CN109256761B - 双重过压保护电路及过压保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双重过压保护电路及过压保护系统，包括第一过压保护单元、第二过压保护单元及控制单元，所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元分别与所述控制单元电连接，并且，所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元电连接。本发明为双重过压保护电路及过压保护系统，能使芯片的VCC电压在重载时限制在合理的范围，在电路VCC电压升高到一定范围时，能切断电路，避免了芯片及其他元件被损坏。

Description

双重过压保护电路及过压保护系统

技术领域

本发明涉及过压保护电路领域，特别是涉及一种双重过压保护电路及过压保护系统。

背景技术

液晶显示器简称LCD(Liquid Crystal Display)，采用一种介于固态和液态之间的物质，具有规则性分子排列的有机化合物，加热呈现透明状的液体状态，冷却后出现结晶颗粒的混浊固体状态的物质。用于液晶显示器的液晶分子结构排列类似细火柴棒，被称为Nematic液晶，采用此类液晶制造的液晶显示器也就称为LCD(Liquid Crystal Display)。而液晶电视是在两张玻璃之间的液晶内，加入电压，通过分子排列变化及曲折变化再现画面，屏幕通过电子群的冲撞，制造画面并通过外部光线的透视反射来形成画面。世界上第一台液晶显示设备在20世纪70年代初由日本夏普制造，被称之为TN-LCD(扭曲向列)液晶显示器。

目前，普遍应用在液晶电视机中，为了节省成本，采用LLC低带机功耗的方案。为了待机功耗低，传统的方案的VCC在空载时电压低，但在重载时电压很高，会超过芯片的过压保护的电压，则有可能烧坏芯片。为了防止这种异常状态的发生，在现有的线路上添加了一个线路，在重载时将VCC电压限制在合理的范围。同时，在电路电压升高到一定范围时，能切断电路，避免了芯片及其他元件损坏。从而保证了整机的安全性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种双重过压保护电路及过压保护系统，能使芯片的VCC电压在重载时限制在合理的范围，在电路VCC电压升高到一定范围时，能切断电路，避免了芯片及其他元件被损坏。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种双重过压保护电路，包括：第一过压保护单元、第二过压保护单元及控制单元，所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元分别与所述控制单元电连接，并且，所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元电连接。

在其中一个实施例中，所述第一过压保护单元包括稳压二极管ZD1、电阻R1、电阻R2、电容C1及三极管Q1，所述稳压二极管ZD1的阴极与所述第二过压保护单元电连接，所述稳压二极管ZD1的阳极顺序经所述电阻R2和所述电阻R1接地，所述电容C1的两端与所述电阻R1的两端并联连接，所述三极管Q1的基极与所述电阻R2和所述电阻R1的串联连接的节点电连接，所述三极管Q1的集电极与所述控制单元电连接，所述三极管Q1的发射极接地。

在其中一个实施例中，所述第二过压保护单元包括稳压二极管ZD2、电阻R3、电阻R4及三极管Q2，所述三极管Q1的基极与所述稳压二极管ZD2的阴极电连接，所述三极管Q2的集电极作为第二过压保护单元的电压输入端，所述三极管Q2的发射极与所述控制单元电连接，所述稳压二极管ZD2的阳极接地，所述电阻R3的两端分别与所述三极管Q1的基极和集电极电连接，所述电阻R4的两端分别与所述三极管Q2的基极和发射极电连接。

在其中一个实施例中，所述第二过压保护单元还包括电容C3和电容C4，所述电容C3的一端与所述三极管Q2的发射极电连接，所述电容C3的另一端接地，所述电容C4的一端与所述三极管Q2的发射极电连接，所述电容C4的另一端接地。

在其中一个实施例中，所述双重过压保护电路还包括电压输入电路，所述电压输入电路的一端与分别与所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元电连接，所述电压输入电路的另一端用于输入电压。

在其中一个实施例中，所述电压输入电路包括电容C2、电阻R65、电阻R66及二极管D8，所述电阻R65的第一端用于输入电压，所述电阻R65的第二端顺序经所述二极管D8和所述电容C2后接地，所述电阻R66的两端分别与所述电阻R65的两端并联连接。

在其中一个实施例中，所述电压输入电路还包括电阻R62、电阻R63及电阻R64，所述电阻R62的一端与所述电阻R65的第一端电连接，所述电阻R62的另一端经所述电阻R63、所述电阻R64后接地。

本发明还提供一种过压保护系统，包括以上所述的双重过压保护电路，还包括输出开关电路、通讯电路及功率因素控制电路，所述双重过压保护电路分别与所述输出开关电路、所述通讯电路和所述功率因素控制电路电连接，所述通讯电路还与所述功率因素控制电路电连接。

在其中一个实施例中，所述通讯电路包括电阻R11、电阻R12及三极管Q4，所述电阻R11的一端与所述双重过压保护电路的通讯端电连接，所述电阻R11的另一端与所述三极管Q4的基极电连接，所述三极管Q4的发射极与所述功率因素控制电路的一端电连接，所述三极管Q4的集电极经所述电阻R12后与所述功率因素控制电路的另一端电连接。

在其中一个实施例中，所述通讯电路还包括电阻R13和电容C14，所述电容C14的一端与所述三极管Q4的基极电连接，所述电容C14的另一端接地，所述电阻R13的两端与所述电容C14的两端并联连接。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种双重过压保护电路及过压保护系统，通过设置第一过压保护单元、第二过压保护单元及控制单元，能使芯片的VCC电压在重载时限制在合理的范围，在电路VCC电压升高到一定范围时，能切断电路，避免了芯片及其他元件被损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明一实施方式的双重过压保护电路的电路原理图；

图2为本发明的过压保护系统的通讯电路的电路原理图；

图3为本发明的过压保护系统的功率因素控制电路的电路原理图；

图4为图3所示的另一实施方式的功率因素控制电路的电路原理图；

图5为本发明的过压保护系统的输出开关电路的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种双重过压保护电路，包括：第一过压保护单元、第二过压保护单元及控制单元，所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元分别与所述控制单元电连接，并且，所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元电连接。需要说明的是，所述第一过压保护单元用于保护电路不受过高的电压损坏，当第二过压保护单元所接收的电压大于其所能承受的电压时，则第一过压保护单元则会启动保护的过程，使得控制单元进入过压保护的状态中；所述第二过压保护单元用于保证输入控制单元的不超过控制单元的额定电压，保护控制单元不受高压的损坏。优选的，所述控制单元为控制IC，并且，所述控制IC采用富士科技公司生产的型号为FA6B20N的芯片。

请参阅图1，所述第一过压保护单元包括稳压二极管ZD1、电阻R1、电阻R2、电容C1及三极管Q1，所述稳压二极管ZD1的阴极与所述第二过压保护单元电连接，所述稳压二极管ZD1的阳极顺序经所述电阻R2和所述电阻R1接地，所述电容C1的两端与所述电阻R1的两端并联连接，所述三极管Q1的基极与所述电阻R2和所述电阻R1的串联连接的节点电连接，所述三极管Q1的集电极与所述控制单元电连接，所述三极管Q1的发射极接地。需要说明的是，所述电阻R2和所述电容C1可以起到抗干扰的作用，防止开机时产生尖峰干扰，进而提高电路的稳定性和可靠性。

请参阅图1，所述第二过压保护单元包括稳压二极管ZD2、电阻R3、电阻R4及三极管Q2，所述三极管Q1的基极与所述稳压二极管ZD2的阴极电连接，所述三极管Q2的集电极作为第二过压保护单元的电压输入端，所述三极管Q2的发射极与所述控制单元电连接，所述稳压二极管ZD2的阳极接地，所述电阻R3的两端分别与所述三极管Q1的基极和集电极电连接，所述电阻R4的两端分别与所述三极管Q2的基极和发射极电连接。

工作时：当输入电压VCC1的电压低于稳压二级管ZD2的电压，(稳压二级管ZD2的电压是IC所需的合理数值)，三极管Q2导通VCC2电压是VCC1电压减去三极管Q2的CE之间的电压。当VCC1电压高于稳压二级管ZD2的电压，稳压二级管ZD2将会反向导通，三极管Q2半导通并将输出电限制在稳压二级管ZD2减去三极管Q2的BE之间的电压。当VCC1电压再持续升高到高于稳压二级管ZD1的电压(稳压二级管ZD1的电压是VCC要求的过压保护的数值)，稳压二级管ZD1将会反向导通，通过电阻R2和电阻R1分压以及电容C1的滤波，三极管Q1的基极的电压也会随之升高，当此电压达到三极管Q1的开通电压时，三极管Q1导通，三极管Q1的集电极电位下降，将MODE的电位拉低，进而使得控制IC的MODE管脚触发过压保护功能，从而使得IC进入保护状态。如此，能使芯片的VCC电压在重载时限制在合理的范围，在电路VCC电压升高到一定范围时，能切断电路，避免了芯片及其他元件被损坏。

需要说明的是，所述第二过压保护单元还包括电容C3和电容C4，所述电容C3的一端与所述三极管Q2的发射极电连接，所述电容C3的另一端接地，所述电容C4的一端与所述三极管Q2的发射极电连接，所述电容C4的另一端接地。如此，所述电容C3和所述电容C4起到了滤波的作用，可以使得第二过压保护电压输入控制IC的电压更稳定。

需要说明的是，所述双重过压保护电路还包括电压输入电路，所述电压输入电路的一端与分别与所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元电连接，所述电压输入电路的另一端用于输入电压。具体的，所述电压输入电路包括电容C2、电阻R65、电阻R66及二极管D8，所述电阻R65的第一端用于输入电压，所述电阻R65的第二端顺序经所述二极管D8和所述电容C2后接地，所述电阻R66的两端分别与所述电阻R65的两端并联连接。还需要说明的是，所述电压输入电路还包括电阻R62、电阻R63及电阻R64，所述电阻R62的一端与所述电阻R65的第一端电连接，所述电阻R62的另一端经所述电阻R63、所述电阻R64后接地。

本发明还提供一种过压保护系统，包括以上所述的双重过压保护电路，还包括输出开关电路、通讯电路及功率因素控制电路，所述双重过压保护电路分别与所述输出开关电路、所述通讯电路和所述功率因素控制电路电连接，所述通讯电路还与所述功率因素控制电路电连接。需要说明的是，所述输出开关电路用于输出电压，所述通讯电路用于实现功率因素控制电路和双重过压保护电路的通讯，即实现控制单元及功率因素控制电路的通讯；所述功率因素控制电路用于保证电网输入的电压更稳定，并且，还可以实现抑制电源对电网的谐波。

需要说明的是，请参阅图2，所述通讯电路包括电阻R11、电阻R12及三极管Q4，所述电阻R11的一端与所述双重过压保护电路的通讯端电连接，所述电阻R11的另一端与所述三极管Q4的基极电连接，所述三极管Q4的发射极与所述功率因素控制电路的一端电连接，所述三极管Q4的集电极经所述电阻R12后与所述功率因素控制电路的另一端电连接。具体地，所述通讯电路还包括电阻R13和电容C14，所述电容C14的一端与所述三极管Q4的基极电连接，所述电容C14的另一端接地，所述电阻R13的两端与所述电容C14的两端并联连接。

在工作时，当负载加大的时候，控制IC的STB管脚的电压就会升高，然后使得与控制IC的STB管脚电连接的三极管Q4就会导通，然后VCC2就会连接到功率因素控制电路的RT脚，功率因素控制电路就会默认负载的功率加大了，所以功率因素控制电路的功率也要加大。

为了保证电网输入的电压更稳定，并且，还可以实现抑制电源对电网的谐波，例如，请参阅图3，所述功率因素控制电路包括PFC升压模块及PFC控制模块，所述PFC升压模块用于与电网电连接，所述PFC控制模块与所述PFC升压模块电连接，所述PFC控制模块还与所述通讯电路电连接；请参阅图4，所述PFC升压模块包括稳压二极管ZD3、二极管D4、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32及三极管Q7，所述三极管Q7的S极与外部电网电连接，所述三极管Q7的G极经所述电阻R31、所述二极管D4后与所述PFC控制模块电连接，所述电阻R32的两端分别与所述二极管D4的两端并联连接，所述电阻R30的两端分别与所述三极管Q7的G极和S极电连接，所述稳压二极管ZD3的两端分别与所述电阻R30的两端并联连接，所述三极管Q7的D极经所述电容C19后接地，所述电容C20和所述电容C21同时与所述电容C19并联连接，所述三极管Q7的D极还顺序经所述电阻R24、所述电阻R25、所述电阻R26、所述电阻R27、所述电阻R28后与所述PFC控制模块电连接，所述电阻R29的一端所述电阻R28和所述电阻R27的串联连接的节点电连接，所述电阻R29的另一端接地；所述PFC控制模块包括控制芯片U1、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电容C25、电容C26、电容C27、电容C28及电容C29，所述电阻R41的一端与所述控制芯片U1的FB管脚电连接，所述电阻R41的另一端接地，所述电容C29的一端与所述控制芯片U1的FB管脚电连接，所述电容C29的另一端接地，所述电阻R40的一端与所述控制芯片U1的COMP管脚电连接，所述电阻R40的另一端经所述电容C28后接地，所述电容C27的一端与所述控制芯片U1的COMP管脚电连接，所述电容C27的另一端接地，所述电阻R39的一端与所述控制芯片U1的RT管脚电连接，所述电阻R39的另一端接地，所述电容C26的两端与所述电阻R39的两端并联连接，所述电阻R38的一端与所述控制芯片U1的OVP管脚电连接，所述电阻R38的另一端接地，所述电容C25的两端与所述电阻R38的两端并联连接。如此，通过设置PFC升压模块及PFC控制模块，可以保证电网输入的电压更稳定，并且，还可以实现抑制电源对电网的谐波

为了可以控制输出电压的开或者关，并且保证输出电压的稳定性，例如，请参阅图5，所述输出开关电路包括MOS管Q9、三极管Q10、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电容C35、电容C36及电容C37，所述MOS管Q9的S极用于与双重过压保护电路的输出端电连接，所述MOS管Q9的D极作为系统的输出端，所述MOS管Q9的G极经所述电阻R53后与所述三极管Q10的集电极电连接，所述三极管Q10的基极经所述电阻R54后输出电压，所述三极管Q10的发射极接地，所述电容C35的两端分别与所述MOS管Q9的D极和G极电连接，所述电容C36的一端与所述MOS管Q9的D极电连接，所述电容C36的另一端接地，所述电容C37的两端分别与所述三极管Q10的基极和发射极电连接，所述电阻R55的两端分别与所述三极管Q10的基极和发射极电连接。如此，可以控制输出电压的开或者关，并且保证输出电压的稳定性。

为了提高对电压输出的稳定性，保证输出的电压是在一定的范围内，例如，请参阅图1和图5，所述过压保护系统还包括负反馈电路，所述负反馈电路的一端与所述控制单元电连接，所述负反馈电路的另一端与所述输出开关电路的输入端电连接，所述负反馈电路包括电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C38、电容C39、电容C40、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R57、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电阻R61、MOS管Q3、集成单元U3及光耦单元U4，所述电容C5的一端与所述控制单元的CS管脚电连接，所述电容C5的另一端接地，所述电阻R5的一端与所述控制单元的CS管脚电连接，所述电阻R5的另一端经所述电阻R6后接地，所述电容C6的两端分别与所述电阻R6的两端并联连接，所述MOS管Q3的G极与所述电阻R5与所述电阻R6串联连接的节点电连接，所述MOS管Q3的D极经所述电阻R7、所述电容C8后与所述光耦单元U4的第4管脚电连接，所述MOS管Q3的S极接地，所述电阻R8的一端与所述电阻R7、所述电容C8串联连接的节点电连接，所述电阻R8的另一端接地，所述电容C7与所述光耦单元U4的第4管脚电连接，所述电容C7的另一端接地；

所述电阻R58的第一端作为所述负反馈电路的反馈端与所述输出开关电路的输入端电连接，所述电阻R58的第二端经所述电阻R61后接地，所述电阻R59的一端与所述电阻R58的第一端电连接，所述电阻R59的另一端经所述电容C38后与所述电阻R58的第二端电连接，所述电阻R57的一端与所述电阻R58的第一端电连接，所述电阻R57的另一端经所述集成单元U3后接地，所述电阻R56的一端与所述电阻R58的第一端电连接，所述电阻R56的另一端与所述光耦单元U4的第1管脚电连接，所述光耦单元U4的第2管脚与所述电阻R57和所述集成单元U3的串联连接的节点电连接，所述电容C39的一端与所述电阻R57的一端电连接，所述电容C39的另一端与所述电阻R58的第二端电连接，所述电容C40的一端与所述电阻R57的一端电连接，所述电容C40的另一端经所述电阻R60后与所述电阻R58的第二端电连接。如此，提高对电压输出的稳定性，保证输出的电压是在一定的范围内。

具体的，所述光耦单元U4包括发光部U4A和开关部U4B。工作时，当流经所述电阻R56的电流变小的时候，那么流经U4A的电流变小，就会导致U4B的电阻增大，因此，反馈到控制单元的反馈脚的电流需要加大，从而控制单元控制相应的部分使得输出功率变大。从而可以提高对电压输出的稳定性，保证输出的电压是在一定的范围内。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种双重过压保护电路及过压保护系统，通过设置第一过压保护单元、第二过压保护单元及控制单元，能使芯片的VCC电压在重载时限制在合理的范围，在电路VCC电压升高到一定范围时，能切断电路，避免了芯片及其他元件被损坏。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。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改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种双重过压保护电路，其特征在于，

所述双重过压保护电路包括：第一过压保护单元、第二过压保护单元及控制单元，所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元分别与所述控制单元电连接，并且，所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元电连接；

所述第一过压保护单元包括稳压二极管ZD1、电阻R1、电阻R2、电容C1及三极管Q1，所述稳压二极管ZD1的阴极与所述第二过压保护单元电连接，所述稳压二极管ZD1的阳极顺序经所述电阻R2和所述电阻R1接地，所述电容C1的两端与所述电阻R1的两端并联连接，所述三极管Q1的基极与所述电阻R2和所述电阻R1的串联连接的节点电连接，所述三极管Q1的集电极与所述控制单元电连接，所述三极管Q1的发射极接地；

所述第二过压保护单元包括稳压二极管ZD2、电阻R3、电阻R4及三极管Q2，所述三极管Q1的基极与所述稳压二极管ZD2的阴极电连接，所述三极管Q2的集电极作为第二过压保护单元的电压输入端，所述三极管Q2的发射极与所述控制单元电连接，所述稳压二极管ZD2的阳极接地，所述电阻R3的两端分别与所述三极管Q1的基极和集电极电连接，所述电阻R4的两端分别与所述三极管Q2的基极和发射极电连接；

所述双重过压保护电路还包括电压输入电路，所述电压输入电路的一端与分别与所述第一过压保护单元和所述第二过压保护单元电连接，所述电压输入电路的另一端用于输入电压。

2.根据权利要求1所述的双重过压保护电路，其特征在于，所述第二过压保护单元还包括电容C3和电容C4，所述电容C3的一端与所述三极管Q2的发射极电连接，所述电容C3的另一端接地，所述电容C4的一端与所述三极管Q2的发射极电连接，所述电容C4的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的双重过压保护电路，其特征在于，所述电压输入电路包括电容C2、电阻R65、电阻R66及二极管D8，所述电阻R65的第一端用于输入电压，所述电阻R65的第二端顺序经所述二极管D8和所述电容C2后接地，所述电阻R66的两端分别与所述电阻R65的两端并联连接。

4.根据权利要求3所述的双重过压保护电路，其特征在于，所述电压输入电路还包括电阻R62、电阻R63及电阻R64，所述电阻R62的一端与所述电阻R65的第一端电连接，所述电阻R62的另一端经所述电阻R63、所述电阻R64后接地。

5.一种过压保护系统，其特征在于，包括权利要求1～4任意一项所述的双重过压保护电路，还包括输出开关电路、通讯电路及功率因素控制电路，所述双重过压保护电路分别与所述输出开关电路、所述通讯电路和所述功率因素控制电路电连接，所述通讯电路还与所述功率因素控制电路电连接。

6.根据权利要求5所述的过压保护系统，其特征在于，所述通讯电路包括电阻R11、电阻R12及三极管Q4，所述电阻R11的一端与所述双重过压保护电路的通讯端电连接，所述电阻R11的另一端与所述三极管Q4的基极电连接，所述三极管Q4的发射极与所述功率因素控制电路的一端电连接，所述三极管Q4的集电极经所述电阻R12后与所述功率因素控制电路的另一端电连接。

7.根据权利要求6所述的过压保护系统，其特征在于，所述通讯电路还包括电阻R13和电容C14，所述电容C14的一端与所述三极管Q4的基极电连接，所述电容C14的另一端接地，所述电阻R13的两端与所述电容C14的两端并联连接。