述过压保护电路包括第一电压输入端、第二电压输入端、电压输出端、输入电压侦测电路、参考电压提供电路及开关管。所述参考电压提供电路用于提供一参考电压，所述第一电压输入端与所述参考电压提供电路电性连接，用于接收所述参考电压。所述输入电压侦测电路用于将所述输入电路的输入电压转换为待比较电压，所述第二电压输入端与所述输入电压侦测电路电性连接，用于接收所述待比较电压。所述过压保护电路通过比较所述参考电压和所述待比较电压，并依据比较结果从所述电压输出端输出一电压控制信号。所述电压输出端通过所述开关管与所述开关电源电路的电源控制芯片的输入欠压关断引脚连接。当输入所述待比较电压过压时，所述过压保护电路的电压输出端输出所述电压控制信号使所述开关电源电路停止工作。

相对现有技术，本发明提供的一种过压保护电路，所述过压保护电路电性连接于输入电路与开关电源电路之间。所述过压保护电路包括第一电压输入端、第二电压输入端、电压输出端、输入电压侦测电路、参考电压提供电路及开关管。所述参考电压提供电路用于提供一参考电压，所述第一电压输入端与所述参考电压提供电路电性连接，用于接收所述参考电压。所述输入电压侦测电路用于将所述输入电路的输入电压转换为待比较电压，所述第二电压输入端与所述输入电压侦测电路电性连接，用于接收所述待比较电压。所述过压保护电路通过比较所述参考电压和所述待比较电压，并依据比较结果从所述电压输出端输出一电压控制信号。所述电压输出端通过所述开关管与所述开关电源电路的电源控制芯片的输入欠压关断引脚连接。当输入所述待比较电压过压时，所述过压保护电路的电压输出端输出所述电压控制信号使所述开关电源电路停止工作。

上述过压保护电路能在输入电压过压时，在所述过压保护电路的输出端产生电压控制信号控制开关电源电路关闭，从而保护电路免受损坏。有效解决了现有开关电源电路中无过压保护可能损坏开关电源电路的技术问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施例提供的过压保护电路的示意图。

图2是本发明具体实施例提供的过压保护电路的一种具体电路图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参照图1，本发明提供的过压保护电路200，所述过压保护电路200电性连接于输入电路100与开关电源电路300之间。所述过压保护电路200、输入电路100与开关电源电路300共同构成过压保护装置。

参照图1，所述过压保护电路200可以包括第一电压输入端、第二电压输入端、电压输出端、输入电压侦测电路220、参考电压提供电路210及开关管230。

所述参考电压提供电路210用于提供一参考电压，所述第一电压输入端与所述参考电压提供电路210电性连接，用于接收所述参考电压。所述输入电压侦测电路220用于将所述输入电路100的输入电压转换为待比较电压，所述第二电压输入端与所述输入电压侦测电路220电性连接，用于接收所述待比较电压。所述过压保护电路200通过比较所述参考电压和所述待比较电压，并依据比较结果从所述电压输出端输出一电压控制信号。所述电压输出端通过所述开关管230与所述开关电源电路300的电源控制芯片310的输入欠压关断引脚连接。

当输入所述待比较电压过压时，所述过压保护电路220的电压输出端输出所述电压控制信号使所述开关电源电路300停止工作。

请一并参考图2，过压保护电路200可以包括一八引脚运算放大电路U3，其中，运算放大电路U3的同相输入引脚AP构成过压保护电路200的第一电压输入端，运算放大电路U3的异相输入引脚AN构成过压保护电路200的第二电压输入端，运算放大电路U3的输出引脚AO构成过压保护电路200的电压输出端。通过对比同相输入引脚AP与异相输入引脚AN的输入电压，从输出引脚AO输出电压控制信号用于控制开关电源电路300的工作状态。

可以理解的是，在本发明的其它实施方式中运算放大电路U3也可以采用比较器来实现。

参考电压提供电路210与运算放电路U3的同相输入引脚AP连接，在本发明的具体实施例中，参考电压提供电路210可以包括第一稳压二极管Z1及第一电阻R1。第一稳压二极管Z1的阳极接地，第一稳压二极管Z1的阴极经由第一电阻R1与输入电路的正极连接，输入电路的正极与运算放大电路的工作电压输入引脚VCC连接，用于为运算放电路U3供电，在运算放大电路的工作电压输入引脚VCC与地之间还可以连接一第一电容C1，第一电容C1用于滤波。运算放大电路U3的同相输入引脚AP连接在第一稳压二极管Z1与第一电阻R1之间，第一稳压二极管Z1给运算放大电路U3的同相输入引脚AP提供参考电压。

可以理解的是，在本发明的其它实施方式中第一稳压管Z1也可以采用其它稳压元件或者稳压电路来实现。

输入电压侦测电路220用于从输入电路100中获取待比较电压，具体地，输入电压侦测电路220从输入电路100的正极获取待比较电压。在本具体实施例中，输入电压侦测电路220可以包括第二电阻R2和第三电阻R3。第二电阻R2的一端与输入电路100的正极连接，第二电阻R2的另一端通过第三电阻R3接地。运算放大电路U3的异相输入引脚AN连接于第二电阻R2与第三电阻R3之间，假设输入电压为V1，运算放大电路U3的异相输入引脚AN上获得的待比较电压为V1*R3/(R2+R3)。通过调整第二电阻R2与第三电阻R3的电阻值可以调整运算放大电路U3的异相输入引脚AN上获得的待比较电压值。输入电压侦测电路220还可以包括第二电容C2，第二电容C2用于滤波，第二电容C2正极与运算放大电路U3的异相输入引脚AN连接，第二电容C2的负极与地相连。

可以理解的是，在本发明的其它实施方式中两电阻串联分压方式也可以采用其它具有分压功能的元件或者电路替代。

进一步地，在运算放大电路U3同相输入引脚AP与异相输入引脚AN之间连接有第四电阻R4，构成一负反馈迟滞比较器。第四电阻R4实现迟滞功能，可以增强对信号波动的抗干扰能力。

开关管230用于在输入电路100的输入电压不过压时截止，运算放大电路U3的输出引脚AO电压控制信号无法作用电源开关电路300，当输入电路100的输入电压过压时开关管216导通，使运算放大电路U3的输出引脚AO电压控制信号作用电源开关电路300，使电源开关电路300停止工作。在本具体实施例中，具体地，开关管230为第一二极管D1，第一二极管D1的阴极与运算放大电路U3的输出引脚A0连接，第一二极管D1的阳极与电源开关电路300的电源控制芯片310的输入欠压关断引脚UVLO连接。当运算放大电路U3的输出引脚AO输出高电平时，第一二极管D1截止，当运算放大电路U3的输出引脚AO输出低电平时，第一二极管D1导通。运算放大电路U3的输出引脚AO输出的低电平拉低电源控制芯片310的输入欠压关断引脚UVLO的电压，使得电源控制芯片310停止工作。

可以理解的是，在本发明的其它实施方式中二极管也可以采用其它具有单向导通的元件或者电路实现，比如三极管，通过电路连接使三极管在运算放大电路U3输出低电平时导通，输出高电平时截止即可。

参照图2示出了开关电路300的电路结构，输入电压正极通过第五电阻R5与电源控制芯片的电压输入引脚VIN连接，电源控制芯片启动并开始工作。电源控制芯片的电压输入引脚VIN经由第三电容C3与地连接，第三电容C3起高频滤波作用。电源控制芯片的反馈输入引脚VFB通过第六电阻R6及第七电阻R7来检测输出电压，其中，第六电阻R6一端连接输出电压正极，第六电阻R6的另一端经由第七电阻R7接地，电源控制芯片的反馈输入引脚VFB连接于第六电阻R6与第七电阻R7之间，实现电源控制芯片对输出电压的检测。第四电容C4、第五电容C5及第八电阻R8构成环路补偿网络，环路补偿网络连接于与电源控制芯片的补偿引脚COMP与反馈输入引脚VFB之间。

第九电阻R9的一端连接于电源控制芯片的工作电压引脚VCC，第九电阻R9的另一端经由第二二极管D2连接于变压器T1的供电辅助绕组，实现对电源控制芯片的正常工作供电，第六电容C6的正极连接于电源控制芯片的工作电压引脚VCC，另一端与地连接，第六电容C6起储能滤波作用。电源控制芯片的输出引脚OUT经由第十电阻R10与N沟道MOSFET的栅极，以控制N沟道MOSFET的正常开关。当N沟道MOSFET开通时，电流从输入流过变压器T1初级绕组，电能存储在变压器T1中。当N沟道MOSFET关闭后，变压器T1中存储的电能通过次级绕组，第三二极管D3，以及输出第七电容C7，把电能传递到第七电容C7中。第七电容C7两端的直流电压，即为输出直流电压。

第十一电阻R11的一端连接于输入电压正极，第十一电阻R11的另一端经由第十二电阻R12接地，电源控制芯片的输入欠压关断引脚UVLO连接于第十一电阻R11与第十二电阻R20之间用于实现输入欠压保护。只要输入欠压关断引脚的电压低于固定电压(比如：1.25V)时，电源控制芯片就会停止工作，实现输入欠压保护功能。第十三电阻R13用来检测变压器T1初级绕组电流，把电流信号转换为电压信号，该电压信号通过第十四电阻R14传递至电源控制芯片的电流检测引脚CS，实现电源控制芯片检测初级绕组电流以及当存在输入过流现象时，控制电源控制芯片停止工作，起到保护开关单元的功能，其中，第八电容C8起高频滤波作用。电源控制芯片开关频率引脚RT串联第十五电阻R15到地，实现设定开关频率的作用。电源控制芯片的软启动引脚SS经由第九电容C9接地，以实现软启动的功能。

开关电路300还可以包括：第十电容C10、第十一电容C11、第二稳压管Z2及第四二极管D4。第十电容C10的正极连接于输入电路100的正极，第十电容C10的负极接地。第十一电容C11连接与电源控制芯片310的输入欠压关断引脚UVLO与地之间。第二稳压管Z2的阳极接输入电路100的正极，第二稳压管Z2的负极经由第四二极管连接于N沟道MOSFET的漏极连接，其中，第二稳压管Z2的负极与第四二极管的负极连接。

下面举一个例子来描述上述过压保护电路的具体工作状态。假设，参考电压提供电路210为运算放大电路U3的同相输入端提供2.5V的参考电压。而需要输入过压保护的电压值为25V，那么为了使V1*R3/(R2+R3)＝2.5V，其中V1＝25V，第二电阻R2的阻值可以设置为18KΩ，第三电阻R3的阻值可以设置为2KΩ。

当输入电路100的输入正极电压小于25V(不过压)时，此时第二电阻R2和第三电阻R3进行串联分压后，在第三电阻R3上的分压小于2.5V，即运算放大电路U3的同相输入引脚AP的电压为2.5V，而运算放大电路U3的异相输入引脚AN的电压小于2.5V，此时运算放大电路U3的输出引脚AO输出高电平。第一二极管D1的阴极与运算放大电路U3的输出引脚AO连接，此时第一二极管D1截止，运算放大电路U3的输出引脚AO输出的电压控制信号无法作用电源控制芯片310的输入欠压关断引脚UVLO，不会影响电源控制芯片310的正常输入欠压保护功能。

当输入电路100的输入正极电压大于25V(过压)时，此时第二电阻R2和第三电阻R3进行串联分压后，在第二电阻R2上的分压大于2.5V，即运算放大电路U3的同相输入引脚AP的电压为2.5V，而运算放大电路U3的异相输入引脚AN的电压大于2.5V，此时运算放大电路U3的输出引脚AO输出低电平。第一二极管D1的阴极与运算放大电路U3的输出引脚AO连接，此时第一二极管D1导通，运算放大电路U3的输出引脚AO输出的电压控制信号作用电源控制芯片310的输入欠压关断引脚UVLO，运算放大U3的输出引脚AO输出的电压控制信号会拉低电源控制芯片310的输入欠压关断引脚UVLO的电压。使得电源控制芯片310无法正常实现输入欠压保护功能，电源控制芯片310停止工作，整个开关电源电路300停止工作，通过及时使开关电源电路300停止工作以实现过压保护。

综上所述，上述过压保护电路能在输入电压较高时，在所述过压保护电路的输出端产生电压控制信号控制开关电源电路关闭，从而保护电路免受损坏。有效解决了现有开关电源电路中无过压保护可能损坏开关电源电路的技术问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，其特征在于：所述过压保护电路电性连接于输入电路与开关电源电路之间，所述过压保护电路包括第一电压输入端、第二电压输入端、电压输出端、输入电压侦测电路、参考电压提供电路及开关管，所述参考电压提供电路用于提供一参考电压，所述第一电压输入端与所述参考电压提供电路电性连接，用于接收所述参考电压，所述输入电压侦测电路用于将所述输入电路的输入电压转换为待比较电压，所述第二电压输入端与所述输入电压侦测电路电性连接，用于接收所述待比较电压，所述过压保护电路通过比较所述参考电压和所述待比较电压，并依据比较结果从所述电压输出端输出一电压控制信号，所述电压输出端通过所述开关管与所述开关电源电路的电源控制芯片的输入欠压关断引脚连接，

当输入所述待比较电压过压时，所述过压保护电路的电压输出端输出所述电压控制信号使所述开关电源电路停止工作。

2.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于：所述参考电压提供电路包括第一稳压二极管及第一电阻，所述第一稳压二极管的阳极接地，所述第一稳压二极管的阴极经由所述第一电阻与所述输入电路的正极连接，所述过压保护电路的第一电压输入端连接于所述稳压二极管与所述第一电阻之间。

3.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于：所述过压保护电路还包括一运算放大电路，所述运算放大电路的同相输入引脚构成所述过压保护电路的第一电压输入端，所述运算放大电路的异相输入引脚构成所述过压保护电路的第二电压输入端，所述运算放大电路的输出引脚构成所述过压保护电路的电压输出端。

4.如权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，所述输入电压侦测电路包括：第二电阻及第三电阻，所述第二电阻的一端与所述输入电路的正极连接，所述第二电阻的另一端经由所述第三电阻接地，所述运算放大电路的异相输入引脚连接于所述第二电阻与所述第三电阻之间。

5.如权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于：所述开关管为第一二极管，所述运算放大电路的输出引脚连接与所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极与所述开关电源电路的电源控制芯片的输入欠压关断引脚连接。

6.如权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，还包括一第四电阻，所述第四电阻连接于所述运算放大电路的同相输入引脚与所述运算放大电路的异相输入引脚之间。

7.一种过压保护装置，其特征在于，包括：过压保护电路、输入电路及开关电源电路，所述过压保护电路电性连接于输入电路与开关电源电路之间，所述过压保护电路包括第一电压输入端、第二电压输入端、电压输出端、输入电压侦测电路、参考电压提供电路及开关管，所述参考电压提供电路用于提供一参考电压，所述第一电压输入端与所述参考电压提供电路电性连接，用于接收所述参考电压，所述输入电压侦测电路用于将所述输入电路的输入电压转换为待比较电压，所述第二电压输入端与所述输入电压侦测电路电性连接，用于接收所述待比较电压，所述过压保护电路通过比较所述参考电压和所述待比较电压，并依据比较结果从所述电压输出端输出一电压控制信号，所述电压输出端通过所述开关管与所述开关电源电路的电源控制芯片的输入欠压关断引脚连接，

当输入所述待比较电压过压时，所述过压保护电路的电压输出端输出所述电压控制信号使所述开关电源电路停止工作。

8.如权利要求7所述的过压保护装置，其特征在于：所述参考电压提供电路包括第一稳压二极管及第一电阻，所述第一稳压二极管的阳极接地，所述第一稳压二极管的阴极经由所述第一电阻与所述输入电路的正极连接，所述过压保护电路的第一电压输入端连接于所述稳压二极管与所述第一电阻之间。

9.如权利要求7所述的过压保护装置，其特征在于：所述过压保护电路还包括一运算放大电路，所述运算放大电路的同相输入引脚构成所述过压保护电路的第一电压输入端，所述运算放大电路的异相输入引脚构成所述过压保护电路的第二电压输入端，所述运算放大电路的输出引脚构成所述过压保护电路的电压输出端。

10.如权利要求9所述的过压保护装置，其特征在于：所述输入电压侦测电路包括：第二电阻及第三电阻，所述第二电阻的一端与所述输入电路的正极连接，所述第二电阻的另一端经由所述第三电阻接地，所述运算放大电路的异相输入引脚连接于所述第二电阻与所述第三电阻之间。