CN106887826A - 一种带过温及输入过压双重保护功能的电源适配器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带过温及输入过压双重保护功能的电源适配器，包括：输入过压保护模块、过温保护模块、整流滤波模块、主变换模块、续流整流滤波模块、电压反馈模块、PWM控制模块；所述输入过压保护模块在电路输入过压时进行电压钳位；所述过温保护模块与输入过压保护模块紧密固定连接，在输入过压保护模块温度过高时切断交流供电回路。本发明可避免浪涌电压及电路故障过温对电压适配器及终端设备造成损毁，保证了电源适配器的安全可靠，减少了潜在的安全隐患；电路设计简单，实用性强。

Description

一种带过温及输入过压双重保护功能的电源适配器
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种带过温及输入过压双重保护功能的电源适配器。
背景技术
消费类电源适配器作为AC-DC、强电-弱电的转换装置，需要适应各种复杂严酷的工作环境及承受各种超出额定设计规格范围的异常能量的冲击，同时需提供稳定的输出以保证后级终端设备的使用需求；所以针对电源适配器的品质可靠性一直是各电源厂研究及提升的重要课题。
而市电电网供电系统内部由于大功率设备的启停、线路故障、投切动作和变频设备的运行等原因，都会带来内部浪涌，当某个大功率用电器忽然断开的情况下会产生一个很大的瞬时电压，对电压适配器及其后端的终端设备造成损害，而电路故障电压过高时，电路中的元器件如电阻等会将电能转换成热能升温发热烧毁电路。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种带过温及输入过压双重保护功能的电源适配器。
本发明提供的带过温及输入过压双重保护功能的电源适配器包括：输入过压保护模块、过温保护模块、整流滤波模块、主变换模块、续流整流滤波模块、电压反馈模块、PWM控制模块。
外部交流电源通过过温保护模块和输入过压保护模块输出至整流滤波模块，整流滤波模块将交流电变换为直流电后输送给主变换模块，主变换模块将直流电变换幅值后输送给续流整流滤波模块、经续流整流滤波模块整流滤波后输出至终端设备；所述电压反馈模块采集续流整流滤波模块的输出电压，并反馈给PWM控制模块，PWM控制模块控制主变换模块进行电压变换；
所述输入过压保护模块在电路输入过压时进行电压钳位；
所述过温保护模块与输入过压保护模块紧密固定连接，在输入过压保护模块温度过高时切断交流供电回路。
所述电源适配器还包括串接在输入过压保护模块和整流滤波模块之间的EMI滤波模块，用于通过低频信号，抑制高频干扰信号。
所述电源适配器还包括输入过流保护模块，串联于外部交流电输入端与所述输入过压保护模块之间，用于在输入电流过大时，保护电源适配器不被烧毁。
所述输入过流保护模块接在输入交流电的火线上，过温保护模块接在输入交流电的零线上，输入过压保护模块同时与输入过流保护模块和过温保护模块直接连接。
所述过温保护模块串接在输入交流电的火线输入过流保护模块之后，输入过压保护模块接在过温保护模块后。
所述过温保护模块与输入过压保护模块串接后再接在输入交流电的输入过流保护模块之后的火线与零线之间。
所述整流滤波模块包括整流桥BD1和变压器LF1及串联在整流桥输入输出端之间的电解电容C1；
所述EMI滤波模块包括与整流滤波模块输出端连接的共模电感LF1和与共模电感LF1另一端连接的电解电容C2；
所述主变换模块包括由变压器T1，和与变压器T1的初级绕组串联的二极管D7；
所述续流整流滤波模块通过变压器T1的第一次级线圈与续流整流滤波模块连接，包括与第一次级线圈一端连接的二极管D3和与二极管D3并联的电容C13、电阻R13，二极管D3的负极与第一次级线圈的另一端之间并联有电解电容C5、C6，电阻R14和电容C14；
所述PWM控制模块通过变压器T1的第二次级线圈与主变换模块连接，包括一PWM控制芯片IC1，PWM控制芯片IC1的电源引脚VCC通过两个串联的电阻R4、R5连接在EMI滤波模块的输出端，同时通过串联的电容C8接地；外部回路补偿引脚COMP通过电容C9接地；反馈引脚FB通过依次串联的电阻R7、R6和二极管D2与电源引脚VCC连接，并通过电容C10接地，其中，二极管D2的负极连接脚VCC，电阻R6、R7之间的连接线与变压器T1的第二次级线圈的一端连接，第二次级线圈的另一端接地；脚CS通过并联的电阻R10、R11接地；漏极脚DRAIN与主变换模块的二极管D7的正极连接。
所述过温保护模块采用温度保险丝RF1，所述输入过压保护模块采用压敏电阻MOV1。
所述输入过流保护模块采用电流保险丝F1。
与现有技术相比，本发明通过合理的电路设计对电源适配器过温和过压保护，当外部交流电源产生电压浪涌或由于电路故障使电路温度过高时，可通过输入过压保护模块和过温保护模块及时断开电路，避免浪涌电压及电路过温对电压适配器及终端设备造成损毁，保证了电源适配器的安全可靠，减少了潜在的安全隐患；电路设计简单，实用性强。
附图说明
图1为本发明电源适配器的电路模块示意图；
图2为本发明实施例一过温保护模块和输入过压保护模块电路图；
图3为本发明实施例二过温保护模块和输入过压保护模块电路图；
图4为本发明实施例三过温保护模块和输入过压保护模块电路图；
图5为本发明电源适配器的整体电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。
如图1所示，本发明提供的带过温及输入过压双重保护功能的电源适配器包括：输入过压保护模块、过温保护模块、EMI滤波模块、整流滤波模块、主变换模块、续流整流滤波模块、电压反馈模块、PWM控制模块。串接在输入过压保护模块和整流滤波模块之间的，用于通过低频信号，抑制高频干扰信号。
外部交流电源通过输入过压保护模块和过温保护模块输送至整流滤波模块，整流滤波模块将交流电转换成直流电后输送给EMI滤波模块，EMI滤波模块滤除高频干扰信号，使低频有效信号通过，输送给主变换模块，主变换模块将直流电变换幅值后输送给续流整流滤波模块，经续流整流滤波模块整流滤波后输出至终端设备，给终端设备供电。
所述电压反馈模块采集续流整流滤波模块的输出电压，反馈给PWM控制模块，PWM控制模块控制主变换模块进行电压变换。当电压反馈模块采集并反馈给PWM控制模块电压过高时，PWM控制模块控制主变换模块停止工作，即电源适配器停止输出电压向与电源适配器电连接的终端设备供电，当PWM控制模块接收的反馈电压恢复正常范围内时，控制主变换模块恢复工作，对终端设备恢复供电。
本发明中，外部交流电源采用交流市电，过电压保护模块采用一压敏电阻MOV1，压敏电阻MOV1接入在交流市电的火线与零线之间。市电电网供电系统内部由于大功率设备的启停、线路故障、投切动作和变频设备的运行等原因，都会带来内部浪涌，当某个大功率用电器忽然断开的情况下会产生一个很大的瞬时电压，而此时压敏电阻会针对此电压进行电压钳位，起到过压保护的作用，从而保证后级电路的安全。
因电路采用压敏电阻作为过压保护器件，而压敏电阻因本身的工作环境及特性，极易引起老化失效和暂态过电压破坏失效。其一般失效后两极银片间因承受高电压及能量的冲击，通常会失效开路或直接短路。而压敏电阻本身也是属于耗损性器件，交流市电产生浪涌时，持续的浪通冲击会造成压敏电阻内部两银片间的隔离材料不断融化，压敏电阻体的低阻线性化逐步加剧，漏电流恶性增加且集中流入薄弱点，薄弱点材料融化，形成低阻值的短路孔后，形成半短路失效。而因为阻值的存在，压敏电阻如果继续接在电路中，电源持续推动一个较大的电流灌入短路点，电阻将电能转换成热能，从而形成高温引起外电路板及塑胶外壳熔壳起火的表观现象，造成安全隐患。为解决此熔壳起火的安全隐患，本发明在电路中增加一个过温保护模块，此处采用一颗温度保险丝RF1接到零线上，温度保险丝RF1与压敏电阻MOV1的本体紧密的固定在一起，当压敏电阻损坏后温度升高至温度保险丝额定温度时，温度保险丝熔断，其后级电路从电路中断开，避免其继续发热造成安全隐患，从而达到过温保护的目的。此时只有专业人员拆机更换温度保险丝并解决温度异常原因后方可修复。
本发明中，电流保险丝F1和温度保险丝RF1与输入过压保护模块，即压敏电阻MOV1的连接方式有三种，具体如下：
实施例一
如图2所示，输入过流保护模块采用电流保险丝F1，接在输入交流电的火线上，过温保护模块采用温度保险丝RF1，接在输入交流电的零线上，输入过压保护模块同时与电流保险丝F1和温度保险丝RF1直接连接。温度保险丝RF1与输入过压保护模块的本体，即压敏电阻MOV1紧密的固定在一起，当压敏电阻MOV1失效损坏后温度升高至温度保险丝RF1额定温度时，温度保险丝RF1熔断，电路从此处断开，避免其继续发热造成安全隐患。
实施例二
如图3所示，温度保险丝RF1串接在输入交流电的火线输入过流保护模块之后，输入过压保护模块接在过温保护模块后，其中，温度保险丝RF1与压敏电阻MOV1紧密的固定在一起，当输入过压保护模块即压敏电阻MOV1失效损坏后温度升高至温度保险丝RF1额定温度时，温度保险丝RF1熔断。
实施例三
如图4所示，温度保险丝RF1与输入压敏电阻MOV1串接后再接在输入交流电的电流保险丝F1之后的火线与零线之间，其中，温度保险丝RF1与压敏电阻MOV1紧密的固定在一起，当压敏电阻MOV1失效损坏后温度升高至温度保险丝RF1额定温度时，温度保险丝RF1熔断，此时只有压敏电阻MOV1从电路中断开，避免压敏电阻MOV1继续发热造成安全隐患。此种实施方式的好处是将压敏电阻MOV1断开后电源适配器可以继续使用，避免用户因电源适配器问题更换不及而后级设备无法使用。
下面结合具体电路对本发明进行进一步说明，如图5所示，电流保险丝F1和温度保险丝RF1与输入过压保护模块，即压敏电阻MOV1的连接方式采用实施例一的方式。
电流保险丝F1串接在交流电的火线上，温度保险丝RF1串接在交流电的零线上，压敏电阻串接在电流保险丝F1和温度保险丝RF1之后的火线和零线之间。压敏电阻MOV1之后连接一整流滤波模块，包括整流桥BD1和变压器LF1及串联在整流桥输入输出端之间的电解电容C1，对交流电进行整流将交流转换成直流并进行滤波处理。整流滤波电路之后串接一EMI滤波模块，该模块包括与整流滤波模块输出端连接的共模电感LF1和与共模电感LF1另一端连接的电解电容C2，对经整流处理得到的直流电进行滤波处理，消除干扰信号，保留有效的直流信号。所述EMI滤波模块的输出端与主变换模块连接，主变换模块主要包括由变压器T1，和与变压器T1的初级绕组串联的二极管D7，变压器T1的第一次级线圈与续流整流滤波模块连接，包括与第一次级线圈一端连接的二极管D3和与二极管D3并联的电容C13、电阻R13，二极管D3的负极与第一次级线圈的另一端之间并联有电解电容C5、C6，电阻R14和电容C14，对经主变换模块变换幅值后的电压进行整流滤波处理后输出至外部终端设备，给其供电。其中，变压器T1的初级线圈之间还包括与二极管D7串联的R3和由电阻R1、R2，电容C7并联组成的RC电路。
PWM控制模块通过变压器T1的第二次级线圈与主变换模块连接，该模块包括一PWM控制芯片IC1，PWM控制芯片IC1的电源引脚VCC通过两个串联的电阻R4、R5连接在EMI滤波模块的输出端，同时通过串联的电容C8接地；外部回路补偿引脚COMP通过电容C9接地；反馈引脚FB通过依次串联的电阻R7、R6和二极管D2与电源引脚VCC连接，并通过电容C10接地，其中，二极管D2的负极连接脚VCC，电阻R6、R7之间的连接线与变压器T1的第二次级线圈的一端连接，第二次级线圈的另一端接地；脚CS通过并联的电阻R10、R11接地；漏极脚DRAIN与主变换模块的二极管D7的正极连接。PWM控制芯片IC1的反馈脚FB的通过变压器T1得到主变换模块的反馈电压，当反馈电压过大时，通过脚DRAIN输出控制信号控制主变换模块停止工作，停止输出电压，不再向终端设备供电，保护电源适配器以及终端设备。
本发明通过合理的电路设计对电源适配器过温和过压保护，当外部交流电源产生电压浪涌或由于电路故障使电路温度过高时，可通过输入过压保护模块和过温保护模块及时断开电路，避免浪涌电压及电路过温对电压适配器及终端设备造成损毁，保证了电源适配器的安全可靠，减少了潜在的安全隐患；电路设计简单，实用性强。
上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种带过温及输入过压双重保护功能的电源适配器，其特征在于，包括：输入过压保护模块、过温保护模块、整流滤波模块、主变换模块、续流整流滤波模块、电压反馈模块、PWM控制模块；
外部交流电源通过过温保护模块和输入过压保护模块输出至整流滤波模块，整流滤波模块将交流电变换为直流电后输送给主变换模块，主变换模块将直流电变换幅值后输送给续流整流滤波模块、经续流整流滤波模块整流滤波后输出至终端设备；所述电压反馈模块采集续流整流滤波模块的输出电压，并反馈给PWM控制模块，PWM控制模块控制主变换模块进行电压变换；
所述输入过压保护模块在电路输入过压时进行电压钳位；
所述过温保护模块与输入过压保护模块紧密固定连接，在输入过压保护模块温度过高时切断交流供电回路。
2.如权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括串接在输入过压保护模块和整流滤波模块之间的EMI滤波模块，用于通过低频信号，抑制高频干扰信号。
3.如权利要求1所述的电源适配器，其特征在于，所述电源适配器还包括输入过流保护模块，串联于外部交流电输入端与所述输入过压保护模块之间，用于在输入电流过大时，保护电源适配器不被烧毁。
4.如权利要求3所述的电源适配器，其特征在于，所述输入过流保护模块接在输入交流电的火线上，过温保护模块接在输入交流电的零线上，输入过压保护模块同时与输入过流保护模块和过温保护模块直接连接。
5.如权利要求3所述的电源适配器，其特征在于，所述过温保护模块串接在输入交流电的火线输入过流保护模块之后，输入过压保护模块接在过温保护模块后。
6.如权利要求3所述的电源适配器，其特征在于，所述过温保护模块与输入过压保护模块串接后再接在输入交流电的输入过流保护模块之后的火线与零线之间。
7.如权利要求1-6任一项所述的电源适配器，其特征在于，所述整流滤波模块包括整流桥BD1和变压器LF1及串联在整流桥输入输出端之间的电解电容C1；
所述EMI滤波模块包括与整流滤波模块输出端连接的共模电感LF1和与共模电感LF1另一端连接的电解电容C2；
所述主变换模块包括由变压器T1，和与变压器T1的初级绕组串联的二极管D7；
所述续流整流滤波模块通过变压器T1的第一次级线圈与续流整流滤波模块连接，包括与第一次级线圈一端连接的二极管D3和与二极管D3并联的电容C13、电阻R13，二极管D3的负极与第一次级线圈的另一端之间并联有电解电容C5、C6，电阻R14和电容C14；
所述PWM控制模块通过变压器T1的第二次级线圈与主变换模块连接，包括一PWM控制芯片IC1，PWM控制芯片IC1的电源引脚VCC通过两个串联的电阻R4、R5连接在EMI滤波模块的输出端，同时通过串联的电容C8接地；外部回路补偿引脚COMP通过电容C9接地；反馈引脚FB通过依次串联的电阻R7、R6和二极管D2与电源引脚VCC连接，并通过电容C10接地，其中，二极管D2的负极连接脚VCC，电阻R6、R7之间的连接线与变压器T1的第二次级线圈的一端连接，第二次级线圈的另一端接地；脚CS通过并联的电阻R10、R11接地；漏极脚DRAIN与主变换模块的二极管D7的正极连接。
8.如权利要求1-7任一项所述的电源适配器，其特征在于，所述过温保护模块采用温度保险丝RF1，所述输入过压保护模块采用压敏电阻MOV1。
9.如权利要求3-7任一项所述的电源适配器，其特征在于，所述输入过流保护模块采用电流保险丝F1。
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