CN114785164A - 一种开关电源安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关电源安全控制系统，安全控制系统包括电压比较电路、参考电压选择电路和控制电路；电压比较电路包括电压输入模块和比较器，比较器的正向输入端接入输入电压，比较器的反向输入端连接到电压输入模块输出端，电压输入模块输入端接入参考电压；参考电压选择电路包括可逆计数器模块和译码器模块，可逆计数器模块输出端与译码器模块输入端连接；控制电路包括正斜率检测模块、线路移除检测及放电控制电路模块和计时器模块，正斜率检测模块输出端与线路移除检测及放电控制电路模块和计时器模块连接，计时器模块输出端与线路移除检测及放电控制电路模块连接，放电控制电路模块输出端与计时器模块和正斜率检测模块连接。

Description

一种开关电源安全控制系统

技术领域

本发明属于开关电源控制系统技术领域，尤其涉及一种开关电源安全控制系统。

背景技术

AC-DC开关电源是一种高频化电能转换装置，其输入为交流电源；对于其输入滤波电容器，安全机构要求其在移除交流线路电压后进行放电，并有相关安全规定标准。

一般采用的电阻网络实施放电的方案，会在各个模式下造成输入功率的较大损耗。采用有源输入滤波电容器能有效减小输入功率损耗，传统技术方案一般采用抑制电源电磁干扰用电容器，并且无需外部放电电阻网络。通常情况下，电容器放电时需要相应的判断条件，且放电过程持续进行，会导致设备温度过高；因此亟需一种方案有效地对移除交流线路条件进行检测，同时对输入滤波电容器的放电周期进行控制，进而确保操作人员安全并且保证设备的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种开关电源安全控制系统,能够有效对移除交流线路条件进行检测，同时对输入滤波电容器的放电周期进行控制，确保操作人员安全并且保证设备的可靠性。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种开关电源安全控制系统，所述安全控制系统包括电压比较电路、参考电压选择电路和控制电路；

其中，所述电压比较电路包括电压输入模块和比较器，所述比较器的正向输入端接入输入电压，所述比较器的反向输入端连接到电压输入模块输出端，电压输入模块输入端接入参考电压；

所述参考电压选择电路包括可逆计数器模块和译码器模块，所述可逆计数器模块输出端与所述译码器模块输入端连接；

所述控制电路包括正斜率检测模块、线路移除检测及放电控制电路模块和计时器模块，所述正斜率检测模块输出端与所述线路移除检测及放电控制电路模块和所述计时器模块连接，所述计时器模块输出端与所述线路移除检测及放电控制电路模块连接，所述放电控制电路模块输出端与所述计时器模块和所述正斜率检测模块连接。

进一步的，所述可逆计数器模块包括六位二进制可逆计数器模块。

进一步的，所述比较器输出端与所述六位二进制可逆计数器模块和所述正斜率检测模块连接。

进一步的，所述译码器模块输出端与所述电压输入模块控制信号组输入端连接，六位二进制可逆计数器模块输出端与正斜率检测模块连接。

进一步的，所述正斜率检测模块分辨率可调。

进一步的，所述参考电压包括64个参考电压。

进一步的，所述译码器模块包括两个三-八译码器电路。

进一步的，所述输入电压包括有源滤波电容的采样电压。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的开关电源安全控制系统用于线路移除检测及电容器放电周期的控制，由电压比较电路、参考电压选择电路和控制电路组成。电压比较电路和参考电压选择电路可根据实际电路需求修改其对应可逆计时器电路及译码器电路以改变参考电压输入范围，可移植性强，易于普遍应用。

(2)本发明提供的开关电源安全控制系统的正斜率检测模块电路可设定其分辨率以防止误触发，能更好地确保线路移除检测条件的稳定性。

(3)本发明提供的开关电源安全控制系统能够有效对交流线路电压进行检测，实现电容器放电周期的控制。

(4)本发明提供的开关电源安全控制系统实现满足安全机构规定标准的放电，保证操作人员安全，防止设备过热。

附图说明

图1是本发明实施例提供的开关电源安全控制系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的可逆计数器模块及正斜率检测模块的状态示意图；

图3是本发明实施例提供的线路移除检测及放电周期控制模块的状态示意图；

图4是本发明实施例提供的开关电源安全控制系统工作波形示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

一般采用的电阻网络实施放电的方案，会在各个模式下造成输入功率的较大损耗。采用有源输入滤波电容器能有效减小输入功率损耗，传统技术方案一般采用抑制电源电磁干扰用电容器，并且无需外部放电电阻网络。通常情况下，电容器放电时需要相应的判断条件，且放电过程持续进行，会导致设备温度过高；因此需要有效对移除交流线路条件进行检测，同时对输入滤波电容器的放电周期进行控制，进而确保操作人员安全并且保证设备的可靠性。

为了解决上述技术问题，提出了本发明一种开关电源安全控制系统的下述各个实施例。

参照图1，如图1所示是本实施例提供的开关电源安全控制系统结构示意图。该安全控制系统用于开关电源的线路移除检测及电容器放电周期控制，该系统具体包括：电压比较电路、参考电压选择电路和控制电路。

其中，电压比较电路包括电压输入模块和比较器COMP，所述比较器的正向输入端接入输入电压VIN，反向输入端连接到电压输出模块输出端；电压输入模块输入端接入从VREF1～VREF64共64个参考电压。

作为一种实施方式，输入电压VIN为有源滤波电容器的采样电压。

参考电压选择电路包括六位二进制可逆计数器模块和译码器模块；所述六位二进制可逆计数器模块输出端连接到译码器模块输入端，即图中SEL[5:0]信号组。

作为一种实施方式，译码器模块由两个三-八译码器电路构成。

控制电路包括正斜率检测模块、线路移除检测及放电周期控制电路模块和计时器模块，所述正斜率检测模块输出端p_slope信号与线路移除检测及放电周期控制电路模块和计时器模块连接，所述计时器模块输出端T_control信号组与线路移除检测及放电周期控制电路模块连接，所述线路移除检测及放电周期控制电路模块输出端T_rst信号与计时器模块连接，shi_sig信号与正斜率检测模块连接。

作为一种实施方式，正斜率检测模块分辨率可调，分辨率能够根据工作状态进行相应调整，有效减少误触发。

作为一种实施方式，电压比较电路的比较器输出端cap_dis信号与六位二进制可逆计数器模块和正斜率检测模块连接。

作为一种实施方式，参考电压选择电路的译码器模块输出端与电压输入模块控制信号组输入端连接，六位二进制可逆计数器模块输出端en_slope信号与正斜率检测模块连接。

作为一种实施方式，控制电路的线路移除检测及放电周期控制电路模块输出电容器放电控制信号cap_control，控制电容器进行放电。

前述实施例提供的开关电源安全控制系统具体工作原理如下：

六位二进制可逆计数器模块、正斜率检测模块、线路移除检测及放电周期控制电路模块、计时器模块有其对应的时钟信号和统一的复位信号；电路系统开始工作后，在复位信号有效时，计时器模块清零，六位二进制可逆计数器模块设置为第一个初始态000000，即图4中SEL[5:0]对应输出的数字信号逻辑；正斜率检测电路设置为初始态000；线路移除检测及放电周期控制电路设置为初始态001，即图4中Q[2:0]对应输出数字信号逻辑，此时该模块相应为线路移除检测周期；在复位信号无效后，电路开始工作。

六位二进制可逆计数器模块对应从000000至111111状态，每个状态经过译码器模块译码后，控制电压输入模块从低到高对应选择当前状态输出的参考电压，输入到比较器反向输入端；即通过改变SEL[5:0]可以实现参考电压的切换。当输入电压VIN大于此时参考电压时，比较器输出的cap_dis信号为高电平，则相应在时钟上升沿到来之时六位二进制可逆计数器模块加一计数，即SEL[5:0]逻辑加一，进入下一个状态，经过译码器译码后控制电压输入模块，选择更高的参考电压，再与此时VIN进行比较；反之亦然，VIN小于此时参考电压，cap_dis信号为低电平，计数器模块减一，选择相应电压。当计数器模块进入111111状态后，如果cap_dis信号仍为高电平，则禁止加计数，保持当前状态不变；除非cap_dis信号为低电平进行减计数，或复位信号有效才会改变当前状态；在000000状态时也是如此，此处不再赘述。当计数器模块在000000和111111状态时，输出en_slope为低电平，使正斜率检测电路保持在000状态，相应p_slope信号保持为低电平，能有效减小误触发，保证其检测的稳定性。在000000～111111状态之间，en_slope信号输出为高电平，正斜率检测电路开始工作，当cap_dis信号为高电平，则在每一个时钟上升沿到来时，正斜率检测电路依次进入001、010、011状态，设定其分辨率以防止误触发，确保输入电压有一定斜率的正增长；当电路进入011状态后，无需判断cap_dis信号条件，进入下一个状态100，此时p_slope信号输出高电平，用于对线路移除检测及放电周期控制电路模块的设置及计时器的清零；本状态结束后下一个状态又进入000状态，如此循环；电路状态切换参照图2，如图2所示，是本实施例提供的可逆计数器模块及正斜率检测模块的状态示意图。

计时器在复位信号无效后开始计时，此时线路移除检测及放电周期控制电路设置为初始态001，相应为线路移除检测周期；在001状态时，如上所述，当p_slope信号输出高电平时，线路移除检测及放电周期控制电路模块短暂进入000状态，并令计时器清零，重新开始计时，随后在下一个时钟沿到来时恢复到001状态，参照图3，如图3所示是本实施例提供的线路移除检测及放电周期控制模块的状态示意图。

当交流线路移除后，p_slope信号输出保持低电平，计时器不再清零，当计时器计时时间到达T_rem后，参照图4，如图4所示是本实施例提供的开关电源安全控制系统工作波形示意图。T_rem时间可在计时器模块中设置，典型可设置为100ms，说明线路移除条件确认，此时进入电容器放电周期，线路移除检测及放电周期控制电路模块首先进入101状态，即电容器放电周期，如图3所示；同时T_rst信号输出一个时钟的高电平对计时器清零，计时器重新开始计时；在电容器放电周期时shi_sig信号输出为高电平，使正斜率检测电路保持在000状态，让p_slope信号保持为低电平，即确保本周期执行完成，输出相应cap_contol信号到控制模块，执行相应操作令电容器放电，相应的输入的电压采样信号VIN也在减小。

当线路移除检测及放电周期控制电路模块在101状态时，当计时器计时时间到达T_dis后，该时间可在计时器模块中设置，典型可设置为30ms，说明一个电容器放电周期完成，此时进入010状态，停止电容器放电，用于限制放电阶段的时间，防止设备过热。在010状态时，电路如果重新接入交流线电路中，施加电压，则正斜率检测模块重新检测到正斜率，当p_slope为高电平时，则下一个状态进入001，同时计时器清零；如果没有重新施加电压，则相应p_slope保持为低电平，当计时器计时时间到达T_det后，该时间可在计时器模块中设置，典型可设置为30ms，电路又进入101状态，即电容器放电周期；如此循环直至将电容器放电至安全水平。

本实施例提供的开关电源安全控制系统由电压比较电路、参考电压选择电路和控制电路组成。电压比较电路和参考电压选择电路可根据实际电路需求修改其对应可逆计时器电路及译码器电路以改变参考电压输入范围，可移植性强，易于普遍应用。该安全控制系统的正斜率检测模块电路可设定其分辨率以防止误触发，能更好地确保线路移除检测条件的稳定性。该安全控制系统能够有效对交流线路电压进行检测，实现电容器放电周期的控制。该安全控制系统实现满足安全机构规定标准的放电，保证操作人员安全，防止设备过热。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种开关电源安全控制系统，其特征在于，所述安全控制系统包括电压比较电路、参考电压选择电路和控制电路；

其中，所述电压比较电路包括电压输入模块和比较器，所述比较器的正向输入端接入输入电压，所述比较器的反向输入端连接到电压输入模块输出端，电压输入模块输入端接入参考电压；

所述参考电压选择电路包括可逆计数器模块和译码器模块，所述可逆计数器模块输出端与所述译码器模块输入端连接；

所述控制电路包括正斜率检测模块、线路移除检测及放电控制电路模块和计时器模块，所述正斜率检测模块输出端与所述线路移除检测及放电控制电路模块和所述计时器模块连接，所述计时器模块输出端与所述线路移除检测及放电控制电路模块连接，所述放电控制电路模块输出端与所述计时器模块和所述正斜率检测模块连接。

2.如权利要求1所述的开关电源安全控制系统，其特征在于，所述可逆计数器模块包括六位二进制可逆计数器模块。

3.权利要求2所述的开关电源安全控制系统，其特征在于，所述比较器输出端与所述六位二进制可逆计数器模块和所述正斜率检测模块连接。

4.如权利要求2所述的开关电源安全控制系统，其特征在于，所述译码器模块输出端与所述电压输入模块控制信号组输入端连接，六位二进制可逆计数器模块输出端与正斜率检测模块连接。

5.如权利要求1所述的开关电源安全控制系统，其特征在于，所述正斜率检测模块分辨率可调。

6.如权利要求1所述的开关电源安全控制系统，其特征在于，所述参考电压包括64个参考电压。

7.如权利要求1所述的开关电源安全控制系统，其特征在于，所述译码器模块包括两个三-八译码器电路。

8.如权利要求1所述的开关电源安全控制系统，其特征在于，所述输入电压包括有源滤波电容的采样电压。

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