CN112542818B - 一种输入欠压保护电路及包括该电路的电源板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输入欠压保护电路及包括该电路的电源板，电路包括：由第六电阻、第四电阻串联而成的第一支路；由第一电阻、第二电阻及稳压源依次串联而成的第二支路；由三极管、第五电阻及第三电阻依次串联而成的第三支路。第一、二、三支路均连接于电压输入端与公共地之间。稳压源的电压参考极连接至第六电阻与第四电阻之间的V1点，阴极与第二电阻相连，阳极连接至公共地。稳压源的阴极与阳极之间还并联有稳压管。输入欠压保护电路还包括第七电阻，第七电阻的一端连接至V1点，另一端连接至三极管的集电极与第五电阻之间的V2点。本发明能够解决现有输入过压保护电路需要额外的辅助电源，大幅提升了整个电路复杂程度的技术问题。

Description

一种输入欠压保护电路及包括该电路的电源板

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其是涉及一种应用于电源板的输入欠压保护电路及包括该电路的电源板。

背景技术

在电源芯片的实际应用过程中，当输入电压低于一定范围后，会造成电源板低压过载而损坏。为保障电源板的正常应用，电源板一般需要具备输入欠压保护、过流保护、输出过压保护、过温保护、输入过压保护等功能。诸如TPS40170等具有低压关断功能的芯片为解决这一问题提供了途径，这种方案在使用时需要在芯片的EN脚添加输入欠压保护电路，当输入电压低于应用范围时，及时关断电源芯片来保护整个电源板。如附图1所示，常用的输入欠压保护电路利用比较器实现来欠电压检测。但是这种保护方式需要额外的辅助电源供电，大幅提升了整个电路的复杂程度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种输入欠压保护电路及包括该电路的电源板，以解决现有输入欠压保护电路存在需要额外辅助电源的技术问题，大幅降低整个电路的复杂程度。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种输入欠压保护电路的技术实现方案，输入欠压保护电路，包括：

由第六电阻、第四电阻串联而成的第一支路，所述第一支路连接于电压输入端与公共地之间；

由第一电阻、第二电阻及稳压源依次串联而成的第二支路，所述第二支路连接于电压输入端与公共地之间；

由三极管、第五电阻及第三电阻依次串联而成的第三支路，所述第三支路连接于电压输入端与公共地之间；

所述稳压源的电压参考极连接至所述第六电阻与第四电阻之间的V1点，阴极与第二电阻相连，阳极连接至公共地；所述稳压源的阴极与阳极之间还并联有稳压管，所述稳压管的负极与稳压源的阴极相连，所述稳压管的正极与稳压源的阳极相连；

所述三极管的基极连接至第一电阻与第二电阻之间的连接点，发射极连接至电压输入端，集电极与第五电阻相连；

所述输入欠压保护电路还包括第七电阻，所述第七电阻的一端连接至V1点，另一端连接至所述三极管的集电极与第五电阻之间的V2点。

进一步的，所述第三电阻的两端还并联有用于滤波的旁路电容，所述旁路电容的一端连接至第五电阻与第三电阻之间的EN点，另一端连接至公共地。所述旁路电容将EN点的高频交流分量导入至公共地，从所述EN点输出用于控制电压转换模块使能端的信号。

进一步的，当电压输入端的电位处于正常范围时，经过所述第六电阻与第四电阻分压使得V1点处的电位高于设定电压值，所述稳压源达到开启电压，由电压输入端、第一电阻、第二电阻、稳压源及公共地依次相连形成的支路导通，所述三极管的基极电位被拉低从而使三极管导通，V2点处被上拉为高电位，从而EN点输出也为高电位，后端的电压转换模块能正常工作。

进一步的，当电压输入端的电位低于正常范围时，所述稳压源的电压参考极电压低于设定电压值，稳压源不开启，所述三极管的基极电位与电压输入端电位相同，三极管截止，V2点处通过第七电阻连接至V1点处，当所述第七电阻的阻值高于第三电阻的阻值设定倍数时，EN点为低电位，后端的电压转换模块进入欠压保护状态。

进一步的，当电压输入端的电位低于正常范围时，所述三极管关断，所述第七电阻与第四电阻并联后再与第六电阻串联，V2点处于低电位。

进一步的，当电压输入端的电位处于正常范围时，所述三极管导通，所述第七电阻与第六电阻并联后再与第四电阻串联，V2点处于高电位。

进一步的，当电压输入端的电位从欠压状态变化为正常范围时，通过相对该电压变化范围更高的电压增量驱动所述三极管开通并改变V2点的电位。

进一步的，当电压输入端的电位从正常范围变化为欠压状态时，通过相对该电压变化范围更高的电压减量驱动所述三极管关断并拉低V2点的电位。

进一步的，通过所述第七电阻使得电压输入端的电位在EN点电位上下波动时能保持输入欠压保护电路稳定，使EN点具有滞回输出功能。

本发明还另外具体提供了一种输入欠压保护电路的技术实现方案，电源板，包括：如上所述的输入欠压保护电路，及与所述输入欠压保护电路相连的电压转换模块。所述输入欠压保护电路的输出端连接至电压转换模块的使能端，当使能端的输入为高电平时，所述电压转换模块正常输出PWM波形，当使能端的输入为低电平时，所述电压转换模块不工作，从而实现欠压保护功能。

进一步的，所述输入欠压保护电路的电压输入端电位低于36V。

通过实施上述本发明提供的输入欠压保护电路及包括该电路的电源板的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明输入欠压保护电路及包括该电路的电源板，无需额外提供辅助电源电路，直接从输入电压端取电，能够及时保护电源板，提高电源板的可靠性和使用寿命；

(2)本发明输入欠压保护电路及包括该电路的电源板，采用TL431芯片、三极管等器件实现输入欠压保护功能，电路简单实用，工作可靠性高、价格较低、综合性能好；

(3)本发明输入欠压保护电路及包括该电路的电源板，具有回差保护功能，电路稳定性强；

(4)本发明输入欠压保护电路及包括该电路的电源板，经实际检验，电路切实可行、简单可靠，可以推广到类似应用场景中，具有极高的经济价值。

附图说明

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

PWM：Pulse Width Modulation，脉宽调制的简称。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的实施例。

图1是现有技术输入欠压保护电路的电路原理图；

图2是本发明电源板一种具体实施例的结构原理框图；

图3是本发明输入欠压保护电路一种具体实施例的电路原理图；

图中：1–输入欠压保护电路，2–电压转换模块，10-电源板，N1–稳压源，R1–第一电阻，R2–第二电阻，R3–第三电阻，R4–第四电阻，R5–第五电阻，R6–第六电阻，R7–第七电阻，T1–三极管，D1–稳压管，C1–旁路电容。

具体实施方式

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、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图2和附图3所示，给出了本发明输入欠压保护电路及包括该电路的电源板的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如附图3所示，一种输入欠压保护电路的实施例，具体包括：

由第六电阻R6、第四电阻R4串联而成的第一支路，第一支路连接于电压输入端VIN与公共地之间；

由第一电阻R1、第二电阻R2及稳压源N1依次串联而成的第二支路，第二支路连接于电压输入端VIN与公共地之间；

由三极管T1、第五电阻R5及第三电阻R3依次串联而成的第三支路，第三支路连接于电压输入端VIN与公共地之间。

其中，三极管T1具体采用PNP管。稳压源N1具体采用可控精密稳压源TL431，TL431具有三个管脚，a脚是输入电压参考极，b脚是阴极，c脚是阳极。稳压源N1的电压参考极a连接至第六电阻R6与第四电阻R4之间的V1点，阴极b与第二电阻R2相连，阳极c连接至公共地。稳压源N1的阴极b与阳极c之间还并联有稳压管D1，稳压管D1的负极与稳压源N1的阴极相连，稳压管D1的正极与稳压源N1的阳极相连。

三极管T1的基极连接至第一电阻R1与第二电阻R2之间的连接点，发射极连接至电压输入端VIN，集电极与第五电阻R5相连。

输入欠压保护电路1还包括第七电阻R7，第七电阻R7的一端连接至V1点，第七电阻R7的另一端连接至三极管T1的集电极与第五电阻R5之间的V2点。

第三电阻R3的两端还并联有用于滤波的旁路电容C1，旁路电容C1的一端连接至第五电阻R5与第三电阻R3之间的EN点，旁路电容C1的另一端连接至公共地。旁路电容C1将EN点的高频交流分量导入至公共地，从EN点输出用于控制电压转换模块2使能端的信号。

当电压输入端VIN的电位处于正常范围时，经过第六电阻R6与第四电阻R4分压使得V1点处的电位高于设定电压值(如：2.5V)，稳压源N1达到开启电压，由电压输入端VIN、第一电阻R1、第二电阻R2、稳压源N1及公共地依次相连形成的支路导通，三极管T1的基极电位被拉低从而使三极管T1导通，V2点处被上拉为高电位，从而EN点输出也为高电位，后端的电压转换模块2能正常工作。

当电压输入端VIN的电位低于正常范围时，稳压源N1的电压参考极电压低于设定电压值(如：2.5V)，稳压源N1不开启，三极管T1的基极电位与电压输入端VIN电位相同，三极管T1截止，V2点处通过第七电阻R7连接至V1点处，当第七电阻R7的阻值高于第三电阻R3的阻值设定倍数(如：10倍)时，EN点为低电位，实现了电压比较功能，使得后端的电压转换模块2进入欠压保护状态。

输入过压回差功能通过第七电阻R7实现。当电压输入端VIN的电位低于正常范围(即电压输入端VIN欠压)时，三极管T1关断，第七电阻R7与第四电阻R4并联后再与第六电阻R6串联，V2点处于低电位。当电压输入端VIN的电位处于正常范围时，三极管T1导通，第七电阻R7与第六电阻R6并联后再与第四电阻R4串联，V2点处于高电位。因此，当电压输入端VIN的电位从欠压状态变化为正常范围时，通过相对该电压变化范围更高的电压增量驱动三极管T1开通并改变V2点的电位。当电压输入端VIN的电位从正常范围变化为欠压状态时，通过相对该电压变化范围更高的电压减量驱动三极管T1关断并拉低V2点的电位。所以，通过第七电阻R7使得电压输入端VIN的电位在EN点电位上下波动时能保持输入欠压保护电路1稳定，使EN点具有滞回输出功能。

实施例1利用可控精密稳压源TL431、PNP管、稳压管、电阻和电容搭建输入欠压保护电路，整个输入欠压保护电路无需提供额外的辅助电源，直接从输入电压端取电，能够及时保护电源板，提高电源板的可靠性和使用寿命。经实际检验，实施例1描述的输入欠压保护电路不但结构简单、工作稳定可靠，而且价格较低、综合性能好，还能够很好地保护电路。

实施例2

如附图2所示，一种电源板的实施例，具体包括：如实施例1所述的输入欠压保护电路1，及与输入欠压保护电路1相连的电压转换模块2。输入欠压保护电路1的输出端连接至电压转换模块2的使能端，当使能端的输入为高电平时，电压转换模块2正常输出PWM波形，当使能端的输入为低电平时，电压转换模块2不工作，从而实现欠压保护功能。输入欠压保护电路1的电压输入端VIN电位通常低于36V。发明方案原理图如图2所示，VIN是输入电压，EN是电源芯片(即电压转换模块2)的控制脚(即使能端)。实施例2描述的电源板上搭载有输入欠压保护电路，通过判断VIN的大小来对应控制EN的电位高低，及时关断电源芯片，从而实现输入欠压保护功能。实施例2描述的电源板适用于输入电压低于36V的应用场景，可以有效提高电源板的可靠性和使用寿命。

通过实施本发明具体实施例描述的输入欠压保护电路及包括该电路的电源板的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的输入欠压保护电路及包括该电路的电源板，无需额外提供辅助电源电路，直接从输入电压端取电，能够及时保护电源板，提高电源板的可靠性和使用寿命；

(2)本发明具体实施例描述的输入欠压保护电路及包括该电路的电源板，采用TL431芯片、三极管等器件实现输入欠压保护功能，电路简单实用，工作可靠性高、价格较低、综合性能好；

(3)本发明具体实施例描述的输入欠压保护电路及包括该电路的电源板，具有回差保护功能，电路稳定性强；

(4)本发明具体实施例描述的输入欠压保护电路及包括该电路的电源板，经实际检验，电路切实可行、简单可靠，可以推广到类似应用场景中，具有极高的经济价值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (11)

1.一种输入欠压保护电路，其特征在于，包括：

由第六电阻(R6)、第四电阻(R4)串联而成的第一支路，所述第一支路连接于电压输入端(VIN)与公共地之间；

由第一电阻(R1)、第二电阻(R2)及稳压源(N1)依次串联而成的第二支路，所述第二支路连接于电压输入端(VIN)与公共地之间；

由三极管(T1)、第五电阻(R5)及第三电阻(R3)依次串联而成的第三支路，所述第三支路连接于电压输入端(VIN)与公共地之间；

所述稳压源(N1)的电压参考极(a)连接至所述第六电阻(R6)与第四电阻(R4)之间的V1点，阴极(b)与第二电阻(R2)相连，阳极(c)连接至公共地；所述稳压源(N1)的阴极(b)与阳极(c)之间还并联有稳压管(D1)，所述稳压管(D1)的负极与稳压源(N1)的阴极相连，所述稳压管(D1)的正极与稳压源(N1)的阳极相连；

所述三极管(T1)的基极连接至第一电阻(R1)与第二电阻(R2)之间的连接点，发射极连接至电压输入端(VIN)，集电极与第五电阻(R5)相连；

所述输入欠压保护电路(1)还包括第七电阻(R7)，所述第七电阻(R7)的一端连接至V1点，另一端连接至所述三极管(T1)的集电极与第五电阻(R5)之间的V2点。

2.根据权利要求1所述的输入欠压保护电路，其特征在于：所述第三电阻(R3)的两端还并联有用于滤波的旁路电容(C1)，所述旁路电容(C1)的一端连接至第五电阻(R5)与第三电阻(R3)之间的EN点，另一端连接至公共地；所述旁路电容(C1)将EN点的高频交流分量导入至公共地，从所述EN点输出用于控制电压转换模块(2)使能端的信号。

3.根据权利要求2所述的输入欠压保护电路，其特征在于：当电压输入端(VIN)的电位处于正常范围时，经过所述第六电阻(R6)与第四电阻(R4)分压使得V1点处的电位高于设定电压值，所述稳压源(N1)达到开启电压，由电压输入端(VIN)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、稳压源(N1)及公共地依次相连形成的支路导通，所述三极管(T1)的基极电位被拉低从而使三极管(T1)导通，V2点处被上拉为高电位(VIN)，从而EN点输出也为高电位，后端的电压转换模块(2)能正常工作。

4.根据权利要求2所述的输入欠压保护电路，其特征在于：当电压输入端(VIN)的电位低于正常范围时，所述稳压源(N1)的电压参考极电压低于设定电压值，稳压源(N1)不开启，所述三极管(T1)的基极电位与电压输入端(VIN)电位相同，三极管(T1)截止，V2点处通过第七电阻(R7)连接至V1点处，当所述第七电阻(R7)的阻值高于第三电阻(R3)的阻值设定倍数时，EN点为低电位，后端的电压转换模块(2)进入欠压保护状态。

5.根据权利要求2、3或4所述的输入欠压保护电路，其特征在于：当电压输入端(VIN)的电位低于正常范围时，所述三极管(T1)关断，所述第七电阻(R7)与第四电阻(R4)并联后再与第六电阻(R6)串联，V2点处于低电位。

6.根据权利要求5所述的输入欠压保护电路，其特征在于：当电压输入端(VIN)的电位处于正常范围时，所述三极管(T1)导通，所述第七电阻(R7)与第六电阻(R6)并联后再与第四电阻(R4)串联，V2点处于高电位。

7.根据权利要求2、3、4或6所述的输入欠压保护电路，其特征在于：当电压输入端(VIN)的电位从欠压状态变化为正常范围时，通过相对该电压变化范围更高的电压增量驱动所述三极管(T1)开通并改变V2点的电位。

8.根据权利要求7所述的输入欠压保护电路，其特征在于：当电压输入端(VIN)的电位从正常范围变化为欠压状态时，通过相对该电压变化范围更高的电压减量驱动所述三极管(T1)关断并拉低V2点的电位。

9.根据权利要求2、3、4、6或8所述的输入欠压保护电路，其特征在于：通过所述第七电阻(R7)使得电压输入端(VIN)的电位在EN点电位上下波动时能保持输入欠压保护电路(1)稳定，使EN点具有滞回输出功能。

10.一种电源板，其特征在于，包括：如权利要求1至9中任一项所述的输入欠压保护电路(1)，及与所述输入欠压保护电路(1)相连的电压转换模块(2)；所述输入欠压保护电路(1)的输出端连接至电压转换模块(2)的使能端，当使能端的输入为高电平时，所述电压转换模块(2)正常输出PWM波形，当使能端的输入为低电平时，所述电压转换模块(2)不工作，从而实现欠压保护功能。

11.根据权利要求10所述的电源板，其特征在于：所述输入欠压保护电路(1)的电压输入端(VIN)电位低于36V。

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