CN109245056A - 一种直流电源适配器保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流电源适配器保护装置，涉及电力电子技术领域。该装置包括电压比较电路、锁存电路以及开关电路，电压比较电路、锁存电路以及开关电路依次电连接，电压比较电路用于依据接收到的第一采样电压、第一参考电压以及第二参考电压生成过压比较结果，并将过压比较结果传输至锁存电路，锁存电路用于当过压比较结果为预设定的第一电平信号时，控制开关电路断开以使直流电源适配器保护装置与负载断开连接。当过压比较结果为第一电平信号时，表明第一采样电压即输出电压超过额定电压值，因此此时控制开关电路断开以使直流电源适配器保护装置与负载断开连接，以保护负载以及电源适配器本身。

Description

一种直流电源适配器保护装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种直流电源适配器保护装置。

背景技术

电源适配器已经渗透到人们生活的各个领域。例如，在消费类电子产品中应用非常广泛，提供的输出功率大多数都在100瓦以内，市场需求迅速增长。

现有的电源适配器普遍没有电压非正常输出的检测和关断功能，当电源适配器老旧时或者部分关键元器件故障造成电源电压非正常输出，有可能出现输出电压超出额定电压值范围或者输出电压低于额定电压值范围，这种情况虽然很少发生，当在发生时，这种偶然小概率发生的事件很容易造成用户困扰(因为用户不知道)，这种非正常输出也有可能造成设备供电电压不正常而导致设备损坏。同时，在负载短路或者负载过大的时候，这种情况可能会迅速拉低电源输出电压，也可能导致电源适配器损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流电源适配器保护装置，以解决上述问题。

本发明提供了一种直流电源适配器保护装置，所述直流电源适配器保护装置与一直流电源适配器电连接，所述直流电源适配器保护装置包括电压比较电路、锁存电路以及开关电路，所述电压比较电路、所述锁存电路及所述开关电路依次电连接；

所述电压比较电路用于依据接收到的第一采样电压、第一参考电压以及第二参考电压生成过压比较结果，并将所述过压比较结果传输至所述锁存电路；

所述锁存电路用于当所述过压比较结果为预设定的第一电平信号时，控制所述开关电路断开以使所述直流电源适配器保护装置与负载断开连接。

进一步地，所述电压比较电路用于当接收到的第一采样电压大于接收到的第一参考电压或小于接收到的第二参考电压时，输出第一过压比较结果，否则，输出第二过压比较结果。

进一步地，所述锁存电路包括第一三极管、第二三极管以及指示灯，所述开关电路包括第一继电器，所述电压比较电路与所述第一三极管的基极电连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的集电极通过所述指示灯接地，所述第二三极管的发射极接电源，所述第一继电器与所述指示灯并联。

进一步地，所述直流电源适配器保护装置还包括整流电路以及参考电压生成电路，所述整流电路、所述参考电压生成电路及所述电压比较电路依次电连接；

所述整流电路用于将输入的交流信号转换为直流信号，并将所述直流信号传输至所述参考电压生成电路；

所述参考电压生成电路用于依据所述直流信号生成所述第一参考电压以及所述第二参考电压。

进一步地，所述直流电源适配器保护装置还包括电压采样电路，所述电压采样电路与所述电压比较电路电连接，所述电压采样电路用于采集所述第一采样电压。

进一步地，所述电压比较电路包括第一运算放大器、第二运算放大器以及第三三极管，所述第一运算放大器的反相输入端、所述第二运算放大器的同相输入端分别与所述参考电压生成电路的两个信号输出端电连接，所述第一运算放大器的同相输入端、所述第二运算放大器的反相输入端均与所述电压采样电路电连接，所述第一运算放大器的信号输出端、所述第二运算放大器的信号输出端均与所述第三三极管的基极电连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极与电源及所述锁存电路电连接。

进一步地，所述直流电源适配器保护装置还包括延时电路，所述整流电路、所述延时电路及所述参考电压生成电路依次电连接；

所述延时电路用于在预设定的时间后将所述直流信号输出至所述参考电压生成电路。

进一步地，所述延时电路包括第四三极管、第五三极管、第一电容、第一电阻以及第二继电器，电源、所述第一电容及所述第一电阻依次串联后接地，所述第四三极管的基极电连接于所述第一电容与所述第一电阻之间，所述第四三极管的发射极接地，所述第四三极管的集电极与所述电源电连接，并与所述第五三极管的基极电连接，所述第五三极管的发射极接地，所述第五三极管的集电极通过所述第二继电器与所述电源电连接，所述第二继电器的触点开关与所述参考电压生成电路电连接。

进一步地，所述整流电路包括整流桥、第二电阻、第二二极管以及第二电容，所述整流桥的信号接入端与电源电连接，所述整流桥的信号输出端串联所述第二电阻后通过所述第二二极管反向接地，所述第二电容与所述第二二极管并联。

进一步地，所述参考电压生成电路包括第三电阻、第四电阻以及第五电阻，电源、所述第三电阻、所述第四电阻以及所述第五电阻依次串联后接地，所述电压比较电路与所述第三电阻与所述第四电阻的连接点及所述第四电阻与所述第五电阻的连接点电连接。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种直流电源适配器保护装置，包括电压比较电路、锁存电路以及开关电路，电压比较电路、锁存电路以及开关电路依次电连接，电压比较电路用于依据接收到的第一采样电压、第一参考电压以及第二参考电压生成过压比较结果，并将过压比较结果传输至锁存电路，锁存电路用于当过压比较结果为预设定的第一电平信号时，控制开关电路断开以使直流电源适配器保护装置与负载断开连接。当过压比较结果为第一电平信号时，表明第一采样电压即输出电压超过额定电压值，因此此时控制开关电路断开以使直流电源适配器保护装置与负载断开连接，以保护负载以及电源适配器本身。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明所提供的一种直流电源适配器保护装置的电路连接框图。

图2示出了整流电路的电路图。

图3示出了延时电路的电路图。

图4示出了参考电压生成电路的电路图。

图5示出了电压采样电路的电路图。

图6示出了电压比较电路的电路图。

图7示出了锁存电路及开关电路的电路图。

图标：100-直流电源适配器保护装置；110-整流电路；120-延时电路；130-参考电压生成电路；140-电压采样电路；150-电压比较电路；160-锁存电路；170-开关电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，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。

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。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

本发明实施例提供了一种直流电源适配器保护装置100，与直流电源适配器电连接，用于控制直流电源适配器的输出。请参阅图1，为本发明实施例提供的直流电源适配器保护装置100的电路连接框图。该直流电源适配器保护装置100包括：整流电路110、延时电路120、参考电压生成电路130、电压采样电路140、电压比较电路150、锁存电路160以及开关电路170。其中，整流电路110、延时电路120以及参考电压生成电路130依次电连接，电压采样电路140及参考电压生成电路130均与电压比较电路150电连接，电压比较电路150与锁存电路160电连接，锁存电路160与开关电路170电连接。

其中，整流电路110用于将输入的交流信号转换为直流信号，并将直流信号传输至延时电路120。

请参阅图2，为整流电路110的电路图。整流电路110包括整流桥、第二电阻R2、第二二极管D2以及第二电容C2。其中，整流桥的信号接入端接入交流信号，整流桥的信号输出端串联第二电阻R2后通过第二二极管D2反向接地，第二电容C2与第二二极管D2并联。

其中，整流桥用于将交流电转换为直流电；第二电阻R2为功率电阻，与第二二极管D2串联，以形成一稳压电路，从而可以为后续模块稳定供电。第二电阻R2用于分压，从而当整流桥输出的直流电偏大时，不至于使加在第二二极管D2两端的电压值过大，从而保护了第二二极管D2。第二电容C2用于滤波，进一步保证输出的直流电的性能平稳。

可以理解地，从直流电源适配器上电到直流电源适配器稳定工作，其需要一个稳定的时间，如若直接采集直流电源适配器的输出电压或输出电流，以此判断是否对直流电源适配器进行控制操作，可能会出现直流电源适配器还未准备好而直流电源适配器保护装置100误动作的问题，因此本发明实施例提供的直流电源适配器保护装置100还包括延时电路120。

延时电路120用于在预设定的时间后将直流信号输出至参考电压生成电路130。

可以理解地，该预设定的时间应该大于或等于直流电源适配器上电到直流电源适配器稳定工作所耗费的时间。

请参阅图3，为延时电路120的电路图。延时电路120包括第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一电容C1、第一电阻R1、第二继电器K2、第六电阻R6以及第七电阻R7，电源、第一电容C1及第一电阻R1依次串联后接地，第四三极管Q4的基极电连接于第一电容C1与第一电阻R1之间，第四三极管Q4的发射极接地，第四三极管Q4的集电极串联第六电阻R6后与电源电连接，并与第五三极管Q5的基极电连接，第五三极管Q5的发射极接地，第五三极管Q5的集电极串联第七电阻R7、第二继电器K2后与电源电连接，第二继电器K2的触点开关与参考电压生成电路130电连接。

当延时电路120上电后，第一电容C1与第一电阻R1形成充电电路，第四三极管Q4的基极为高电平，而随着第一电容C1的电量慢慢增加，第四三极管Q4的基极慢慢变为低电平；当第一电容C1充满电时，第四三极管Q4截止，从而第五三极管Q5的基极为电平为电源拉高成为高电平，从而第五三极管Q5导通，此时常开的第二继电器K2闭合，从而延时电路120输出电压。

可以理解地，通过调整第一电容C1的容量，可以调整后续电路的上电时间。

参考电压生成电路130用于依据直流信号生成第一参考电压以及第二参考电压，并将第一参考电压以及第二参考电压传输至电压比较电路150。

请参阅图4，为参考电压生成电路130的电路图。参考电压生成电路130包括第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5，电源、第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5依次串联后接地，第三电阻R3与第四电阻R4之间引出第一信号输出端，第四电阻R4与第五电阻R5之间引出第二信号输出端。

可以理解地，第一信号输出端用于输出第一参考电压，第二信号输出端用于输出第二参考电压。

其中，

需要说明的是，在本实施例中，参考电压生成电路130实际上为分压电路；在一种可选的实施例中，参考电压生成电路130可以利用稳压芯片电路实现。

还需要说明的是，在实际应用过程中，第一参考电压及第二参考电压的理论值可以依据直流电源适配器的额定电压值范围确定，第一参考电压及第二参考电压的理论值确定后，再确定第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5的阻值。

电压采样电路140与电压比较电路150电连接，电压采样电路140用于采集第一采样电压。

请参阅图5，为电压采样电路140的电路图。该电压采样电路140包括第八电阻R8、第九电阻R9以及第三电容C3，电源、第八电阻R8、第九电阻R9依次串联后接地，第三电容C3与第九电阻R9并联，第八电阻R8与第九电阻R9的连接点与电压比较电路150电连接。

可以理解地，电压采样电路140是对直流电源适配器的正极输出电压的采样。其中，第八电阻R8为滑动变阻器。第三电容C3为滤波电容，通过设置第三电容C3可以提高电压采样电路140的稳定性。

电压比较电路150用于依据接收到的第一采样电压、第一参考电压以及第二参考电压生成过压比较结果，并将过压比较结果传输至锁存电路160。

具体地，电压比较电路150用于当接收到的第一采样电压大于接收到的第一参考电压或小于接收到的第二参考电压时，输出第一过压比较结果，否则，输出第二过压比较结果。

请参阅图6，为电压比较电路150的电路图。电压比较电路150包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三三极管Q3、第三二极管D3、第四二极管D4、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13以及第十四电阻R14，第一运算放大器U1的反相输入端通过第十电阻R10与参考电压生成电路130的第一信号输出端电连接，第二运算放大器U2的同相输入端通过第十一电阻R11与参考电压生成电路130的第二信号输出端电连接，第一运算放大器U1的反相输入端依次串联第三二极管D3、第四二极管D4后与第二运算放大器U2的同相输入端电连接，第一运算放大器U1的同相输入端、第二运算放大器U2的反相输入端均与电压采样电路140的第四运算放大器U4的信号输出端电连接，第一运算放大器U1的信号输出端、第二运算放大器U2的信号输出端串联第十三电阻R13后与第三三极管Q3的基极电连接，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的集电极与锁存电路160电连接，并通过第十四电阻R14与电源电连接。

可以理解地，第十电阻R10、第十一电阻R11均为限流电阻，用于当输入电流过大时分别保护第一运算放大器U1以及第二运算放大器U2；第三二极管D3以及第四二极管D4均为瞬态抑制二极管，用于防止第一运算放大器U1以及第二运算放大器U2间的电压差过大而击穿第一运算放大器U1和/或第二运算放大器U2的引脚；第十三电阻R13同样为限流电阻，用于防止第三三极管Q3被大电流损坏；第十四电阻R14为上拉电阻，用于拉高第三三极管Q3集电极的电压值。

当UL<Uin<UH时，第一运算放大器U1以及第二运算放大器U2的输出电压Uo为高电平，此时第三三极管Q3导通，从而第三三极管Q3集电极的电平被拉低，电压比较电路150输出的过压比较结果Uout为第二过压比较结果，即低电平信号。

当Uin>UH或Uin<UL时，第一运算放大器U1以及第二运算放大器U2的输出电压Uo为低电平，此时第三三极管Q3截止，从而第三三极管Q3集电极的电平被第十四电阻R14拉高，电压比较电路150输出的过压比较结果Uout为第一过压比较结果，即高电平信号。

可以理解地，Uin为第一采样电压，UH为第一参考电压，UL为第二参考电压。第一过压比较结果即为高电平信号，第二过压比较结果即为低电平信号。从而，当电压比较电路150输出第一过压比较结果时，即为表示：Uin>UH或Uin<UL，这表明直流电源适配器的输出电压已经超过门限电位。

锁存电路160用于当过压比较结果或过流比较结果为预设定的第一电平信号时，输出第二电平信号至开关电路170。

开关电路170用于接收到第二电平信号时控制开关电路170断开以使直流电源适配器保护装置100与负载断开连接。

请参阅图7，为锁存电路160及开关电路170的电路图。锁存电路160包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、指示灯、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第二十二电阻、第二十三电阻、第十九电阻R19以及第二十电阻R20，开关电路170包括第一继电器K1，电压比较电路150的信号输出端串联第十五电阻R15后与第一三极管Q1的基极电连接，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的集电极串联第十六电阻R16后与第二三极管Q2的基极电连接，第一三极管Q1的基极串联第二十二电阻后与第二三极管Q2的集电极电连接，第一三极管Q1的基极串联第二十电阻R20后与第一三极管Q1的发射极电连接，第二三极管Q2的集电极串联第十九电阻R19、指示灯后接地，第二三极管Q2的发射极接电源，第一继电器K1串联第二十三电阻与指示灯及第十九电阻R19并联。

可以理解地，正常情况下，Uout为低电平，此时第一三极管Q1截止，从而第二三极管Q2没有偏置电压，也处于截止状态，此时常闭状态的第一继电器K1闭合，从而直流电源适配器正常输出；一旦电压比较电路150输入高电平信号，则使得Uout变为高电平，从而第一三极管Q1导通，而第二三极管Q2的基极电平低于第二三极管Q2的发射极电平且超过0.7V，因此第二三极管Q2导通，继电器通电，直流电源适配器的输出被切断，且指示灯被点亮。此时若Uout状态变为低电平，由于第一三极管Q1、第二三极管Q2处于导通状态，第二十二电阻、第二十电阻R20上的电压接近VcC2，因此此时第一三极管Q1的基极与发射极的电压差保持0.7V，第一三极管Q1会继续导通，同理第二三极管Q2继续保持导通，整个电路处于锁存状态，保持电路故障报警。

综上所述，本发明提供的一种直流电源适配器保护装置，包括电压比较电路、锁存电路以及开关电路，电压比较电路、锁存电路以及开关电路依次电连接，电压比较电路用于依据接收到的第一采样电压、第一参考电压以及第二参考电压生成过压比较结果，并将过压比较结果传输至锁存电路，锁存电路用于当过压比较结果为预设定的第一电平信号时，控制开关电路断开以使直流电源适配器保护装置与负载断开连接。当过压比较结果为第一电平信号时，表明第一采样电压即输出电压超过额定电压值，因此此时控制开关电路断开以使直流电源适配器保护装置与负载断开连接，以保护负载以及电源适配器本身。

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。

Claims (10)

1.一种直流电源适配器保护装置，其特征在于，所述直流电源适配器保护装置与一直流电源适配器电连接，所述直流电源适配器保护装置包括电压比较电路、锁存电路以及开关电路，所述电压比较电路、所述锁存电路及所述开关电路依次电连接；

所述电压比较电路用于依据接收到的第一采样电压、第一参考电压以及第二参考电压生成过压比较结果，并将所述过压比较结果传输至所述锁存电路；

所述锁存电路用于当所述过压比较结果为预设定的第一电平信号时，控制所述开关电路断开以使所述直流电源适配器保护装置与负载断开连接。

2.根据权利要求1所述的直流电源适配器保护装置，其特征在于，所述电压比较电路用于当接收到的第一采样电压大于接收到的第一参考电压或小于接收到的第二参考电压时，输出第一过压比较结果，否则，输出第二过压比较结果。

3.根据权利要求1或2所述的直流电源适配器保护装置，其特征在于，所述锁存电路包括第一三极管、第二三极管以及指示灯，所述开关电路包括第一继电器，所述电压比较电路与所述第一三极管的基极电连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的集电极通过所述指示灯接地，所述第二三极管的发射极接电源，所述第一继电器与所述指示灯并联。

4.根据权利要求1或2所述的直流电源适配器保护装置，其特征在于，所述直流电源适配器保护装置还包括整流电路以及参考电压生成电路，所述整流电路、所述参考电压生成电路及所述电压比较电路依次电连接；

所述整流电路用于将输入的交流信号转换为直流信号，并将所述直流信号传输至所述参考电压生成电路；

所述参考电压生成电路用于依据所述直流信号生成所述第一参考电压以及所述第二参考电压。

5.根据权利要求4所述的直流电源适配器保护装置，其特征在于，所述直流电源适配器保护装置还包括电压采样电路，所述电压采样电路与所述电压比较电路电连接，所述电压采样电路用于采集所述第一采样电压。

6.根据权利要求5所述的直流电源适配器保护装置，其特征在于，所述电压比较电路包括第一运算放大器、第二运算放大器以及第三三极管，所述第一运算放大器的反相输入端、所述第二运算放大器的同相输入端分别与所述参考电压生成电路的两个信号输出端电连接，所述第一运算放大器的同相输入端、所述第二运算放大器的反相输入端均与所述电压采样电路电连接，所述第一运算放大器的信号输出端、所述第二运算放大器的信号输出端均与所述第三三极管的基极电连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极与电源及所述锁存电路电连接。

7.根据权利要求4所述的直流电源适配器保护装置，其特征在于，所述直流电源适配器保护装置还包括延时电路，所述整流电路、所述延时电路及所述参考电压生成电路依次电连接；

所述延时电路用于在预设定的时间后将所述直流信号输出至所述参考电压生成电路。

8.根据权利要求7所述的直流电源适配器保护装置，其特征在于，所述延时电路包括第四三极管、第五三极管、第一电容、第一电阻以及第二继电器，电源、所述第一电容及所述第一电阻依次串联后接地，所述第四三极管的基极电连接于所述第一电容与所述第一电阻之间，所述第四三极管的发射极接地，所述第四三极管的集电极与所述电源电连接，并与所述第五三极管的基极电连接，所述第五三极管的发射极接地，所述第五三极管的集电极通过所述第二继电器与所述电源电连接，所述第二继电器的触点开关与所述参考电压生成电路电连接。

9.根据权利要求4所述的直流电源适配器保护装置，其特征在于，所述整流电路包括整流桥、第二电阻、第二二极管以及第二电容，所述整流桥的信号接入端与电源电连接，所述整流桥的信号输出端串联所述第二电阻后通过所述第二二极管反向接地，所述第二电容与所述第二二极管并联。

10.根据权利要求4所述的直流电源适配器保护装置，其特征在于，所述参考电压生成电路包括第三电阻、第四电阻以及第五电阻，电源、所述第三电阻、所述第四电阻以及所述第五电阻依次串联后接地，所述电压比较电路与所述第三电阻与所述第四电阻的连接点及所述第四电阻与所述第五电阻的连接点电连接。