CN113451994B - 光耦失效保护电路及电源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光耦失效保护电路及电源系统，该光耦失效保护电路应用于电源电路，电源电路包含电源管理芯片、光耦以及其他附属电路，光耦的发光二极管的两端与其他附属电路连接，光耦的光敏三极管的发射极接地，光敏三极管的集电极与电源管理芯片的补偿控制端连接；光耦失效保护电路包括：三极管电路；三极管电路分别与补偿控制端、电源管理芯片的电流反馈保护端连接；三极管电路在补偿控制端的电压大于预设电压时导通，通过电流反馈保护端发送电平信号至电源管理芯片，电源管理芯片从电流反馈保护端接收到电平信号后执行保护动作。本发明可实现电源电路中光耦失效时的电路保护。
Description
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，更具体地说，是涉及一种光耦失效保护电路。
背景技术
光电耦合器(简称光耦)是一种以光为媒介传输电信号的电子元器件,因其良好的电绝缘能力和抗干扰能力得到了广泛应用。在使用过程中，由于自身运行条件以及外接环境的影响，光耦不可避免地会发生老化降级，其可靠性和使用寿命都受到影响。
在此前提下，当光耦应用到电源电路中时，由于光耦常焊接在电路板卡上，其工作在开关状态上，因此光耦的失效不易发现。而一旦光耦发生老化失效，可能导致整个电源板变压器饱和或者其他元器件损坏，因此，如何实现电源电路中光耦的失效保护成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光耦失效保护电路，以解决现有技术中存在的光耦失效不易发现导致电源板损坏的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供了一种光耦失效保护电路，所述光耦失效保护电路应用于电源电路，所述电源电路包含电源管理芯片、光耦以及其他附属电路，所述光耦的发光二极管的两端与所述其他附属电路连接，所述光耦的光敏三极管的发射极接地，所述光敏三极管的集电极与所述电源管理芯片的补偿控制端连接，所述其他附属电路用于根据所述电源电路的输出电压控制光耦的输出电压，所述电源管理芯片基于从所述补偿控制端接收到的光耦的输出电压调整其输出的驱动信号；所述光耦失效保护电路包括：
三极管电路；
所述三极管电路分别与所述补偿控制端、所述电源管理芯片的电流反馈保护端连接；
所述三极管电路在所述补偿控制端的电压大于预设电压时导通，通过所述电流反馈保护端发送电平信号至所述电源管理芯片，所述电源管理芯片从所述电流反馈保护端接收到电平信号后执行保护动作。
在一种可能的实现方式中，所述三极管电路包括三极管单元以及稳压单元；
所述三极管单元的集电极端与所述电流反馈保护端连接，所述三极管单元的发射极端与所述补偿控制端连接，所述三极管单元的基极端与所述稳压单元的阴极端连接；所述稳压单元的参考极端与所述补偿控制端连接，所述稳压单元的阳极端接地；
所述稳压单元在所述补偿控制端的电压大于预设电压时导通，并触发所述三极管单元导通，所述三极管单元导通后通过所述电流反馈保护端发送电平信号至所述电源管理芯片，所述电源管理芯片从所述电流反馈保护端接收到电平信号后执行保护动作。
在一种可能的实现方式中，所述电源电路还包括第一电阻，所述光敏三极管的集电极还通过所述第一电阻与所述电源管理芯片的参考电压输出端连接；
所述三极管电路包括三极管单元以及稳压单元；
所述三极管单元的集电极端与所述电流反馈保护端连接，所述三极管单元的发射极端通过所述第一电阻与所述补偿控制端连接，所述三极管单元的基极端与所述稳压单元的阴极端连接；所述稳压单元的参考极端与所述补偿控制端连接，所述稳压单元的阳极端接地；
所述稳压单元在所述补偿控制端的电压大于预设电压时导通，并触发所述三极管单元导通，所述三极管单元导通后通过所述电流反馈保护端发送电平信号至所述电源管理芯片，所述电源管理芯片从所述电流反馈保护端接收到电平信号后执行保护动作。
在一种可能的实现方式中，所述三极管单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及三极管；
所述三极管的集电极通过所述第二电阻与所述电流反馈保护端连接，所述三极管的发射极分别与所述第三电阻的第一端、所述第五电阻的第一端连接，所述三极管的基极与所述第四电阻的第一端连接；
所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接后与所述稳压单元的阴极端连接；
所述第五电阻的第一端还连接所述电源管理芯片的参考电压输出端，所述第五电阻的第二端连接所述补偿控制端。
在一种可能的实现方式中，所述三极管单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻以及三极管；
所述三极管的集电极通过所述第二电阻与所述电流反馈保护端连接，所述三极管的发射极分别与所述第三电阻的第一端、所述参考电压输出端连接，所述三极管的基极与所述第四电阻的第一端连接；所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接后与所述稳压单元的阴极端连接。
在一种可能的实现方式中，所述稳压单元包括三端稳压管、滤波电容、第六电阻、第七电阻；
所述三端稳压管的参考极通过所述第六电阻与所述补偿控制端连接，所述三端稳压管的阳极接地，所述三端稳压管的阴极与所述三极管单元连接；所述滤波电容的第一端与所述三端稳压管的阳极连接后接地，所述滤波电容的第二端与所述三端稳压管的参考极连接，所述第七电阻与所述滤波电容并联连接。
在一种可能的实现方式中，所述三极管单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻以及三极管；所述稳压单元包括三端稳压管、滤波电容、第六电阻、第七电阻；
所述三极管的集电极通过所述第二电阻与所述电流反馈保护端连接，所述三极管的发射极分别与所述第三电阻的第一端、所述参考电压输出端连接，所述三极管的基极与所述第四电阻的第一端连接；所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接后与所述三端稳压管的阴极连接；
所述三端稳压管的参考极通过所述第六电阻与所述补偿控制端连接，所述三端稳压管的阳极接地；所述滤波电容的第一端与所述三端稳压管的阳极连接后接地，所述滤波电容的第二端与所述三端稳压管的参考极连接，所述第七电阻与所述滤波电容并联连接。
另一方面，本发明还提供了一种电源系统，包括以上所述的电源电路和光耦失效保护电路。
本发明提供的光耦失效保护电路及电源系统的有益效果在于：
本发明提供了一种电源电路中光耦失效时的保护方案，也即利用三极管电路的导通性能，并结合电源电路自带的电源管理芯片的补偿控制端和电流反馈保护端在光耦失效时实现电路的自动保护，本发明方案简单，易于实现，可在不改变电源电路本身的电路结构的基础上，实现光耦失效时的电路保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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地介绍，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他的附图。
图1为本发明第一实施例提供的光耦失效保护电路的应用结构示意图；
图2为本发明第二实施例提供的光耦失效保护电路的应用结构示意图；
图3为本发明第三实施例提供的光耦失效保护电路的应用结构示意图；
图4为本发明第四实施例提供的光耦失效保护电路的应用结构示意图；
图5为本发明第五实施例提供的光耦失效保护电路的应用结构示意图；
图6为本发明第六实施例提供的光耦失效保护电路的应用结构示意图；
图7为本发明第七实施例提供的光耦失效保护电路的应用结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。
本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：
请参考图1，图1为本发明一实施例提供的光耦失效保护电路的结构示意图，该光耦失效保护电路所述光耦失效保护电路应用于电源电路，电源电路包含电源管理芯片11、光耦12以及其他附属电路13，光耦12的发光二极管的两端与其他附属电路13连接，光耦12的光敏三极管的发射极接地，光耦12的光敏三极管的集电极与电源管理芯片11的补偿控制端COM连接。其中，其他附属电路13用于根据电源电路10的输出电压控制输入至光耦12的电流，进而控制光耦12的输出电压，电源管理芯片11基于从补偿控制端COM接收到的光耦12的输出电压调整其输出的驱动信号。其他附属电路13包括但不限于电源电路常用的变压器电路、反激电路等，由于其他附属电路13与本实施例中的光耦失效保护电路无直接连接关系，此处不再赘述。该光耦失效保护电路包括：
三极管电路20。
三极管电路20分别与补偿控制端COM、电源管理芯片11的电流反馈保护端Is连接。
三极管电路20在补偿控制端COM的电压大于预设电压时导通，通过电流反馈保护端Is发送电平信号至电源管理芯片11，电源管理芯片11从电流反馈保护端Is接收到电平信号后执行保护动作。
在本实施例中，三极管电路20、光耦12的光敏三极管的集电极均与电源管理芯片11的补偿控制端COM连接。光耦12失效时，电源管理芯片11的补偿控制端COM的电压会大于预设电压，触发三极管电路20导通，三极管电路20发送电平信号至电源管理芯片11的电流反馈保护端Is，直接利用电源管理芯片11的保护功能实现电路保护。
从以上描述可知，本发明实施例提供了一种电源电路中光耦失效时的保护方案，也即利用三极管电路的导通性能，并结合电源电路自带的电源管理芯片的补偿控制端COM和电流反馈保护端Is在光耦失效时实现电路的自动保护，本发明实施例方案简单，易于实现，可在不改变电源电路本身的电路结构的基础上，实现光耦失效时的电路保护。
在一种可能的实现方式中，请参考图2，三极管电路20包括三极管单元21以及稳压单元22。
三极管单元21的集电极端与电流反馈保护端Is连接，三极管单元21的发射极端与补偿控制端COM连接，三极管单元21的基极端与稳压单元22的阴极端连接。稳压单元22的参考极端与补偿控制端COM连接，稳压单元22的阳极端接地。
稳压单元22在补偿控制端COM的电压大于预设电压时导通，并触发三极管单元21导通，三极管单元21导通后通过电流反馈保护端Is发送电平信号至电源管理芯片11，电源管理芯片11从电流反馈保护端Is接收到电平信号后执行保护动作。
在本实施例中，三极管单元21为包含有三极管的电路单元。其中，三极管单元21的集电极端即三极管单元21由三极管的集电极延伸出去的外接端口，三极管单元21的发射极端即三极管单元21由三极管的发射极延伸出去的外接端口，三极管单元21的基极端即三极管单元21由三极管的基极延伸出去的外接端口。其中，三极管单元21的集电极端与三极管的集电极之间可根据需要增设电阻，两者也可直接连接，此处不作限定，三极管单元21的基极端、发射极端类似，此处不再赘述。
在本实施例中，稳压单元22为包含有三端稳压管的电路单元，稳压单元22的参考极端即稳压单元22由三端稳压管的参考极延伸出去的外接端口，稳压单元22的阳极端即稳压单元22由三端稳压管的阳极延伸出去的外接端口，稳压单元22的阴极端即稳压单元22由三端稳压管的阴极延伸出去的外接端口。其中，稳压单元22的参考极端与三端稳压管的参考极之间可根据需要增设电阻，也可直接连接，此处不作限定，稳压单元22的阳极端、阴极端类似，此处不再赘述。
在本实施例中，当光耦12失效时，电源管理芯片11的补偿控制端COM会大于预设电压，此时稳压单元22的参考极端电平变高，稳压单元22导通，进而三极管单元21导通并发送电平信号至电源管理芯片11的电流反馈保护端Is，直接利用电源管理芯片11的保护功能实现电路保护。
在一种可能的实现方式中，可参考图3，电源电路10还可以包括第一电阻R1，光耦12的光敏三极管的集电极还通过第一电阻R1与电源管理芯片11的参考电压输出端Vref连接。
三极管电路20包括三极管单元21以及稳压单元22。
在此种应用场景下，三极管单元21的集电极端与电流反馈保护端Is连接，三极管单元21的发射极端可通过第一电阻R1与补偿控制端COM连接，三极管单元21的基极端与稳压单元22的阴极端连接。稳压单元22的参考极端与补偿控制端COM连接，稳压单元22的阳极端接地。
在本实施例中，当光耦12失效时，电源管理芯片11的补偿控制端COM会大于预设电压，此时稳压单元22的参考极端电平变高，稳压单元22导通，进而三极管单元21导通并发送电平信号至电源管理芯片11的电流反馈保护端Is，直接利用电源管理芯片11的保护功能实现电路保护。
在一种可能的实现方式中，可参考图4，三极管单元21包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及三极管Q31。
三极管Q31的集电极通过第二电阻R2与电流反馈保护端Is连接，三极管Q31的发射极分别与第三电阻R3的第一端、第五电阻R5的第一端连接，三极管Q31的基极与第四电阻R4的第一端连接。
第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第二端共接后与稳压单元22的阴极端连接。
第五电阻R5的第一端还连接电源管理芯片11的参考电压输出端Vref，第五电阻R5的第二端连接补偿控制端COM。
在一种可能的实现方式中，可参考图5，电源电路10还可以包括第一电阻R1，光耦12的光敏三极管的集电极还通过第一电阻R1与电源管理芯片11的参考电压输出端Vref连接。
三极管单元21包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及三极管Q31。在此种应用场景下：
三极管Q31的集电极通过第二电阻R2与电流反馈保护端Is连接。
三极管Q31的发射极分别与第三电阻R3的第一端、参考电压输出端Vref连接。
三极管Q31的基极与第四电阻R4的第一端连接。
第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第二端共接后与稳压单元22的阴极端连接。
在一种可能的实现方式中，可参考图6，稳压单元22包括三端稳压管IC8、滤波电容C190、第六电阻R6、第七电阻R7。
三端稳压管IC8的参考极通过第六电阻R6与补偿控制端COM连接，三端稳压管IC8的阳极接地，三端稳压管IC8的阴极与三极管单元21连接。
滤波电容C190的第一端与三端稳压管IC8的阳极连接，滤波电容C190的第二端与三端稳压管IC8的参考极连接，第七电阻R7与滤波电容C190并联连接。
在本实施例中，第六电阻R6和第七电阻R7用于分压以保证光耦正常工作时，三端稳压管IC8所得电压小于其导通电压，光耦失效导致补偿控制端口COM大于预设电压后，三端稳压管IC8所得电压大于其导通电压。
在一种可能的实现方式中，可参考图7，电源电路10还可以包括第一电阻R1，光耦12的光敏三极管的集电极还通过第一电阻R1与电源管理芯片11的参考电压输出端Vref连接。
三极管单元21包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及三极管Q31。稳压单元22包括三端稳压管IC8、滤波电容C190、第六电阻R6、第七电阻R7。在此种应用场景下：
三极管Q31的集电极通过第二电阻R2与电流反馈保护端Is连接。
三极管Q31的发射极分别与第三电阻R3的第一端、参考电压输出端Vref连接。
三极管Q31的基极与第四电阻R4的第一端连接。
第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第二端共接后与稳压三极管IC8的阴极连接。
三端稳压管IC8的参考极通过第六电阻R6与补偿控制端COM连接，三端稳压管IC8的阳极接地。
滤波电容C190的第一端与三端稳压管IC8的阳极连接，滤波电容C190的第二端与三端稳压管IC8的参考极连接，第七电阻R7与滤波电容C190并联连接。
在本实施例中，电源管理芯片11的补偿控制端COM在光耦正常的情况下不大于预设电压，三极管Q31不导通，当光耦12失效时，电源管理芯片11的补偿控制端COM会大于预设电压，此时三端稳压管IC8的参考极电平变高，三端稳压管IC8导通，进而三极管Q31导通并发送电平信号至电源管理芯片11的电流反馈保护端Is，直接利用电源管理芯片11的保护功能实现电路保护。
另一方面，本发明还提供了一种电源系统，包括以上所述的电源电路和光耦失效保护电路。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种光耦失效保护电路，其特征在于，所述光耦失效保护电路应用于电源电路，所述电源电路包含电源管理芯片、光耦以及其他附属电路，所述光耦的发光二极管的两端与所述其他附属电路连接，所述光耦的光敏三极管的发射极接地，所述光敏三极管的集电极与所述电源管理芯片的补偿控制端连接，所述其他附属电路用于根据所述电源电路的输出电压控制光耦的输出电压，所述电源管理芯片基于从所述补偿控制端接收到的光耦的输出电压调整其输出的驱动信号；所述光耦失效保护电路包括：
三极管电路；
所述三极管电路分别与所述补偿控制端、所述电源管理芯片的电流反馈保护端连接；
所述三极管电路包括三极管单元以及稳压单元；
所述三极管单元的集电极端与所述电流反馈保护端连接，所述三极管单元的发射极端与所述补偿控制端连接，所述三极管单元的基极端与所述稳压单元的阴极端连接；所述稳压单元的参考极端与所述补偿控制端连接，所述稳压单元的阳极端接地；
所述稳压单元在所述补偿控制端的电压大于预设电压时导通，并触发所述三极管单元导通，所述三极管单元导通后通过所述电流反馈保护端发送电平信号至所述电源管理芯片，所述电源管理芯片从所述电流反馈保护端接收到电平信号后执行保护动作。
2.如权利要求1所述的光耦失效保护电路，其特征在于，所述电源电路还包括第一电阻，所述光敏三极管的集电极还通过所述第一电阻与所述电源管理芯片的参考电压输出端连接；
所述三极管单元的发射极端通过所述第一电阻与所述补偿控制端连接。
3.如权利要求1所述的光耦失效保护电路，其特征在于，所述三极管单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及三极管；
所述三极管的集电极通过所述第二电阻与所述电流反馈保护端连接，所述三极管的发射极分别与所述第三电阻的第一端、所述第五电阻的第一端连接，所述三极管的基极与所述第四电阻的第一端连接；
所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接后与所述稳压单元的阴极端连接；
所述第五电阻的第一端还连接所述电源管理芯片的参考电压输出端，所述第五电阻的第二端连接所述补偿控制端。
4.如权利要求2所述的光耦失效保护电路，其特征在于，所述三极管单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻以及三极管；
所述三极管的集电极通过所述第二电阻与所述电流反馈保护端连接，所述三极管的发射极分别与所述第三电阻的第一端、所述参考电压输出端连接，所述三极管的基极与所述第四电阻的第一端连接；所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接后与所述稳压单元的阴极端连接。
5.如权利要求2至4任一项所述的光耦失效保护电路，其特征在于，所述稳压单元包括三端稳压管、滤波电容、第六电阻、第七电阻；
所述三端稳压管的参考极通过所述第六电阻与所述补偿控制端连接，所述三端稳压管的阳极接地，所述三端稳压管的阴极与所述三极管单元连接；所述滤波电容的第一端与所述三端稳压管的阳极连接后接地，所述滤波电容的第二端与所述三端稳压管的参考极连接，所述第七电阻与所述滤波电容并联连接。
6.如权利要求2所述的光耦失效保护电路，其特征在于，所述三极管单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻以及三极管；所述稳压单元包括三端稳压管、滤波电容、第六电阻、第七电阻；
所述三极管的集电极通过所述第二电阻与所述电流反馈保护端连接，所述三极管的发射极分别与所述第三电阻的第一端、所述参考电压输出端连接，所述三极管的基极与所述第四电阻的第一端连接；所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端共接后与所述三端稳压管的阴极连接；
所述三端稳压管的参考极通过所述第六电阻与所述补偿控制端连接，所述三端稳压管的阳极接地；所述滤波电容的第一端与所述三端稳压管的阳极连接后接地，所述滤波电容的第二端与所述三端稳压管的参考极连接，所述第七电阻与所述滤波电容并联连接。
7.一种电源系统，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的电源电路和光耦失效保护电路。
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