CN109412117A - 一种输入过压保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输入过压保护电路，能实时监控交流输入电压整流后的直流电压大小，并通过采样电路控制斩波电路中开关器件通断。当交流输入电压异常升高时，采样电路能迅速检测并控制斩波电路中开关器件处于开关状态，并且能自由设定启动过压保护阀值和关断过压保护阀值，维持储能电容电压大小，从而快速有效地保护后级电路，防止后级电路中储能电容和开关管因电压过高而损坏，且后级电路能持续正常工作。本发明适用于可能出现接地故障等导致电网电压异常过压的三相四线交流电压输入或者单相交流电压输入情况和场合，反应速度快，电路简单可靠，成本低，EMC性能优越，设计灵活，可调节启动过压保护阀值和关断过压保护阀值。

Description

一种输入过压保护电路
技术领域
本发明涉及电路领域，具体的涉及一种用于三相四线和馈电网自动化电源系统中的输入过压保护电路。
背景技术
在三相四线电力电表和馈电网自动化行业开关电源中，常常会遇到接地故障和大功率设备干扰等问题，导致一段时间内电网电压异常偏高，此时电网电压会超过开关电源所能承受的电压上限，极易造成开关电源损坏甚至起火，存在巨大安全隐患。
现有开关电源解决电网电压偏高问题的方法归纳起来主要有三种，一种是增加输入过压保护电路，第二种是提高电源所能承受的工作电压范围上限，第三种是增加输入过压控制电路，切断输入线路。其中，增加输入电压上限，主要是采用高耐压器件或多级串并联方式，优点是过压时电路仍能正常工作，缺点是电路成本和体积增加，输入电压上限每提高一倍，储能电容成本约上升四倍，开关管成本约上升两倍以上，且过压工作时间很短，这种方法存在严重过设计，很浪费资源；其次是增加输入过压保护电路，当检测到电网电压过高时，使开关电源控制芯片停止工作，这种方式只能用于过压较小的情况，而当输入电源接地故障发生时，整流后电压已超过输入大电解电容耐压甚至开关管耐压，其本质上只是过压时停止工作，并不能保护后级电路。最后一种是增加输入过压控制电路，切断输入线路，但是这种电路目前存在两种问题，一是从交流电压取电，给控制电路供电，当三相四线制交流电压输入时，由于三相四线制的特征，即三条载有相位互差120°角，一旦从四条导线通过分压电阻采集电压，采集点电位为0，无法采集；并且单相输入交流电压时，由于整流桥的内部回路因素，会导致采集点电压不稳定；二是从直流电压取电，给控制电路供电，一旦输入过压时，开关管直接关断，无法为后级电路供电，使得后级电路无法继续工作，并且无法实现回差过压保护功能。
在三相四线电力电表和馈电网自动化行业，如今市面上只有少数开关电源具有抗接地故障和输入过压保护功能，过压时输入大电解电容和开关管往往都是超规格硬抗，存在巨大安全隐患。因此，有必要对现有技术进行改进，设计一种在电网电压异常偏高到原来两倍时，也能安全可靠保护后级电路持续正常工作的新型低成本过压保护电路。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述技术问题，本发明提供一种通过斩波方式实现的新型低成本输入过压保护电路。输入电压一般都是交流正弦信号，电压绝对值在一个周期内会从最小值变化到最大值，经过整流电路转变为较为稳定的直流电压，斩波电路能在直流电压较高时，将整流电路和储能电容断开，整流电路无法给储能电容充电，将储能电容两端电压维持在一定电压以下，过压时后级电路能正常工作。此电路可以在接地故障等因素导致电压漂高时有效保护开关电源，且成本非常低。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种输入过压保护电路，包括斩波电路和采样电路；
斩波电路的输入端作为所述输入过压保护电路的输入端，斩波电路的输出端作为所述输入过压保护电路的输出端为后级电路供电；
采样电路的采样端连接斩波电路的Vc+信号进行电压采样并同时为采样电路供电；斩波电路的参考地连接采样电路的信号地；采样电路的控制端输出控制信号Vg给斩波电路；
采样电路实时采样斩波电路输出正的直流电压并与采样电路内部设定的过压保护阀值进行比较，当直流电压大于过压保护阀值时，输出控制信号Vg控制斩波电路断开，此时斩波电路后端的储能模块上的电压不会再继续上升，由储能模块为后级电路供电；
当直流电压低于过压保护阀值时，输出控制信号Vg控制斩波电路导通，为斩波电路后端的储能电容充电，维持储能电容的电压，同样由储能模块为后级电路供电。
优选的，所述的斩波电路，包括整流电路、电容C202、开关器件、嵌位电路和储能模块；所述整流电路的输入端作为斩波电路的输入端；整流电路的输出负连接参考地；电容C202并联在储能模块的正极和负极；储能模块的正极和负极分别作为输入过压保护电路的输出正和输出负为后级电路供电；嵌位电路并联在开关器件的两端。
所述的开关器件的连接关系为以下两种方式之一：
方式一：所述的开关器件的两端分别连接整流电路的输出负和储能模块的负极，所述开关器件的控制端连接控制信号Vg；所述整流电路的输出正连接储能模块的正极，并输出Vc+信号；
方式二：所述的开关器件的两端分别连接整流电路的输出正和储能模块的正极，所述开关器件的控制端连接控制信号Vg；所述整流电路的输出负连接储能电容的负极，整流电路的输出正输出Vc+信号。
优选的，所述的整流电路包括至少一个输入滤波电容和至少一个整流桥，整流桥的输入正分别连接外部电路的输出正，整流桥的输入负相互连接并连到外部电路的输出负；输入滤波电容连接在整流桥的输入正和输入负之间；整流桥的输出正互相连接作为整流电路的输出正，整流桥的输出负连接波电路的参考地。
优选的，所述的开关器件为N型沟道MOS管TR201，所述的N型沟道MOS管TR201的源极连接整流电路的输出负，N型沟道MOS管TR201的漏极连接储能模块的负极，N型沟道MOS管TR201的栅极作为开关器件的控制端。
优选的，所述的开关器件为P型沟道MOS管TR202，所述的P型沟道MOS管TR202的源极连接整流电路的输出正，P型沟道MOS管TR202的漏极连接储能模块的正极；P型沟道MOS管TR202的栅极作为开关器件的控制端。
优选的，所述的开关器件为继电器TR203，所述继电器TR203的连接关系为以下两种方式之一：
方式一：所述继电器TR203的第一控制端作为开关器件的控制端，所述继电器TR203的第二控制端和第一开关端连接整流电路的输出负，所述继电器TR203的第二开关端连接储能模块的负极。
方式二：所述继电器TR203的第一控制端作为开关器件的控制端，所述继电器TR203的第二控制端连接整流电路的输出负，所述继电器TR203的第一开关端连接整流电路的输出正，所述继电器TR203的第二开关端连接储能模块的正极。
优选的，所述的嵌位电路为压敏电阻RV201，所述的压敏电阻RV201并联在开关器件的两端。
优选的，所述的嵌位电路由电容C301和电阻R301组成；所述的电容C301的一端连接开关器件的一端，电容C301的另一端连接电阻R301的一端，电阻R301另一端连接开关器件的另一端。
优选的，所述的储能模块为储能电容，所述储能电容的正极作为储能模块的正极，所述储能电容的负极作为储能模块的负极。
优选的，所述的储能模块由储能电容C101、储能电容C102、二极管D101、二极管D102和二极管D103组成；储能电容C101的正极与二极管D101的阴极相接作为储能模块的正极；储能电容C101的负极、二极管D102的阳极和二极管D103的阴极相连；二极管D102的阴极、二极管D101的阳极和储能电容C102的正极相连；二极管D103的阳极与储能电容C102的负极连接并作为储能模块的负极。
优选的，所述的采样电路包括输入电压检测和回差电路、稳定供电电路、控制电路、稳压二极管D2、稳压二极管D3、电容C2和电阻R4；所述的输入电压检测和回差电路包括电阻R6、电阻R5、电阻R7、电阻R8、三极管Q1、稳压二极管D4、二极管D5和电容C3；所述的稳定供电电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1和电容C1；
所述的Vc+信号连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极依次通过电阻R1、电容C1后接采样电路的信号地；电阻R2的一端连接电阻R1与电容C1的串联节点，电阻R2的另一端连接控制电路的输出端和稳压二极管D2的阴极，稳压二极管D2的阳极连接采样电路的信号地；电阻R3连接在稳压二极管D2的阴极和阳极之间；控制电路的采样端连接电容C2的一端和稳压二极管D3的阴极，控制电路的接地端、电容C2的另一端和稳压二极管D3的阳极共同连接采样电路的信号地；电阻R4的一端连接控制电路的输出端，电阻R4的另一端连接稳压二极管D4的阴极；电阻R6的一端与二极管D5的阴极相连，二极管D5的阳极与Vc+信号相连；电阻R6的另一端、电阻R7的一端、电阻R5的一端同时连接稳压二极管D3的阴极，电阻R5的另一端连接采样电路的信号地，电阻R7的另一端连接三极管Q1的集电极；三极管Q1的发射极接采样电路的信号地，三极管Q1的基极分别连接电阻R8的一端、电容C3的一端和稳压二极管D4的阳极；电阻R8的另一端和电容C3的另一端连接采样电路的信号地；
控制电路的输出端输出控制信号Vg。
优选的，所述的采样电路包括输入电压检测电路、稳定供电电路、控制电路、稳压二极管D402、稳压二极管D403和电容C401；所述的输入电压检测电路包括电阻R404、电阻R403和二极管D404；所述的稳定供电电路包括电阻R401、电阻R402和二极管D401；
所述的Vc+信号连接二极管D401的阳极，二极管D401的阴极依次通过电阻R401、电阻R402后接采样电路的信号地；稳压管D402的阴极分别连接电阻R402与电阻R401的串联节点和控制电路的输出端；控制电路的接地端和稳压二极管D402的阳极连接至采样电路的信号地；控制电路的输出端输出控制信号Vg；控制电路的采样端、电阻R404和电阻R403的串联节点、电容C401的一端和稳压管D403的阴极相连；Vc+信号连接二极管D404的阳极，二极管D404的阴极依次通过电阻R404、电阻R403后接采样电路的信号地；电容C401的另一端、稳压管D403的阳极连接至采样电路的信号地。
优选的，所述的控制电路为控制芯片U1，控制芯片U1的接地端作为控制电路的接地端，控制芯片U1的输出端作为控制电路的输出端，控制芯片U1的采样端作为控制电路的采样端。
优选的，所述的控制电路包括运算放大器U2、三极管Q2、二极管D6和恒压源VREF；所述的运算放大器U2的同相输入端作为控制电路的采样端，运算放大器U2的反相输入端连接恒压源VREF的正端，运算放大器U2的负电源端和恒压源VREF的负端连接并作为控制电路的接地端，运算放大器U2的正电源端作为控制电路的输出端，运算放大器U2的输出端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接运算放大器U2的负电源端和二极管D6的阳极，三极管Q2的集电极连接二极管D6的阴极和运算放大器U2的正电源端。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本方案解决现有接地故障导致开关电源损坏的问题；
2)本方案在输入过压时，后级电路仍能正常工作；
3)本方案采样电路自带稳定供电电路，无需额外电源供电；
4)本方案电路简单可靠，成本低；
5)本发明设计灵活，过压保护阀值可调；
6)本发明拥有独特的EMC优化电路，EMC性能优越；
7)本方案在三相四线交流电压输入过压时，能有效实现过压保护；
8)本发明启动过压保护和关断过压保护的阀值可调。
附图说明
图1为本发明输入过压保护电路的应用框图；
图2为本发明第一实施例输入过压保护电路中斩波电路一的原理图；
图3为本发明第一实施例输入过压保护电路中斩波电路二的原理图；
图4.1为本发明第一实施例输入过压保护电路中采样电路一原理图；
图4.2为本发明第二实施例输入过压保护电路中采样电路二原理图；
图5、图6为本发明第三实施例的斩波电路的原理图；
图7、图8为本发明第四实施例的斩波电路的原理图一；
图9、图10为本发明第四实施例的斩波电路的原理图二；
图11为本发明第五实施例中控制电路采用比较电路的原理图；
图12为本发明第六实施例中储能模块采用填谷电路的原理图；
图13为本发明第七实施例中采用嵌位电路的原理图；
图14为本发明第一实施例的斩波电路波形图；
图15为本发明第六实施例的斩波电路波形图。
具体实施例
第一实施例
图2为本发明第一实施例斩波电路的原理图一，包括：电容C201、整流桥DB201、电容C202、压敏电阻RV201、开关器件和储能模块，在本实施例中，开关器件是N型沟道MOS管TR201。
电容C201和C202选择安规电容、N型沟道MOS管TR201的Vds建议650V以上，储能模块选择储能电容C203。
所述安规电容C201两端连接前端的EMC滤波电路L和N端，并分别连接到整流桥DB201的两个交流输入端：第一输入端和第二输入端，MOS管TR201源极(S)连接到整流桥DB201负极，TR201漏极(D)连接到储能电容C203负极，并与RV201和C202的一端相连，压敏电阻RV201的另一端连接MOS管TR201的源极(S)，安规电容C202另一端与储能电容C203正极和整流DB201正极相连，TR201的栅极连接采样电路的输出端的控制信号Vg。储能电容C203的两端为后级电路供电。
安规电容C201和压敏电阻RV201能提高斩波电路的可靠性和EMC性能，其中，安规电容C201一般选取0.1uF的X电容，作用为：当TR201快速关断时，滤除EMC滤波电路和前端电网的感性冲击电流，防止整流桥DB201和MOS管TR201损坏。若输入电压为220Vac交流电，2倍过压且整流后为623Vdc，压敏电阻RV201可选取470V的压敏电阻，其作用为：浪涌或高压干扰时，MOS管TR201会关断，此时TR201源极(S)和漏极(D)间电压过高，压敏RV201能防止MOS管TR201因浪涌冲击而损坏，提高电路抗雷击浪涌能力。
优选的，图3为本发明第一实施例斩波电路的原理图二，与斩波电路的原理图一不同的是，以3个整流桥为例进行说明：斩波电路包括：电容C204、C205、C206、整流桥DB202、DB203、DB204、电容C202、压敏电阻RV201、N型沟道MOS管TR201和储能电容C203。
电容C204、C205、C206和C202选择安规电容、N型沟道MOS管TR201的Vds建议800V以上。
所述安规电容C204两端连接前端的EMC滤波电路Vac_A和Vac_N端，并分别连接到整流桥DB202的两个交流输入端：第一输入端和第二输入端；安规电容C205两端连接前端的EMC滤波电路Vac_B和Vac_N端，并分别连接到整流桥DB203的两个交流输入端：第一输入端和第二输入端；安规电容C206两端连接前端的EMC滤波电路Vac_C和Vac_N端，并分别连接到整流桥DB204的两个交流输入端：第一输入端和第二输入端；整流桥DB202、DB203和DB204的正极相连，负极相连；MOS管TR201源极(S)连接到整流桥DB202、DB203和DB204的负极，TR201漏极(D)连接到储能电容C203负极，并与RV201和C202的一端相连，压敏电阻RV201的另一端连接MOS管TR201的源极(S)，安规电容C202另一端与储能电容C203正极和整流DB202、DB203和DB204正极相连，TR201的栅极连接采样电路的输出端的控制信号Vg。储能电容C203的两端为后级电路供电。
安规电容C204、C205、C206和压敏电阻RV201能提高斩波电路的可靠性和EMC性能，其中，安规电容C204、C205、C206一般选取0.1uF的X电容，作用为：当TR201快速关断时，滤除EMC滤波电路和前端电网的感性冲击电流，防止整流桥DB202、DB203、DB204和MOS管TR201损坏。若输入电压为220Vac三相四线交流电压，2倍过压且整流后为1060Vdc，压敏电阻RV201可选取560V的压敏电阻，其作用为：浪涌或高压干扰时，MOS管TR201会关断，此时TR201源极(S)和漏极(D)间电压过高，压敏RV201能防止MOS管TR201因浪涌冲击而损坏，提高电路抗雷击浪涌能力。
图4.1为本发明第一实施例采样电路一的原理图，其中虚线框A是稳定供电电路，虚线框B是输入电压检测和回差电路，采用电路包括：输入电压检测和回差电路、稳定供电电路、控制电路、稳压二极管D2和D3、电容C2和电阻R4。
其中：输入电压检测和回差电路包括电阻R5、R6、R7、R8、三极管Q1、二极管D5、稳压二极管D4和电容C3；
稳定供电电路包括电阻R1、R2、R3、二极管D1和电容C1；
控制电路包括控制芯片U1。
斩波电路共有3处与采样电路相连，如图2和图4.1所示，其中Vc+是采样整流桥DB201的正极，并传输给采样电路进行处理。整流桥DB201的负极输出Vs信号，作为采样电路的信号地，整流桥DB201的正极输出Vc+信号，为采样电路供电。采样电路中的控制芯片U1输出控制信号Vg到TR201的栅极，控制TR201的开通和关断。
所述的Vc+信号连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极依次通过电阻R1、电容C1后接采样电路的信号地；电阻R2的一端连接电阻R1与电容C1的串联节点，电阻R2的另一端连接控制芯片U1的输出端和稳压二极管D2的阴极，稳压二极管D2的阳极连接采样电路的信号地；电阻R3连接在稳压二极管D2的阴极和阳极之间；控制芯片U1的采样端连接电容C2的一端和稳压二极管D3的阴极，控制芯片U1的接地端、电容C2的另一端和稳压二极管D3的阳极共同连接采样电路的信号地；电阻R4的一端连接控制芯片U1的输出端，电阻R4的另一端连接稳压二极管D4的阴极；电阻R6的一端与二极管D5的阴极相连，二极管D5的阳极与Vc+信号相连；电阻R6的另一端、电阻R7的一端、电阻R5的一端同时连接稳压二极管D3的阴极，电阻R5的另一端连接采样电路的信号地，电阻R7的另一端连接三极管Q1的集电极；三极管Q1的发射极接采样电路的信号地，三极管Q1的基极分别连接电阻R8的一端、电容C3的一端和稳压二极管D4的阳极；电阻R8的另一端和电容C3的另一端连接采样电路的信号地。
采样电路工作原理：输入电压检测和回差电路将Vc+信号降压后给到U1采样端，U1为2.5V的TL431，当输入交流电出现过压时，即Vc+信号过压时，U1采样端电压高于2.5V，Vg端电压降低，导致Q1从导通变为截止，进一步促使U1采样端电压上升，使Vg快速下降，提高MOS管TR201的关断速度。由于存在回差，当输入电压下降到比过压点更低的电压时，U1采样端电压低于2.5V，Vg电压慢慢上升，MOS管TR201才重新开通，由于MOS管TR201开通时Vc+信号电压此时比储能电容电压更低，故开通时几乎没有电流流过MOS管，故回差电路除防抖动外，还能起到降低MOS管开通损坏的作用。
稳定供电电路如图4.1中虚线框A所示。二极管D1、电阻R1和高压薄膜电容C1，对整流桥后的高压跃动进行整流滤波，并将能量储存在电容C1中，再通过限流电阻R2和稳压管D2得到稳定的供电电压，其中，稳压管D2取15V左右，R2为500KΩ左右，减小R2阻值可提高MOS管开关速度降低MOS管损耗发热，但会增加采样电路的损耗。R3是泄放电阻，待机时将采样电路能量泄放完，防止上电前MOS管处于导通状态，可根据环境干扰情况调节R3大小。
输入电压检测和回差电路如图4.1中虚线框B所示。R6、R5、R7组成分压电路，可调节其阻值设定过压保护的阀值电压，其中，改变R5和R7还可调节回差电压大小。稳压管D4可提高MOS管关断速度，一般取9.1V。NPN三极管Q1和电阻R5、R7组成回差电路。R8和C3用于对Q1滤波，C2用于对U1采样端滤波，防止干扰。稳压二极管D3一般取5.1V，能防止浪涌或干扰脉冲损伤U1。
成本分析：增加过压保护电路后，增加的器件有，MOS管TR201、X电容C201、压敏电阻RV201以及整个控制电路。除MOS管TR201外，其它器件成本都不高，合计不超过2元，MOS管TR201选型需要根据具体情况，一般100W以下开关电源选取2.5元以内MOS管即可，故成本较低。因此，本发明电路具有极高的产品实用和商业价值。
当电网电压正常时，MOS管TR201一直处于导通状态，导通阻抗很小，发热量小，且控制电路损耗也小(可做到0.1W以内)，几乎不影响开关电源整机效率。当电网电压异常升高到原来2倍时，MOS管TR201处于开关状态，发热量有所上升，需根据功耗选取合适的MOS管。
第二实施例
图4.2为本发明第二实施例采样电路二的原理图，其中虚线框A是稳定供电电路，虚线框B是输入电压检测电路，采样电路包括：输入电压检测、稳定供电电路、控制芯片U1、稳压二极管D402和D403、电容C401。
其中输入电压检测电路包括电阻R404、R403和二极管D404；
其中稳定供电电路包括电阻R401、R402和二极管D401。
斩波部分电路共有3处与采样电路相连，如图2和图4.2所示，其中Vc+是采样整流桥DB201的正极，并传输给采样电路进行处理。整流桥DB201的负极输出Vs信号，作为采样电路的信号地，整流桥DB201的正极输出Vc+信号，为采样电路供电。采样电路中的控制芯片U1输出控制信号Vg到TR201的栅极，控制TR201的开通和关断。
所述的Vc+信号连接二极管D401的阳极，二极管D401的阴极依次通过电阻R401、电阻R402后接采样电路的信号地；稳压管D402的阴极分别连接电阻R402与电阻R401的串联节点和控制芯片U1的输出端；控制芯片U1的接地端和稳压二极管D402的阳极连接至采样电路的信号地；控制芯片U1的输出端连接控制信号Vg；控制芯片U1的采样端、电阻R404和电阻R403的串联节点、电容C401的一端和稳压管D403的阴极相连；Vc+信号连接二极管D404的阳极，二极管D404的阴极依次通过电阻R404、电阻R403接采样电路的信号地；电容C401的另一端、稳压管D403的阳极连接至采样电路的信号地。采样电路工作原理：输入电压检测将Vc+信号降压后给到U1采样端，U1为2.5V的TL431，当输入交流电出现过压时，即Vc+信号过压时，U1采样端电压高于2.5V，Vg端电压降低，MOS管TR201关断；当输入电压下降到过压点电压以下，U1采样端电压低于2.5V，Vg电压上升，MOS管TR201导通。
稳定供电电路如图4.2中虚线框A所示。二极管D401、电阻R401和电阻R402对整流桥后的高压跃动进行分压，再通过稳压管D402得到稳定的供电电压，其中，稳压管D402取15V左右，R402为560KΩ左右，减小R402阻值可提高MOS管开关速度降低MOS管损耗发热，但会增加采样电路的损耗；R402又是泄放电阻，待机时将采样电路能量泄放完，防止上电前MOS管处于导通状态，可根据环境干扰情况调节R402大小。
输入电压检测如图4.2中虚线框B所示。R404、R403组成分压电路，可调节其阻值设定过压保护的阀值电压。C402用于对U1采样端滤波，防止干扰。稳压二极管D3一般取5.1V，能防止浪涌或干扰脉冲损伤U1。
成本分析：增加过压保护电路后，增加的器件有，MOS管TR201、X电容C201、压敏电阻RV201以及整个采样电路。除MOS管TR201外，其它器件成本都不高，合计不超过1.2元，MOS管TR201选型需要根据具体情况，一般100W以下开关电源选取2.5元以内MOS管即可，故成本较低。因此，本发明电路具有极高的产品实用和商业价值。
当电网电压正常时，MOS管TR201一直处于导通状态，导通阻抗很小，发热量小，且采样电路损耗也小(可做到0.1W以内)，几乎不影响开关电源整机效率。当电网电压异常升高到原来2倍时，MOS管TR201处于开关状态，发热量有所上升，需根据功耗选取合适的MOS管。
第三实施例
图5为本发明第三实施例中斩波电路的原理图一，与第一实施例图2不同的是，将开关器件从N型沟道MOS管TR201改为P型沟道MOS管TR202，并调整连接关系为：TR202的栅极连接采样电路输出的控制信号Vg，TR202的源极连接整流桥DB201的正极，TR202的漏极连接储能电容C203的正极。RV201的两端并联在TR202的源极和漏极之间。其他元器件的连接关系不变。同时，采样电路进行适当调整及隔离处理。
图6为本发明第三实施例中斩波电路的原理图二，与第一实施例图3不同的是，将开关器件从N型沟道MOS管TR201改为P型沟道MOS管TR202，并调整连接关系为：TR202的栅极连接采样电路输出的控制信号Vg，TR202的源极连接整流桥DB202、DB203和DB204的正极，TR202的漏极连接储能电容C203的正极。RV201的两端并联在TR202的源极和漏极之间。其他元器件的连接关系不变。同时，采样电路进行适当调整及隔离处理。
调整后电路的工作原理与第一实施例一样，可实现同等功效。
第四实施例
图7至图10为本发明第四实施例中斩波电路的原理图，与第一实施例不同的是，将开关器件从MOS管TR201改为继电器TR203，继电器的连接方式为以下两种之一：
第一种：只有一个整流桥时：继电器的第一控制端连接采样电路输出的控制信号Vg，继电器的第二控制端连接采样电路的信号地，继电器的第一开关端连接整流桥DB201的负极，继电器的第二开关端连接储能电容C203的负极；RV201的两端分别连接继电器的第一开关端和第二开关端；
有多个整流桥时：继电器的第一控制端连接采集电路输出的控制信号Vg，继电器的第二控制端连接采集电路的信号地，继电器的第一开关端连接整流桥DB202、DB203、DB204的负极，继电器的第二开关端连接储能电容C203的负极；RV201的两端分别连接继电器的第一开关端和第二开关端；
第二种：只有一个整流桥时：继电器的第一控制端连接采样电路输出的控制信号Vg，继电器的第二控制端连接采样电路的信号地，继电器的第一开关端连接整流桥DB201的正极，继电器的第二开关端连接储能电容C203的正极；RV201的两端分别连接继电器的第一开关端和第二开关端；
有多个整流桥时：继电器的第一控制端连接采样电路输出的控制信号Vg，继电器的第二控制端连接采样电路的信号地，继电器的第一开关端连接整流桥DB202、DB203、DB204的正极，继电器的第二开关端连接储能电容C203的正极；RV201的两端分别连接继电器的第一开关端和第二开关端；
调整后电路的工作原理与第一实施例一样，目的都是为了实现在输入交流电压整流后的直流电压大于设定启动过压保护阀值时，断开斩波电路中的开关器件，停止为储能电容充电。可实现同等功效。
第五实施例
与以上任何一种实施例不同的是，将控制电路从芯片U1(TL431)替换为由运算放大器U2、三极管Q2、二极管D6和恒压源VREF组成的采样比较电路，见附图11。
U2的同相输入端连接电容C2的一端，U2的反相输入端连接恒压源VREF的正端，U2的负电源端和恒压源VREF的负端连接采样电路的信号地，U2的正电源端输出控制信号Vg，U2的输出端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接运算放大器U2的负电源端和二极管D6的阳极，三极管Q2的集电极连接二极管D6的阴极和运算放大器U2的正电源端。
调整后电路的工作原理与以上实施例一样，可实现同等功效。
第六实施例
与以上任何一种实施例不同的是，将储能电容C203替换为一个储能模块，这个储能模块是由储能电容C101、储能电容C102、二极管D101、二极管D102和二极管D103组成的填谷电路，见附图12。
储能电容C101的正极与二极管D101的阴极相接，并且连接至输入过压保护电路的输出正；储能电容C101的负极、二极管D102的阳极和二极管D103的阴极相连；二极管D102的阴极、二极管D101的阳极和储能电容C102的正极相连；二极管D103的阳极、储能电容C102的负极连接至输入过压保护电路的输出负。
调整后电路的工作原理与以上实施例一样，可实现同等功效。
第七实施例
与以上任何一种实施例不同的是，压敏电阻RV201可以用嵌位电路代替，嵌位电路由高压薄膜电容C301、电阻R301组成的吸收电路，见附图13。
所述的高压薄膜电容C301的一端连接开关器件的一端，高压薄膜电容C301的另一端连接电阻R301的一端，电阻R301另一端连接开关器件的另一端。
调整后电路的工作原理与以上实施例一样，可实现同等功效。
以上公开的仅为本发明的优选实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员在未脱离本发明的核心思想的前提下对本发明进行的若干修饰均应该落在本发明权利要求的保护范围之类。本发明的保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (14)

1.一种输入过压保护电路，其特征在于：包括斩波电路和采样电路；
斩波电路的输入端作为所述输入过压保护电路的输入端，斩波电路的输出端作为所述输入过压保护电路的输出端为后级电路供电；
采样电路的采样端连接斩波电路的Vc+信号进行电压采样并同时为采样电路供电；斩波电路的参考地连接采样电路的信号地；采样电路的控制端输出控制信号Vg给斩波电路；
采样电路实时采样斩波电路输出正的直流电压并与采样电路内部设定的过压保护阀值进行比较，当直流电压大于过压保护阀值时，输出控制信号Vg控制斩波电路断开，此时斩波电路后端的储能模块上的电压不会再继续上升，由储能模块为后级电路供电；
当直流电压低于过压保护阀值时，输出控制信号Vg控制斩波电路导通，为斩波电路后端的储能电容充电，维持储能电容的电压，同样由储能模块为后级电路供电。
2.根据权利要求1所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的斩波电路，包括整流电路、电容C202、开关器件、嵌位电路和储能模块；所述整流电路的输入端作为斩波电路的输入端；整流电路的输出负连接参考地；电容C202并联在储能模块的正极和负极；储能模块的正极和负极分别作为输入过压保护电路的输出正和输出负为后级电路供电；嵌位电路并联在开关器件的两端。
所述的开关器件的连接关系为以下两种方式之一：
方式一：所述的开关器件的两端分别连接整流电路的输出负和储能模块的负极，所述开关器件的控制端连接控制信号Vg；所述整流电路的输出正连接储能模块的正极，并输出Vc+信号；
方式二：所述的开关器件的两端分别连接整流电路的输出正和储能模块的正极，所述开关器件的控制端连接控制信号Vg；所述整流电路的输出负连接储能电容的负极，整流电路的输出正输出Vc+信号。
3.根据权利要求2所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的整流电路包括至少一个输入滤波电容和至少一个整流桥，整流桥的输入正分别连接外部电路的输出正，整流桥的输入负相互连接并连到外部电路的输出负；输入滤波电容连接在整流桥的输入正和输入负之间；整流桥的输出正互相连接作为整流电路的输出正，整流桥的输出负连接波电路的参考地。
4.根据权利要求2所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的开关器件为N型沟道MOS管TR201，所述的N型沟道MOS管TR201的源极连接整流电路的输出负，N型沟道MOS管TR201的漏极连接储能模块的负极，N型沟道MOS管TR201的栅极作为开关器件的控制端。
5.根据权利要求2所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的开关器件为P型沟道MOS管TR202，所述的P型沟道MOS管TR202的源极连接整流电路的输出正，P型沟道MOS管TR202的漏极连接储能模块的正极；P型沟道MOS管TR202的栅极作为开关器件的控制端。
6.根据权利要求2所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的开关器件为继电器TR203，所述继电器TR203的连接关系为以下两种方式之一：
方式一：所述继电器TR203的第一控制端作为开关器件的控制端，所述继电器TR203的第二控制端和第一开关端连接整流电路的输出负，所述继电器TR203的第二开关端连接储能模块的负极。
方式二：所述继电器TR203的第一控制端作为开关器件的控制端，所述继电器TR203的第二控制端连接整流电路的输出负，所述继电器TR203的第一开关端连接整流电路的输出正，所述继电器TR203的第二开关端连接储能模块的正极。
7.根据权利要求2所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的嵌位电路为压敏电阻RV201，所述的压敏电阻RV201并联在开关器件的两端。
8.根据权利要求2所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的嵌位电路由电容C301和电阻R301组成；所述的电容C301的一端连接开关器件的一端，电容C301的另一端连接电阻R301的一端，电阻R301另一端连接开关器件的另一端。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的储能模块为储能电容，所述储能电容的正极作为储能模块的正极，所述储能电容的负极作为储能模块的负极。
10.根据权利要求1至8任意一项所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的储能模块由储能电容C101、储能电容C102、二极管D101、二极管D102和二极管D103组成；储能电容C101的正极与二极管D101的阴极相接作为储能模块的正极；储能电容C101的负极、二极管D102的阳极和二极管D103的阴极相连；二极管D102的阴极、二极管D101的阳极和储能电容C102的正极相连；二极管D103的阳极与储能电容C102的负极连接并作为储能模块的负极。
11.根据权利要求1所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的采样电路包括输入电压检测和回差电路、稳定供电电路、控制电路、稳压二极管D2、稳压二极管D3、电容C2和电阻R4；所述的输入电压检测和回差电路包括电阻R6、电阻R5、电阻R7、电阻R8、三极管Q1、稳压二极管D4、二极管D5和电容C3；所述的稳定供电电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1和电容C1；
所述的Vc+信号连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极依次通过电阻R1、电容C1后接采样电路的信号地；电阻R2的一端连接电阻R1与电容C1的串联节点，电阻R2的另一端连接控制电路的输出端和稳压二极管D2的阴极，稳压二极管D2的阳极连接采样电路的信号地；电阻R3连接在稳压二极管D2的阴极和阳极之间；控制电路的采样端连接电容C2的一端和稳压二极管D3的阴极，控制电路的接地端、电容C2的另一端和稳压二极管D3的阳极共同连接采样电路的信号地；电阻R4的一端连接控制电路的输出端，电阻R4的另一端连接稳压二极管D4的阴极；电阻R6的一端与二极管D5的阴极相连，二极管D5的阳极与Vc+信号相连；电阻R6的另一端、电阻R7的一端、电阻R5的一端同时连接稳压二极管D3的阴极，电阻R5的另一端连接采样电路的信号地，电阻R7的另一端连接三极管Q1的集电极；三极管Q1的发射极接采样电路的信号地，三极管Q1的基极分别连接电阻R8的一端、电容C3的一端和稳压二极管D4的阳极；电阻R8的另一端和电容C3的另一端连接采样电路的信号地；
控制电路的输出端输出控制信号Vg。
12.根据权利要求要求1所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的采样电路包括输入电压检测电路、稳定供电电路、控制电路、稳压二极管D402、稳压二极管D403和电容C401；所述的输入电压检测电路包括电阻R404、电阻R403和二极管D404；所述的稳定供电电路包括电阻R401、电阻R402和二极管D401；
所述的Vc+信号连接二极管D401的阳极，二极管D401的阴极依次通过电阻R401、电阻R402后接采样电路的信号地；稳压管D402的阴极分别连接电阻R402与电阻R401的串联节点和控制电路的输出端；控制电路的接地端和稳压二极管D402的阳极连接至采样电路的信号地；控制电路的输出端输出控制信号Vg；控制电路的采样端、电阻R404和电阻R403的串联节点、电容C401的一端和稳压管D403的阴极相连；Vc+信号连接二极管D404的阳极，二极管D404的阴极依次通过电阻R404、电阻R403后接采样电路的信号地；电容C401的另一端、稳压管D403的阳极连接至采样电路的信号地。
13.根据权利要求10或11所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的控制电路为控制芯片U1，控制芯片U1的接地端作为控制电路的接地端，控制芯片U1的输出端作为控制电路的输出端，控制芯片U1的采样端作为控制电路的采样端。
14.根据权利要求10或11所述的输入过压保护电路，其特征在于：所述的控制电路包括运算放大器U2、三极管Q2、二极管D6和恒压源VREF；所述的运算放大器U2的同相输入端作为控制电路的采样端，运算放大器U2的反相输入端连接恒压源VREF的正端，运算放大器U2的负电源端和恒压源VREF的负端连接并作为控制电路的接地端，运算放大器U2的正电源端作为控制电路的输出端，运算放大器U2的输出端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接运算放大器U2的负电源端和二极管D6的阳极，三极管Q2的集电极连接二极管D6的阴极和运算放大器U2的正电源端。
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