CN111327020A - 电源保护电路和电源 - Google Patents

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CN111327020A CN202010160490.7A CN202010160490A CN111327020A CN 111327020 A CN111327020 A CN 111327020A CN 202010160490 A CN202010160490 A CN 202010160490A CN 111327020 A CN111327020 A CN 111327020A
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Abstract

本申请涉及一种电源保护电路和电源，变压整流电路用于与交流电源连接。采样电路与变压整流电路连接。检测电路与采样电路连接，并可以根据采样电路的电流值精确计算获得电压比较值。参考电路与采样电路和检测电路连接。比较电路分别与检测电路、参考电路和变压整流电路连接。当电压比较值大于参考电路的电压参考值时，比较电路可以快速控制变压整流电路断开，从而对负载起到保护作用。通过检测电路可以精确地得到电压比较值，当压比较值大于参考电路的电压参考值时，比较电路可以迅速反应切断变压整流电路，因而可以对电压保护电路的输出端电压进行精确及时的控制，从而达到保护电压保护电路的输出端负载的目的。

Description

电源保护电路和电源
技术领域
本申请涉及电路领域，特别涉及一种电源保护电路和电源。
背景技术
目前电源电路方案一般采用硬件保护，由二极管稳压和钳位。因为二极管本身击穿电压和电流误差较大，因此导致整个电路保护精度低，不适合高精度电路或者对电压精度要求比较高的芯片电路。
发明内容
基于此，有必要针对现有的电源保护电路精度低的问题，提供一种电源保护电路和电源。
一种电源保护电路，包括：
变压整流电路，用于与交流电源连接；
采样电路，与所述变压整流电路连接；
检测电路，与所述采样电路连接，用于根据采样电路的电流值获得电压比较值；
参考电路，与所述采样电路和所述检测电路连接；以及
比较电路，分别与所述检测电路、所述参考电路和所述变压整流电路连接，当所述电压比较值大于所述参考电路的电压参考值时，所述比较电路控制所述变压整流电路断开。
在一个实施例中，所述检测电路包括：
运算放大电路，与所述采样电路连接，用于根据所述采样电路的电流值得到电压计算值；
开关电路，与所述运算放大电路和所述比较电路连接，当所述电压计算值大于预设值时，所述开关电路导通，所述开关电路的输出端电压为所述电压比较值，当所述电压比较值大于所述电压参考值时，所述比较电路控制所述变压整流电路断开。
在一个实施例中，所述采样电路包括采样电阻R1，所述采样电阻R1的第一端分别与所述变压整流电路和所述运算放大电路连接，所述采样电阻R1的第二端与所述参考电路连接。
在一个实施例中，所述运算放大电路包括运算放大器U1、电阻R2和电阻R3,所述运算放大器U1的第一输入端通过电阻R2与所述采样电阻R1的第一端连接,所述运算放大器U1的第一输入端还与所述开关电路连接，所述运算放大器U1的第二输入端通过所述电阻R3与所述采样电阻R1的第二端连接，所述运算放大器U1的输出端与所述开关电路连接。
在一个实施例中，所述开关电路包括三极管Q1和电阻R4,所述三极管为PNP三极管，所述三极管Q1的发射极与所述运算放大器U1的第一输入端连接，所述三极管Q1的基极与所述运算放大器U1的输出端连接，所述三极管Q1的集电极与所述比较电路连接，所述电阻R4的第一端与所述三极管Q1的集电极连接，所述电阻R4的第二端接地。
在一个实施例中，所述比较电路包括运算放大器U2、电阻R5和电阻R6,所述运算放大器U2的第一输入端通过所述电阻R5与所述三级管Q1的集电极连接，所述运算放大器U2的第二输入端通过所述电阻R6与所述参考电路连接，所述运算放大器U2的输出端与所述变压整流电路连接。
在一个实施例中，所述参考电路包括电阻R7、电阻R8和电阻R9,所述电阻R7、所述电阻R8和所述电阻R9依次连接于所述采样电阻R1的第二端，所述电阻R8与所述运算放大器U2的第二输入端连接。
在一个实施例中，所述电阻R8为可变电阻。
在一个实施例中，所述比较电路还包括：
晶闸管T、电阻R10和电阻R11,所述电阻R11的第一端与所述运算放大器U2的输出端连接，所述电阻R11的第二端接地，所述电阻R10的第一端与所述运算放大器U2的输出端连接，所述电阻R10的第二端连接所述晶闸管T的门极，所述晶闸管T的阴极与所述变压整流电路连接，所述晶闸管T的阳极与所述采样电阻R1的第二端连接。
在一个实施例中，所述变压整流电路设置有熔断器。
一种电源，包括所述的电源保护电路。
本申请实施例提供的电源保护电路和电源，所述变压整流电路用于与交流电源连接。所述采样电路与所述变压整流电路连接。所述检测电路与所述采样电路连接，并可以根据采样电路的电流值精确计算获得电压比较值。所述参考电路与所述采样电路和所述检测电路连接。所述比较电路分别与所述检测电路、所述参考电路和所述变压整流电路连接。当所述电压比较值大于所述参考电路的电压参考值时，所述比较电路可以快速控制所述变压整流电路断开，从而对负载起到保护作用。通过所述检测电路可以精确地得到所述电压比较值，当所述压比较值大于所述参考电路的电压参考值时，所述比较电路可以迅速反应切断所述变压整流电路，因而可以对所述电压保护电路的输出端电压进行精确及时的控制，从而达到保护所述电压保护电路的输出端负载的目的。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的电源保护电路示意图；
图2为本申请一个实施例提供的电源保护电路示意图；
图3为本申请一个实施例提供的电源保护电路示意图；
图4为本申请一个实施例提供的电源保护电路示意图。
附图标号：
电源保护电路10
变压整流电路100
采样电路200
检测电路300
运算放大电路310
开关电路320
参考电路400
比较电路500
熔断器110
变压器120
整流桥130
滤波电路140
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1，本申请实施例提供一种电源保护电路10。所述电源保护电路10包括变压整流电路100、采样电路200、检测电路300、参考电路400和比较电路500。所述变压整流电路100用于与交流电源连接。所述采样电路200与所述变压整流电路100连接。所述检测电路300与所述采样电路200连接。所述检测电路300用于根据采样电路200的电流值获得电压比较值。所述参考电路400与所述采样电路200和所述检测电路300连接。所述比较电路500分别与所述检测电路300、所述参考电路400和所述变压整流电路100连接。当所述电压比较值大于所述参考电路400的电压参考值时，所述比较电路500控制所述变压整流电路100断开。
所述变压整流电路100可以直接与所述交流电源连接。并可以对所述交流电源的电压进行降压处理，然后可以将交流电整流为直流电。所述采样电路200可以与所述变压整流电路100的输出端连接。所述采样电路200的输出端可以作为所述电源保护电路10的输出端。所述检测电路300可以采集所述采样电路200的电流值，并通过运算得到所述电压比较值。可以理解，通过所述电流值得到所述电压比较值可以具有一个运算放大的过程。所述参考电路400的电压参考值可以与所述采样电路200的输出端电压有关，所述电压参考值可以根据需要调整。所述参考电路400的所述电压参考值可以实时输入所述检测电路300。所述电压比较电路500可以输入所述比较电路500。所述参考电路400的所述电压参考值也可以输入所述比较电路500。当所述电压比较值大于所述参考电路400的电压参考值时，说明此时输出电压过大，所述比较电路500可以控制所述变压整流电路100断路，从而切断电源输出，起到保护负载的作用。
本申请实施例提供的电源保护电路10，所述变压整流电路100用于与交流电源连接。所述采样电路200与所述变压整流电路100连接。所述检测电路300与所述采样电路200连接，并可以根据采样电路200的电流值精确计算获得电压比较值。所述参考电路400与所述采样电路200和所述检测电路300连接。所述比较电路500分别与所述检测电路300、所述参考电路400和所述变压整流电路100连接。当所述电压比较值大于所述参考电路400的电压参考值时，所述比较电路500可以快速控制所述变压整流电路100断开，从而对负载起到保护作用。通过所述检测电路300可以精确地得到所述电压比较值，当所述压比较值大于所述参考电路400的电压参考值时，所述比较电路500可以迅速反应切断所述变压整流电路100，因而可以对所述电压保护电路的输出端电压进行精确及时的控制，从而达到保护所述电压保护电路的输出端负载的目的。
请参见图2，在一个实施例中，所述检测电路300包括运算放大电路310和开关电路320。所述运算放大电路310与所述采样电路200连接。所述运算放大电路310用于根据所述采样电路200的电流值得到电压计算值。所述开关电路320与所述运算放大电路310和所述比较电路500连接。当所述计算电压值大于预设值时，所述开关电路320导通。所述开关电路320的输出端电压为所述电压比较值。当所述电压比较值大于所述电压参考值时，所述比较电路500控制所述变压整流电路100断开。
所述运算放大电路310可以采集所述采用电路两个采集点的电流进行运算放大，得到所述电压计算值。所述运算放大电路310中可以设置所述预设值。当所述电流计算值大于所述预设值时，说明此时所述采用电流输出端电流增大，此时可以触发所述开关电路320导通。从所述开关电路320的输出端输出的电压值可以为所述电压比较值。此时所述电压比较值和所述参考电压值在所述比较电路500中经过运算输出信号控制所述变压整流电路100断开。
请参见图3，在一个实施例中，所述采样电路200包括采样电阻R1。所述采样电阻R1的第一端分别与所述变压整流电路100和所述运算放大电路310连接，所述采样电阻R1的第二端与所述参考电路400连接。即所述采样电阻R1的两端分别为第一端和第二端。所述采样电阻R1的第一端更靠近所述变压整流电路100。所述采样电阻R1的电流发生变化后，所述运算放大电路310的响应速度会大于所述参考电路400的响应速度，即当所述采样电阻R1的电压突变时，所述运算放大电路310得到的电压计算值会突变，继而所述电压比较值也会突变。而与所述采样电路200连接的所述参考电路400的所述电压参考值会反应滞后，因此所述电压比较值和所述电压参考值之差会发生变化。当所述电源保护电路10的输出端电压突然增大时，所述电压比较值会大于所述电压参考值，从而能够迅速切断所述变压整流电路100，达到保护负载的目的。
在一个实施例中，所述运算放大电路310包括运算放大器U1、电阻R2和电阻R3。所述运算放大器U1的第一输入端通过电阻R2与所述采样电阻R1的第一端连接。所述运算放大器U1的第一输入端还与所述开关电路320连接。所述运算放大器U1的第二输入端通过所述电阻R3与所述采样电阻R1的第二端连接。所述运算放大器U1的输出端与所述开关电路320连接。相比于二极管稳压和钳位作为电路保护元件误差大、反应慢的问题，所述运算放大器U1具有计算精确，反应速度快的优点。
可以理解，所述电阻R2和所述电阻R3可以起到限流的作用，也起到计算所述电压计算值的作用。所述采样电阻R1两端的电流分别通过所述电阻R2和所述电阻R3输入到所述运算放大器U1的第一输出端和所述第二输入端。通过所述运算放大器U1、所述电阻R2和所述电阻R3转换计算得到所述电压计算值。所述预设值可以为所述运算放大器U1的内设值。当所述电压计算值大于所述预设值时，所述运算放大器U1输出高电平信号控制所述开关电路320开启，所述开关电路320向所述比较电路500输入所述电压比较值。
在一个实施例中，所述开关电路320包括三极管Q1和电阻R4。所述三极管为PNP三极管。所述三极管Q1的发射极与所述运算放大器U1的第一输入端连接。所述三极管Q1的基极与所述运算放大器U1的输出端连接。所述三极管Q1的集电极与所述比较电路500连接。所述电阻R4的一端与所述三极管Q1的集电极连接，所述电阻R4的另一端接地。
所述电阻R4包括第一端和第二端。可以理解，通过所述电阻R1、所述运算放大器U1、所述电阻R2，所述电阻R3和所述电阻R4转换计算可以得到所述电压比较值。所述三极管Q1的集电极可以输出所述电压比较值。所述电压比较值可以为A点的电压值。
在一个实施例中，所述比较电路500包括运算放大器U2、电阻R5和电阻R6。所述运算放大器U2的第一输入端通过所述电阻R5与所述三极管Q1的集电极连接。所述运算放大器U2的第二输入端通过所述电阻R6与所述参考电路400连接。所述运算放大器U2的输出端与所述变压整流电路100连接。所述运算放大器U2还可以通过电源支路与所述运算放大器U1连接。所述电源支路可以与所述运算放大器U2和所述运算放大器U1连接，通过所述电源支路可以为所述运算放大器U2和所述运算放大器U1提供电源。所述电源支路可以与所述采样电路200的电压输出端连接。
所述电阻R5和所述电阻R6可以起到限流的作用。所述运算放大器U2的第一输入端和所述运算放大器U2的第二输入端可以分别为同相输入端和反向输入端。所述运算放大器U2的第一输入端和所述运算放大器U2的第二输入端也可以分别为反向输入端和同向输入端，只要当所述运算放大器U2的第一输入端和所述运算放大器U2的第二输入端分别输入所述电压比较值和所述电压参考值，所述电压比较值大于所述电压参考值使得所述运算放大器U2的输出端能够输出控制信号控制所述变压整流电路100断开即可。
在一个实施例中，所述参考电路400包括电阻R7、电阻R8和电阻R9。所述电阻R7、所述电阻R8和所述电阻R9依次连接于所述采样电阻R1的第二端。所述电阻R8与所述运算放大器U2的第二输入端连接。所述电阻R7、所述电阻R8和所述电阻R9可以起到分压作用。所述参考电压值可以为从所述电阻R8采集的电压。所述电压参考值的大小可以通过改变所述电阻R7、所述电阻R8和所述电阻R9的大小进行调整。
在一个实施例中，所述电阻R8为可变电阻。因此，通过改变串联在所述电阻R7、所述电阻R9之间的所述电阻R8的大小可以改变所述参考电压值的大小。因此可以根据需要所述电压保护电路需要的控制精度调整所述电阻R8的大小。
在一个实施例中所述比较电路500还包括晶闸管T、电阻R10和电阻R11。所述电阻R11的第一端与所述运算放大器U2的输出端连接。所述电阻R11的第二端接地。所述电阻R10的第一端与所述运算放大器U2的输出端连接。所述电阻R10的第二端连接所述晶闸管T的门极。所述晶闸管T的阴极与所述变压整流电路100连接，所述晶闸管的阳极与所述采样电阻R1的第二端连接。
所述电阻R10可以起到限流的作用。所述晶闸管T的门极电压即为所述电阻R11的电压，即为C点的电压。当所述电压比较值小于所述电压参考值时，所述运算放大器U2的输出端输出信号后触发所述晶闸管T的门极导通所述晶闸管T，因此通过所述晶闸管T可以控制所述变压整流电路100断开。
在一个实施例中，所述变压整流电路100设置有熔断器120。即通过所述熔断器120的电流过大时，所述熔断器120可以断开，即通过所述熔断器120也可以起到保护所述电压保护电路负载的作用。因此所述电源保护电路10可以具有双重保护的作用。
请参见图3-4，在一个实施例中，所述变压整流电路100包括依次连接的变压器120、整流桥130和滤波电路140。所述滤波电路为π型滤波电路。所述变压器120与交流电源直接连接。所述交流电源与所述变压器120之间的开关可以通过继电器J1控制。所述开关可以为常闭开关。所述整流桥包括整流管D1、整流管D2、整流管D3和整流管D4。整流管D1负极与所述整流管D2的负极连接。整流管D3的负极与整流管D1的正极连接。整流管D2的正极与整流管D4的负极连接。整流管D4的正极与整流管D3的正极连接。熔断器120的两端分别与所述电压器的副线圈的一端和整流管D1的正极连接。所述电压器的副线圈的另一端与整流管D2的正极连接。所述π型滤波电路包括电容C1、电容C2和电感L1。电容C1和电容C2并联于电感L1的两端和整流管D4的正极之间。所述变压整流电路100还包括二极管D5,与电容C2并联。采样电阻R5连接在二极管D5的阴极。
在一个实施例中，所述晶闸管T的门极还连接有二极管D6,二极管D6与所述继电器J1连接。当所述电源保护电路10输出不稳定时，所述二极管D6可以反向击穿，从而保护继电器J1。
本申请实施例还提供一种电源。所述电源包括所述电源保护电路10。所述电源具有所述电源保护电路10的特点，从而能为高精度芯片等负载提供安全的电流。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种电源保护电路，其特征在于，包括：
变压整流电路(100)，用于与交流电源连接；
采样电路(200)，与所述变压整流电路(100)连接；
检测电路(300)，与所述采样电路(200)连接，用于根据采样电路(200)的电流值获得电压比较值；
参考电路(400)，与所述采样电路(200)和所述检测电路(300)连接；以及
比较电路(500)，分别与所述检测电路(300)、所述参考电路(400)和所述变压整流电路(100)连接，当所述电压比较值大于所述参考电路(400)的电压参考值时，所述比较电路(500)控制所述变压整流电路(100)断开。
2.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述检测电路(300)包括：
运算放大电路(310)，与所述采样电路(200)连接，用于根据所述采样电路(200)的电流值得到电压计算值；
开关电路(320)，与所述运算放大电路(310)和所述比较电路(500)连接，当所述电压计算值大于预设值时，所述开关电路(320)导通，所述开关电路(320)的输出端电压为所述电压比较值，当所述电压比较值大于所述电压参考值时，所述比较电路(500)控制所述变压整流电路(100)断开。
3.如权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述采样电路(200)包括采样电阻R1，所述采样电阻R1的第一端分别与所述变压整流电路(100)和所述运算放大电路(310)连接，所述采样电阻R1的第二端与所述参考电路(400)连接。
4.如权利要求3所述的电源保护电路，其特征在于，所述运算放大电路(310)包括运算放大器U1、电阻R2和电阻R3,所述运算放大器U1的第一输入端通过电阻R2与所述采样电阻R1的第一端连接,所述运算放大器U1的第一输入端还与所述开关电路(320)连接，所述运算放大器U1的第二输入端通过所述电阻R3与所述采样电阻R1的第二端连接，所述运算放大器U1的输出端与所述开关电路(320)连接。
5.如权利要求4所述的电源保护电路，其特征在于，所述开关电路(320)包括三极管Q1和电阻R4,所述三极管为PNP三极管，所述三极管Q1的发射极与所述运算放大器U1的第一输入端连接，所述三极管Q1的基极与所述运算放大器U1的输出端连接，所述三极管Q1的集电极与所述比较电路(500)连接，所述电阻R4的第一端与所述三极管Q1的集电极连接，所述电阻R4的第二端接地。
6.如权利要求5所述的电源保护电路，其特征在于，所述比较电路(500)包括运算放大器U2、电阻R5和电阻R6,所述运算放大器U2的第一输入端通过所述电阻R5与所述三极管Q1的集电极连接，所述运算放大器U2的第二输入端通过所述电阻R6与所述参考电路(400)连接，所述运算放大器U2的输出端与所述变压整流电路(100)连接。
7.如权利要求6所述的电源保护电路，其特征在于，所述参考电路(400)包括电阻R7、电阻R8和电阻R9,所述电阻R7、所述电阻R8和所述电阻R9依次连接于所述采样电阻R1的第二端，所述电阻R8与所述运算放大器U2的第二输入端连接。
8.如权利要求7所述电源保护电路，其特征在于，所述电阻R8为可变电阻。
9.如权利要求6所述的电源保护电路，其特征在于，所述比较电路(500)还包括：
晶闸管T、电阻R10和电阻R11,所述电阻R11的第一端与所述运算放大器U2的输出端连接，所述电阻R11的第二端接地，所述电阻R10的第一端与所述运算放大器U2的输出端连接，所述电阻R10的第二端连接所述晶闸管T的门极，所述晶闸管T的阴极与所述变压整流电路(100)连接，所述晶闸管T的阳极与所述采样电阻R1的第二端连接。
10.如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述变压整流电路(100)设置有熔断器(110)。
11.一种电源，其特征在于，包括权利要求要求1-10任一项所述的电源保护电路。
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