CN107656131B - 一种过压检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过压检测方法及电路。其中，电路包括：LED灯；检测电路，配置为检测开关电源中功率因数校正PFC电路产生的基准电压；控制电路，配置为当检测的基准电压不在预设范围内时，生成第一控制信号；导通电路，配置为响应所述第一控制信号，接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯。

Description

一种过压检测电路及方法

技术领域

本发明涉及电子技术，尤其涉及一种过压检测电路及方法。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关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，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

在开关电源中，当功率因数校正(PFC)电路输出的电压高于设定值后，会触发过电压保护，从而保护电路中的器件。

然而，这种过电压保护不能反映是外界供电电压异常还是电源自身异常所导致的过电压，不利于判断原因。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种过压检测电路及方法。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种过压检测电路，包括：

LED灯；

检测电路，配置为检测开关电源中PFC电路产生的基准电压；

控制电路，配置为当检测的基准电压不在预设范围内时，生成第一控制信号；

导通电路，配置为响应所述第一控制信号，接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯。

上述方案中，所述检测电路，配置为检测所述基准电压对应的分压电阻的电压降；

相应地，所述控制电路，配置为当分压电阻的电压降不在预设范围内时，生成所述第一控制信号。

上述方案中，所述电路还包括：过压保护电路，配置为：当分压电阻的电压降在预设范围内，且所述分压电阻两端中预设端的电压值超过预设值时，生成第二控制信号，以关断电源。

上述方案中，所述导通电路，配置为所述LED灯点亮后，当流经自身的电流超过预设电流时，保持接通所述PFC电路及所述LED灯。

上述方案中，所述导通电路，还配置为当流经自身的电流未超过所述预设电流时，断开所述PFC及所述LED灯。

本发明实施例还提供了一种过压检测方法，包括：

检测开关电源中PFC电路产生的基准电压；

当检测的基准电压不在预设范围内时，生成第一控制信号，以接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯。

上述方案中，所述检测开关电源中PFC电路产生的基准电压，包括：

检测所述基准电压对应的分压电阻的电压降；

相应地，当分压电阻的电压降不在预设范围内时，生成所述第一控制信号。

上述方案中，所述方法还包括：

当分压电阻的电压降在预设范围内，且所述分压电阻两端中预设端的电压值超过预设值时，生成第二控制信号，以关断电源。

上述方案中，所述方法还包括：

所述LED灯点亮后，当流过的电流超过预设电流时，保持接通所述PFC电路及所述LED灯。

上述方案中，所述方法还包括：

当流过的电流未超过所述预设电流时，断开所述PFC及所述LED灯。

本发明实施例提供的过压检测电路及方法，检测开关电源中PFC电路产生的基准电压；当检测的基准电压不在预设范围内时，生成第一控制信号，以接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯，采用本发明实施例的方案，当检测到PFC电路的基准电压不在预设范围内时，点亮LED灯，基于所述PFC电路的基准电压的特性，当开关电源的输入电压异常导致PFC的输出电压过高时，能够进行提示，从而使得相关人员能够获知是外界因素导致PFC的输出电压过高，开关电源是正常的。

附图说明

在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为相关技术开关电源结构示意图；

图2为本发明实施例一种过压检测电路结构示意图；

图3为本发明实施例另一种过压检测电路结构示意图；

图4为本发明应用实施例过压检测电路结构示意图；

图5为本发明实施例过压检测的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明再作进一步详细的描述。

开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，此时便需要PFC电路提高功率因数，所以通常使用的一些开关电源包含PFC电路，如图1所示。

通常，在具有PFC电路的开关电源中，都需要对PFC电路中的大电容(图1所示的Cbulk)进行过电压保护。当检测到大电容上的电压高于设定值后，会触发过电压保护并关闭系统(shutdown)，从而保护大电容及其他零件。但是在相关技术中，过电压保护电路的采样电压来自大电容，所以无论是是交流输入电压过高，还是电源自身异常(反馈分压电阻阻值偏移)，大电容上的电压都会高于设定值，从而触发保护。也就是说，这种过电压保护电路无法区分触发过电压保护的原因是外界供电电压异常，还是电源自身异常。这就给开关售后服务带来一定的问题。例如有些国家/地区交流供电电压不稳定，经常出现异常高电压，导致系统shutdown。在这种情况下，由于不能确定是供电电压异常造成系统shutdown，客户会认为是系统故障，从而要求更换电源或主板。其中，所述大电容可以理解为电源里的高压储能电容，其英文表达为bulk cap。

另一方面，PFC电路的基准电压受PFC电路内部闭环控制机制的影响，只要PFC电路对应的外界因素不发生变化，PFC电路的基准电压是不会发生变化，也就是说，PFC电路内部因素发生变化是不会引起PFC电路的基准电压发生变化的，举个例子来说，假设PFC电路中的反馈分压电阻的阻值发生变化(漂移)，此时PFC电路的基准电压时不会发生变化的，但PFC电路的输出电压是会发生变化的。

基于此，在本发明的各种实施例中：检测开关电源中PFC电路产生的基准电压；当检测的基准电压不在预设范围内时，生成第一控制信号，以接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯。

采用本发明实施例的方案，当检测到PFC电路的基准电压不在预设范围内时，点亮LED灯，当交流输入电压出现异常高压时，LED灯就会被点亮，从而能够获知是由于交流输入电压的异常导致过压的，进一步说明开关电源是正常的。

其中，PFC电路配置为将输入的交流电压进行整流处理，并输出整流后的电压。

本发明实施例提供的过压检测电路，如图2所示，包括：

LED灯21；

检测电路22，配置为检测开关电源中PFC电路产生的基准电压；

控制电路23，配置为当检测的基准电压不在预设范围内时，生成第一控制信号；

导通电路24，配置为响应所述第一控制信号，接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯。

本发明实施例提供的电路，所述检测电路22检测开关电源中PFC电路产生的基准电压；当检测的基准电压不在预设范围内时，所述控制电路23生成第一控制信号；所述导通电路24响应所述第一控制信号，接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯，基于所述PFC电路的基准电压的特性，当开关电源的输入电压异常导致PFC的输出电压过高时，能够进行提示，从而使得相关人员能够获知并不是开关电源自身异常，而是外界因素导致PFC的输出电压过高。

实际应用时，所述预设范围可以根据需要进行设置。

实际应用时，可以通过分压电阻来对所述基准电压进行采样。基于此，在一实施例中，所述检测电路22，配置为检测所述基准电压对应的分压电阻的电压降；

相应地，所述控制电路23，配置为当分压电阻的电压降不在预设范围内时，生成所述第一控制信号。

其中，实际应用时，当交流输入电压一直异常时，可以使LED灯21一直处于点亮的状态，以便能够起到提醒的作用，以便能够及时切断交流输入电压，保护开关电源，即及时将开关电源的电源线(AC power cord)从交流电接口上拔除。

基于此，在一实施例中，所述导通电路24，配置为所述LED灯21点亮后，当流经自身的电流超过预设电流时，保持接通所述PFC电路及所述LED灯21。

当然，当切断交流输入电压后，需要关闭所述LED灯21。基于此，在一实施例中，所述导通电路24，还配置为当流经自身的电流未超过所述预设电流时，断开所述PFC及所述LED灯21。

实际应用时，当开关电源自身出现异常时，也会出现过压的现象，针对此现象也需要作出诊断。

基于此，本发明实施例提供另一种过压保护电路，如图3所示，包括：

LED灯21；

检测电路22，配置为检测所述基准电压对应的分压电阻的电压降；

控制电路23，配置为当分压电阻的电压降不在预设范围内时，生成所述第一控制信号；

导通电路24，配置为响应所述第一控制信号，接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯；

过压保护电路25，配置为当所述分压电阻的电压降在预设范围内，且所述分压电阻两端中预设端的电压值超过预设值时，生成第二控制信号，以关断电源。

其中，所述关断电源是指：关断开关电源中的功率开关。举个例子来说，假设开关电源的电路结构如图1所示，则关断功率开关Q1、Q2及Q3。

实际应用时，为了保护开关电源中的各器件，也需要关断电源，基于此，在一实施例中，所述过压保护电路25，还配置为当所述分压电阻的电压降不在预设范围内，且所述分压电阻两端中预设端的电压值超过预设值时，生成第三控制信号，以关断电源。

本发明实施例还提供了一种开关电源，包括：PFC电路以及上述的过压检测电路；

其中，PFC电路，配置为对输入电压进行整流处理，输出整流后的电压。

在一实施例中，所述开关电源还可以包括：脉冲宽度调制(PWM)电路，配置为调整整流处理后的电压的占空比，以输出恒定的直流电压。

下面结合一个应用实施例对本发明再作进一步详细的描述。

在本应用实施例中，如图4所示，检测电路22包括：电阻R114及电阻R114-1；

控制电路23包括：电阻R129、电阻R134、电阻R133、三极管Q109、三极管Q345及稳压电路IC103；其中，三极管Q109是PNP类型的三级管；三极管Q345是NPN类型的三极管；稳压电路IC103具有引脚1、引脚2和引脚3；稳压电路IC103的类型为TL431；

导通电路24包括：电阻R138、电阻130、电阻R136、电阻132、三极管Q110、晶体管Q305；其中，晶体管Q305为可控硅(SCR)晶体管；

过压保护电路25包括：电阻R121、电阻R122、电阻R123、电阻R124、电阻R125、电阻R126、电阻R127、电容C114、稳压电路IC102及三极管Q107；其中，三极管Q107是PNP类型的三级管；其中，稳压电路IC102具有引脚1、引脚2和引脚3；稳压电路IC102的类型为TL431。

另外，在图4中，电容C110及电容C110-1形成开关电源的PFC电路中的大电容，即这两个电容称为bulk cap。电阻R111、电阻R112、电阻R113、电阻R114、电阻R114-1形成PFC电路的反馈分压电阻。其中，电阻R111、电阻R112、电阻R113为高压电阻，一般来说，其耐压值高于100V，而电阻R114、电阻R114-1为低压电阻，一般来说，其耐压值低于100V。受制作工艺的影响，使用过程中，电阻R111、电阻R112、电阻R113的阻值可能会发生漂移。

需要说明的是：在图4中，并未示出完整的PFC电路，而且也未示出PFC电路所连接的PWM电路，也就是说，图4并未示出基本的开关电源电路。

为了描述方便，在以下的描述中，将PFC电路中产生的基准电压对应的节点称为SNSBOOST；将PFC电路的输出电压称为Vbulk_cap。

TL431的工作原理是：引脚1的电压为高电压时，引脚3的电压为低电压；相应地，引脚1的电压为低电压时，引脚3的电压为高电压。

图4所示的电路可以对两种原因产生的过电压进行检测，具体地，一种是PFC电路的反馈分压电阻中某个电阻的阻值发生偏移产生的过电压；另一种是交流输入电压的异常产生的过电压。

下面对这两种情况电路的工作原理进行详细说明。

1、PFC电路的反馈分压电阻中某个电阻的阻值发生偏移造成Vbulk_cap过高。

具体地，当电阻R111、电阻R112、电阻R113中某个电阻的阻值发生偏移时，会使得Vbulk_cap过高，此时电阻R122的电压变高，从而致使稳压电路IC102的引脚1电压升高，同时稳压电路IC102的引脚3的电压降低。而稳压电路IC102的引脚3与三极管Q107的基极相连接，所以稳压电路IC102的引脚3电压的降低致使三极管Q107导通，从而使得二极管D105也导通，从而使得PC306_PIN3节点的信号变成高电平，这个高电平信号用于控制关断电源(图4中未示出)。

在这个过程中，由于电阻的阻值发生了漂移，而根据PFC电路内部闭环控制机制，SNSBOOST的电压是不会变的，一直是一个固定值比如2.5V等。

同时，由于SNSBOOST的电压不发生变化，所以稳压电路IC103各引脚的电压不发生变化，稳压电路IC103的引脚3的电压不发生变化，即不会降低，所以三极管Q109就不会导通，电阻R133的电压为0，因此三极管Q345处于关断状态。三极管Q345的关断致使三极管Q110也处于关断状态，所以电阻R136的电压为0，因此晶体管Q305就不导通，LED灯21不会被点亮。

2、交流输入电压出现异常高压造成Vbulk_cap过高。

具体地，实际应用时，交流输入电压正常范围一般是90～264Vac，相应地，整流后最大电压为264*1.414＝373V。当交流输入经整流后的Vbulk电压高于PFC稳压工作点(比如约为380V)后，PFC电源控制芯片输出截止，SNSBOOST的电压升高。

交流输入电压出现异常高压时，会使得Vbulk_cap过高，此时电阻R122的电压变高，从而致使稳压电路IC102的引脚1电压升高，同时稳压电路IC102的引脚3的电压降低。而稳压电路IC102的引脚3与三极管Q107的基极相连接，所以稳压电路IC102的引脚3电压的降低致使三极管Q107导通，从而使得二极管D105也导通，从而使得PC306_PIN3节点的信号变成高电平，这个高电平信号用于控制关断电源(图4中未示出)。

同时，由于Vbulk_cap过高不是由于电阻R111、电阻R112、电阻R113中某个电阻的阻值发生偏移造成的，而是由于交流输入电压造成的，此时SNSBOOST的电压就会发生变化，SNSBOOST的电压升高，举个例子来说，假设SNSBOOST的电压的固定值是2.5V，当交流输入电压过高时，SNSBOOST的电压的就是2.5V了，而是高于2.5V。SNSBOOST电压的升高致使电阻R114-1分到的电压升高，从而致使稳压电路IC103的引脚1的电压升高，同时稳压电路IC103的引脚3的电压降低，稳压电路IC103的引脚3电压的降低致使三极管Q109导通，电阻R133的电压升高，从而致使三极管Q345、三极管Q110导通，电阻R136的电压升高，电阻R136电压的升高致使晶体管Q105导通，晶体管Q105导通后，LED灯21也会导通点亮。

由于晶体管Q105为SCR晶体管，所以晶体管Q105导通后，只要流过晶体管Q105的电流大于维持电流(holding current)，晶体管Q105就一直处于导通状态，也就是说LED灯21一直处于点亮状态。只有当拔掉连接交流电接口的AC power cord后，大电容放电后，LED灯21才会被熄灭。

从上面的描述可以看出，本发明实施例的方案，通过增加交流过电压诊断电路，从而区分了触发过电压保护的原因是交流输入异常高压，还是电源反馈分压电阻异常；同时增加LED显示，如果是交流输入过电压造成的保护，则LED灯被点亮，直到重新插拔AC powercord才能使LED灯熄灭。如果电源shutdown并且LED不亮，说明是电源自身异常。这样，就方便相关人员(比如客户和客服人员)判断故障原因。

基于上述电路，本发明实施例还提供了一种过压检测方法，如图5所示，包括：

步骤501：检测开关电源中PFC电路产生的基准电压；

具体地，由过压检测电路的检测电路检测开关电源中PFC电路产生的基准电压。

步骤502：当检测的基准电压不在预设范围内时，生成第一控制信号，以接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯。

具体地，当检测的基准电压不在预设范围内时，由过压检测电路的控制电路生成第一控制信号，然后由过压检测电路的导通电路接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯。

在一实施例中，所述检测开关电源中PFC电路产生的基准电压，包括：

检测所述基准电压对应的分压电阻的电压降；

相应地，当分压电阻的电压降不在预设范围内时，生成所述第一控制信号。

在一实施例中，该方法还可以包括：

当分压电阻的电压降在预设范围内，且所述分压电阻两端中预设端的电压值超过预设值时，生成第二控制信号，以关断电源。

在一实施例中，该方法还可以包括：

当所述分压电阻的电压降不在预设范围内，且所述分压电阻两端中预设端的电压值超过预设值时，生成第三控制信号，以关断电源。

在一实施例中，该方法还可以包括：

所述LED灯点亮后，当流过的电流超过预设电流时，保持接通所述PFC电路及所述LED灯。

在一实施例中，该方法还可以包括：

当流过的电流未超过所述预设电流时，断开所述PFC及所述LED灯。

本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，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过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种过压检测电路，包括：

LED灯；

检测电路，配置为检测开关电源中功率因数校正PFC电路产生的基准电压；

控制电路，配置为当检测的基准电压不在预设范围内时，生成第一控制信号；

导通电路，配置为响应所述第一控制信号，接通所述PFC电路及所述LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述检测电路，配置为检测所述基准电压对应的分压电阻的电压降；

相应地，所述控制电路，配置为当分压电阻的电压降不在预设范围内时，生成所述第一控制信号。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：过压保护电路，配置为：当所述分压电阻的电压降在预设范围内，且所述分压电阻两端中预设端的电压值超过预设值时，生成第二控制信号，以关断电源。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述导通电路，配置为所述LED灯点亮后，当流经自身的电流超过预设电流时，保持接通所述PFC电路及所述LED灯。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述导通电路，还配置为当流经自身的电流未超过所述预设电流时，断开所述PFC及所述LED灯。

6.一种过压检测方法，包括：

检测开关电源中PFC电路产生的基准电压；

当检测的基准电压不在预设范围内时，生成第一控制信号，以接通所述PFC电路及LED灯，由所述PFC电路为所述LED灯提供电源，以点亮所述LED灯。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述检测开关电源中PFC电路产生的基准电压，包括：

检测所述基准电压对应的分压电阻的电压降；

相应地，当分压电阻的电压降不在预设范围内时，生成所述第一控制信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当分压电阻的电压降在预设范围内，且所述分压电阻两端中预设端的电压值超过预设值时，生成第二控制信号，以关断电源。

9.根据权利要求6至8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述LED灯点亮后，当流过的电流超过预设电流时，保持接通所述PFC电路及所述LED灯。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当流过的电流未超过所述预设电流时，断开所述PFC及所述LED灯。

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