CN107425741B - 一种带低压保护的交直流转换电路 - Google Patents

一种带低压保护的交直流转换电路 Download PDF

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Abstract

一种带低压保护的交直流转换电路，包括第一滤波电路、整流电路、第二滤波电路、低压保护电路、驱动电路以及变压电路；所述第一滤波电路与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与第二滤波电路连接输出驱动信号，所述驱动信号与低压保护电路电源端连接，低压保护电路输出端与驱动电路连接，驱动电路通过变压电路输出稳定的直流电压。本发明通过低压保护电路使得驱动器低压工作时，当输入电压低于正常工作电压时，拉掉驱动电源使驱动器不能工作；当输入电压恢复正常工作电压时，驱动器自动恢复正常工作，从而解决输入电压过低导致的工作效率低下、热严重等问题，预防引起驱动器失效甚至是火灾事故，从而提供稳定的直流电。

Description

一种带低压保护的交直流转换电路
技术领域
本发明涉及DC电源应用领域，特别涉及一种带低压保护的交直流转换电路。
背景技术
随着国家对节能产品的大力推广，市场上对于DC电源和LED驱动器的需求越来越大，同时对匹配负载和设备的安全性提出了更高的要求。
由于固定导通时间APFC 方案应用越来越成熟，宽输入电压产品在市场上的竞争力更优越，市面上除去少部份电源控制芯片有输入电压检测及输入低压保护功能外，大部份驱动芯片均没有这个功能，由于输入低压时线路一直处于工作中，存在整机效率低，保险电阻及差共模电感发热等严重缺陷，引起驱动器失效甚至是火灾事故。
本发明专利思路是在交直流转换电路中，解决驱动器低压工作时，使输入电压低于正常工作电压时拉掉驱动电源使驱动器不能工作；当输入电压恢复正常时驱动器自动恢复正常工作，解决输入电压过低效率低发热严重等问题，从而输出稳定的直流电。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种带低压保护的交直流转换电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带低压保护的交直流转换电路，包括第一滤波电路、整流电路、第二滤波电路、低压保护电路、驱动电路以及变压电路；所述第一滤波电路与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与第二滤波电路连接输出驱动信号，所述驱动信号与低压保护电路电源端连接，低压保护电路输出端与驱动电路连接，驱动电路通过变压电路输出稳定的直流电压。
作为优选，所述第一滤波电路，包括熔断器F11、共模电感L11、共模电感L12以及电容C11；交流火线与熔断器F11的第一端连接，熔断器F11的第二端与共模电感L11第一线圈的第一端连接，共模电感L11第一线圈的第二端与共模电感L12第一线圈的第一端连接，共模电感L12第一线圈的第二端与电容C11的第一端、整流电路的第一输入端连接；交流零线与共模电感L11第二线圈的第一端连接，共模电感L11第二线圈的第二端与共模电感L12第二线圈的第一端连接，共模电感L12第二线圈的第二端与电容C11的第二端、整流电路的第二输入端连接。
作为优选，所述第二滤波电路，包括电感L21、电阻RS21、电阻RS23、电阻RS24、电容C21-C23、二极管DS21以及压敏电阻VD11；所述整流电路的第一输出端与电感L21的第一端、电阻RS21的第一端以及电容C21的第一端连接， 电感L21的第二端与电阻RS21的第二端、电容C22的第一端、压敏电阻VD11的第一端以及二极管DS21的正极连接输出驱动信号；二极管DS21的负极与电阻RS23的第一端、电容C23的第一端连接，电阻RS23的第二端与电阻RS24的第一端连接；所述整流电路的第二输出端与电容C21的第二端、电容C22的第二端、压敏电阻VD11的第二端、电阻RS24的第二端以及电容C23的第二端连接并接地。
作为优选，所述低压保护电路，包括稳压管ZS61—ZS63、二极管DS61、电阻RS61-RS65、电容C61、电容CS61、电容CS62、电感L41B以及三极管QS61- QS62；所述驱动信号与所述稳压管ZS62的负极连接，稳压管ZS62的正极通过电阻RS63与稳压管ZS63的负极、电容CS62的第一端、电阻RS64的第一端以及电阻RS65的第一端连接，电阻RS65的第二端与三极管QS62的基极连接，三极管QS62的发射极与稳压管ZS61的负极、电阻RS62的第一端以及三极管QS61的基极连接，三极管QS61的发射极输出控制信号，三极管QS61的集电极与电阻RS62的第二端、电容C61的第一端、电容CS61的第一端以及二极管DS61的阴极连接，二极管DS61的阳极与电阻RS61的第一端连接，电阻RS61的第二端与电感L41B的第一端连接，稳压管ZS63的正极、电容CS62的第二端、电阻RS64的第二端、三极管QS62的集电极、稳压管ZS61的正极、电容C61的第二端、电容CS61的第二端以及电感L41B的第二端连接并接地。
当输入电压正常时，驱动信号的电压Vbus高于稳压管ZS62+ZS63的稳压值，稳压管ZS63的稳压电压稍高于稳压管ZS61的稳压值，从而使三极管QS62不能导通，电压控制芯片US31的电源端Vcc供电正常，电压控制芯片US31正常工作。当输入电压降低到稳压管ZS63不导通时,三极管QS62的基极电压将由Vbus、ZS62、RS63以及RS64的决定，因ZS62、RS63以及RS64的阻值都是固定的，所以QS62的基极电压将由Vbus决定。同时由于QS62、QS61的Vbe电压相互抵消，这时US31 的Vcc电压就等于三极管QS62的基极电压，也就是说US31 的Vcc电压完全由Vbus来决定，当Vbus电压降低到US31 Vcc 输入低压阈值时US31将不工作，进入打嗝模式。当Vbus继续跌落到低于ZS62的阈值电压时，ZS62不导通， US31 的Vcc将被衔位，完全不工作。当Vbus电压回升正常工作电压时Vcc将重新回到正常值， US31重新工作。RS63决定ZS62、ZS63上面的电流及功耗，同时对空载功耗也有一定影响。
作为优选，所述驱动电路，包括电阻RS31-RS33、电阻RS35A、电阻RS35B、电压控制芯片US31、电容CS41、电容C62、电感LS41、MOS管Q41以及二极管DS32； 所述电压控制芯片US31的型号为BP3319MB的芯片；所述驱动信号经过电阻分压后与电压控制芯片US31的6端、所述低压保护电路的控制信号以及电容C62的第一端连接，电容C62的第二端与电压控制芯片的8端连接并接地；电压控制芯片US31的公共端通过电容与地连接；电压控制芯片US31的5端与电阻RS31的第一端、电阻RS32的第一端连接，电阻RS32的第二端与二极管DS32的负极连接，二极管DS32的正极与电阻RS31的第二端、MOS管Q41的栅极连接并通过电阻RS33与MOS管Q41的源极、电压控制芯片US31的3端连接并通过电阻接地； MOS管Q41的漏极通过电感LS41输出电压信号；电压控制芯片US31的2端通过电阻RS35B接地；电压控制芯片US31的2端通过电阻RS35A与所述RS61的第二端连接；电压控制芯片US31的6端通过电容与电压控制芯片US31的8端连接并接地。
作为优选，所述变压电路，包括电感L41A、二极管D41、电容C43A、电容C43B、电阻RS46以及共模电感L13；所述电感L41A的第一端与所述驱动信号、电容C43A的第一端、电容C43B的第一端、电阻RS46的第一端以及共模电感L13第一线圈的第一端连接；电感L41A的第二端与所述电压信号以及二极管D41的正极连接；二极管D41的负极与电容C43A的第二端、电容C43B的第二端、电阻RS46的第二端以及共模电感L13第二线圈的第一端连接并接地；共模电感L13第一线圈的第二端输出直流电的正极，共模电感L13第二线圈的第二端输出直流电的负极。
作为优选，所述三极管QS61为NPN型三极管， 三极管QS62为PNP型三极管。
作为优选，所述电感L41A、电感L41B均为带磁芯的电感。
本发明的实质性效果：通过低压保护电路使得驱动器低压工作时，当输入电压低于正常工作电压时，拉掉驱动电源使驱动器不能工作；当输入电压恢复正常工作电压时，驱动器自动恢复正常工作，从而解决输入电压过低导致的工作效率低下、热严重等问题，预防引起驱动器失效甚至是火灾事故，从而提供稳定的直流电。
附图说明
图1为本发明的一种结构框图；
图2为本发明的一种电气原理图。
图中：1-第一滤波电路，2-整流电路，3-第二滤波电路，4-低压保护电路，5-驱动电路，6-变压电路
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
一种带低压保护的交直流转换电路，如图1所示,包括第一滤波电路1、整流电路2、第二滤波电路3、低压保护电路4、驱动电路5以及变压电路6；所述第一滤波电路1与整流电路2的输入端连接，整流电路2的输出端与第二滤波电路3连接输出驱动信号，驱动信号与低压保护电路4电源端连接，低压保护电路4输出端与驱动电路5连接，驱动电路5通过变压电路6输出稳定的直流电压。
如图2所示,第一滤波电路1包括熔断器F11、共模电感L11、共模电感L12以及电容C11；交流火线与熔断器F11的第一端连接，熔断器F11的第二端与共模电感L11第一线圈的第一端连接，共模电感L11第一线圈的第二端与共模电感L12第一线圈的第一端连接，共模电感L12第一线圈的第二端与电容C11的第一端、整流电路2的第一输入端连接；交流零线与共模电感L11第二线圈的第一端连接，共模电感L11第二线圈的第二端与共模电感L12第二线圈的第一端连接，共模电感L12第二线圈的第二端与电容C11的第二端、整流电路2的第二输入端连接。
所述第二滤波电路3，包括电感L21、电阻RS21、电阻RS23、电阻RS24、电容C21-C23、二极管DS21以及压敏电阻VD11；所述整流电路2的第一输出端与电感L21的第一端、电阻RS21的第一端以及电容C21的第一端连接， 电感L21的第二端与电阻RS21的第二端、电容C22的第一端、压敏电阻VD11的第一端以及二极管DS21的正极连接输出驱动信号；二极管DS21的负极与电阻RS23的第一端、电容C23的第一端连接，电阻RS23的第二端与电阻RS24的第一端连接；所述整流电路2的第二输出端与电容C21的第二端、电容C22的第二端、压敏电阻VD11的第二端、电阻RS24的第二端以及电容C23的第二端连接并接地。
所述低压保护电路4，包括稳压管ZS61—ZS63、二极管DS61、电阻RS61-RS65、电容C61、电容CS61、电容CS62、电感L41B以及三极管QS61- QS62；电感L41B为带磁芯的电感；所述驱动信号与所述稳压管ZS62的负极连接，稳压管ZS62的正极通过电阻RS63与稳压管ZS63的负极、电容CS62的第一端、电阻RS64的第一端以及电阻RS65的第一端连接，电阻RS65的第二端与三极管QS62的基极连接，三极管QS62的发射极与稳压管ZS61的负极、电阻RS62的第一端以及三极管QS61的基极连接，三极管QS61的发射极输出控制信号，三极管QS61的集电极与电阻RS62的第二端、电容C61的第一端、电容CS61的第一端以及二极管DS61的阴极连接，二极管DS61的阳极与电阻RS61的第一端连接，电阻RS61的第二端与电感L41B的第一端连接，稳压管ZS63的正极、电容CS62的第二端、电阻RS64的第二端、三极管QS62的集电极、稳压管ZS61的正极、电容C61的第二端、电容CS61的第二端以及电感L41B的第二端连接并接地。
所述驱动电路5，包括电阻RS31-RS33、电阻RS35A、电阻RS35B、电压控制芯片US31、电容CS41、电容C62、电感LS41、MOS管Q41以及二极管DS32； 所述电压控制芯片US31的型号为BP3319MB的芯片；所述驱动信号经过电阻分压后与电压控制芯片US31的6端、所述低压保护电路4的控制信号以及电容C62的第一端连接，电容C62的第二端与电压控制芯片的8端连接并接地；电压控制芯片US31的公共端通过电容与地连接；电压控制芯片US31的5端与电阻RS31的第一端、电阻RS32的第一端连接，电阻RS32的第二端与二极管DS32的负极连接，二极管DS32的正极与电阻RS31的第二端、MOS管Q41的栅极连接并通过电阻RS33与MOS管Q41的源极、电压控制芯片US31的3端连接并通过电阻接地； MOS管Q41的漏极通过电感LS41输出电压信号；电压控制芯片US31的2端通过电阻RS35B接地；电压控制芯片US31的2端通过电阻RS35A与所述RS61的第二端连接；电压控制芯片US31的6端通过电容与电压控制芯片US31的8端连接并接地。
所述变压电路6，包括电感L41A、二极管D41、电容C43A、电容C43B、电阻RS46以及共模电感L13；电感L41A为带磁芯的电感；
所述电感L41A的第一端与所述驱动信号、电容C43A的第一端、电容C43B的第一端、电阻RS46的第一端以及共模电感L13第一线圈的第一端连接；电感L41A的第二端与所述电压信号以及二极管D41的正极连接；二极管D41的负极与电容C43A的第二端、电容C43B的第二端、电阻RS46的第二端以及共模电感L13第二线圈的第一端连接并接地；共模电感L13第一线圈的第二端输出直流电的正极，共模电感L13第二线圈的第二端输出直流电的负极。
本发明的工作过程如下：当电源开通后，AC交流电压经F11保险丝、共模电感L11、L12差模电容C11通过DS11 DS12 DS13 DS14组成整流桥整流后，形成正向包络的直流电压，并由RS61A、RS61B、RS61C 快速将控制芯片US31电源引脚 VDD充电到启动工作电压点，控制芯片US31开始检测并工作。芯片通过RS31驱动开关管Q41交替开通截止工作。电感初级L41A储能，并通D41释放将电能传递到输出。高频交流电压经输出快恢复二极管D41整流后给输出电解C43A C43B充电，由于输出电解容量很大，形成稳定的直流电压，给负载供电，完成AC转DC的整个过程。
在工作期间，输出电感次级L41B上两端高频交流电压经DS61整流管 、C61电解、ZS61稳压管与QS61三极管、与C62电容产生US31工作电压Vcc。当输入电压降低到使稳压管ZS63不导通时,三极管QS62的基极电压将衔位US31 Vcc电压。此时US31 Vcc电压不受辅助绕组L41B控制完全由Vbus来决定，当Vbus电压继续降低到US31 输入低压阈值时US31将不工作；同时由于RS61A RS61B RS61C的充电作用进入打嗝模式。若Vbus继续下跌US31会因为Vcc欠压而关闭输出。驱动器完全不工作。当Vbus电压回升正常工作电压时Vcc将重新回到正常值，驱动器重新工作。低压保护的电压值可以通过调整ZS62 RS63 RS64值得到。从而使得驱动器工作在要求的输入电压范围内，避免因为在输入低压时输入电流大、效率低而发生损耗严重，造成驱动过热失效甚至产生火灾事故。
以上所述实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。

Claims (5)

1.一种带低压保护的交直流转换电路，其特征在于，包括第一滤波电路、整流电路、第二滤波电路、低压保护电路、驱动电路以及变压电路；所述第一滤波电路与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与第二滤波电路连接输出驱动信号，所述驱动信号与低压保护电路电源端连接，低压保护电路输出端与驱动电路连接，驱动电路通过变压电路输出稳定的直流电压；所述第二滤波电路，包括电感L21、电阻RS21、电阻RS23、电阻RS24、电容C21-C23、二极管DS21以及压敏电阻VD11；所述整流电路的第一输出端与电感L21的第一端、电阻RS21的第一端以及电容C21的第一端连接，电感L21的第二端与电阻RS21的第二端、电容C22的第一端、压敏电阻VD11的第一端以及二极管DS21的正极连接输出驱动信号；二极管DS21的负极与电阻RS23的第一端、电容C23的第一端连接，电阻RS23的第二端与电阻RS24的第一端连接；所述整流电路的第二输出端与电容C21的第二端、电容C22的第二端、压敏电阻VD11的第二端、电阻RS24的第二端以及电容C23的第二端连接并接地；
所述低压保护电路，包括稳压管ZS61—ZS63、二极管DS61、电阻RS61-RS65、电容C61、电容CS61、电容CS62、电感L41B以及三极管QS61- QS62；所述驱动信号与所述稳压管ZS62的负极连接，稳压管ZS62的正极通过电阻RS63与稳压管ZS63的负极、电容CS62的第一端、电阻RS64的第一端以及电阻RS65的第一端连接，电阻RS65的第二端与三极管QS62的基极连接，三极管QS62的发射极与稳压管ZS61的负极、电阻RS62的第一端以及三极管QS61的基极连接，三极管QS61的发射极输出控制信号，三极管QS61的集电极与电阻RS62的第二端、电容C61的第一端、电容CS61的第一端以及二极管DS61的阴极连接，二极管DS61的阳极与电阻RS61的第一端连接，电阻RS61的第二端与电感L41B的第一端连接，稳压管ZS63的正极、电容CS62的第二端、电阻RS64的第二端、三极管QS62的集电极、稳压管ZS61的正极、电容C61的第二端、电容CS61的第二端以及电感L41B的第二端连接并接地。
2.根据权利要求1所述的一种带低压保护的交直流转换电路，其特征在于，所述驱动电路，包括电阻RS31-RS33、电阻RS35A、电阻RS35B、电压控制芯片US31、电容CS41、电容C62、电感LS41、MOS管Q41以及二极管DS32；
所述电压控制芯片US31的型号为BP3319MB的芯片；
所述驱动信号经过电阻分压后与电压控制芯片US31的6端、所述低压保护电路的控制信号以及电容C62的第一端连接，电容C62的第二端与电压控制芯片的8端连接并接地；电压控制芯片US31的公共端通过电容与地连接；电压控制芯片US31的5端与电阻RS31的第一端、电阻RS32的第一端连接，电阻RS32的第二端与二极管DS32的负极连接，二极管DS32的正极与电阻RS31的第二端、MOS管Q41的栅极连接并通过电阻RS33与MOS管Q41的源极、电压控制芯片US31的3端连接并通过电阻接地； MOS管Q41的漏极通过电感LS41输出电压信号；电压控制芯片US31的2端通过电阻RS35B接地；电压控制芯片US31的2端通过电阻RS35A与所述RS61的第二端连接；电压控制芯片US31的6端通过电容与电压控制芯片US31的8端连接并接地。
3.根据权利要求2所述的一种带低压保护的交直流转换电路，其特征在于，所述变压电路，包括电感L41A、二极管D41、电容C43A、电容C43B、电阻RS46以及共模电感L13；
所述电感L41A的第一端与所述驱动信号、电容C43A的第一端、电容C43B的第一端、电阻RS46的第一端以及共模电感L13第一线圈的第一端连接；电感L41A的第二端与所述电压信号以及二极管D41的正极连接；二极管D41的负极与电容C43A的第二端、电容C43B的第二端、电阻RS46的第二端以及共模电感L13第二线圈的第一端连接并接地；共模电感L13第一线圈的第二端输出直流电的正极，共模电感L13第二线圈的第二端输出直流电的负极。
4.根据权利要求1所述的一种带低压保护的交直流转换电路，其特征在于，所述三极管QS61为NPN型三极管，三极管QS62为PNP型三极管。
5.根据权利要求3所述的一种带低压保护的交直流转换电路，其特征在于，所述电感L41A、电感L41B均为带磁芯的电感。
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