CN115764812A - 一种开关电源自动保护方法及开关电源 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种开关电源自动保护方法及开关电源，其方法包括：获取开关电源的实时电压、实时电流与实时温度；基于实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护；基于实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护；基于实时温度对开关电源进行过温保护。本申请能自动对开关电源进行浪涌保护、过流保护、过压保护、欠压保护与过温保护，降低实时电压、实时电流与实时温度对开关电源的影响。

Description

一种开关电源自动保护方法及开关电源

技术领域

本申请涉及开关电源的领域，尤其是涉及一种开关电源自动保护方法及开关电源。

背景技术

开关电源电路主要由变压器、PWM控制芯片以及开关管等部件组成，由于开关电源电路具有工作电压范围宽和待机功耗低的特点，因此在充电器电子产品中获得了广泛的应用。

而开关电源电路为了保证输出电压的稳定性，经常采用负反馈的方式，从变压器的次级选取一路输出电源进行电压取样后，反馈至开关电源的控制端，进而通过调节开关管的开关时序，以使得通过开关电源输出的电压更加稳定。而当发生开关电源的负载较大等故障时，输出电压较高，开关电源内部容易温度过高，导致与开关电源连接的芯片会由于过压而烧毁，对开关电源造成损耗，甚至容易产生漏电的危险。

发明内容

为了降低对开关电源的影响，本申请提供一种开关电源自动保护方法及开关电源。

本申请提供的一种开关电源自动保护方法及开关电源采用如下的技术方案：

一种开关电源自动保护方法，包括：

获取开关电源的实时电压、实时电流与实时温度；

基于所述实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护；

基于所述实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护；

基于所述实时温度对开关电源进行过温保护。

通过采用上述技术方案，能通过获取的实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护，通过获取的实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护，通过获取的实时温度对开关电源进行过温保护，以降低实时电压、实时电流与实时温度对开关电源的影响。

可选的，所述基于所述实时电流对开关电源进行浪涌保护，包括：

基于所述实时电流判断是否大于等于浪涌阈值，所述浪涌阈值为符合浪涌电流大小的阈值；

当大于所述浪涌阈值时，则降低阻抗对开关电源进行浪涌保护。

通过采用上述技术方案，能通过判断实时电流是否大于等于浪涌阈值来对开关电流进行浪涌保护。

可选的，所述基于所述实时电流对开关电源进行过流保护，包括：

在开启开关电源时判断所述实时电流是否大于过流阈值，所述过流阈值为启动电流是否长时间大于运行电流的阈值；

当所述实时电流在预设时间内大于过流阈值时，基于所述实时电流对大于过流阈值时的实时电流进行输出限制，直至所述实时电流符合需求，以对开关电源进行过流保护。

通过采用上述技术方案，通过过流阈值判断是否需要进行过流保护，且在大于过流阈值时通过输出限制对开关电源的实时电流进行输出限制。

可选的，所述基于所述实时电压对开关电源进行过压保护，包括：

基于所述实时电压判断所述实时电压是否大于过压阈值；

当不大于过压阈值时，表示所述实时电压处于安全范围内；

当大于过压阈值时判断过压时间是否在安全时间内；

当处于安全时间范围之外时，则将所述实时电压限制在安全范围内对开关电源进行过压保护。

通过采用上述技术方案，通过对过压阈值与实时电压的比对来对实时电压进行判断，而当实时电压超过过压阈值时，通过超过的时间与安全时间来进行比对，使对超过过压阈值且超过安全时间的开关电源进行过压保护。

可选的，所述基于所述实时电压对开关电源进行欠压保护，包括：

基于所述实时电压判断是否小于安全电压；

当小于所述安全电压时，则对开关电源进行欠压保护。

通过采用上述技术方案，当小于安全电压时，说明开关电源处于欠压状态，此时对开关电源进行欠压保护。

可选的，所述基于所述实时温度对开关电源进行过温保护，包括：

基于所述实时温度判断是否大于第一温度阈值；

当大于第一温度阈值时，则对开关电源进行瞬时过温保护；

当小于第一温度阈值时，则基于第二温度阈值对开关电源进行持续温度保护。

通过采用上述技术方案，通过第一温度阈值判断是否因为过温导致开关电源烧坏，通过第二温度阈值判断是否开关电源保持持续发热状态。

可选的，所述基于第二温度阈值对开关电源进行持续温度保护，包括：

基于所述实时温度判断是否在在预设时间内持续大于第二温度阈值；

当在预设时间内持续大于所述第二温度阈值时，基于所述实时温度对开关电源进行持续过温保护。

通过采用上述技术方案，当在预设时间内持续大于第二温度阈值时，说明开关电源的温度持续较高，此时对开关电源进行持续过温保护。

一种开关电源，包括：

实时获取模块，用于获取开关电源的实时电压、实时电流与实时温度；

电流保护模块，用于基于所述实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护；

电压保护模块，用于基于所述实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护；

温度保护模块，用于基于所述实时温度对开关电源进行过温保护。

通过采用上述技术方案，实时获取模块获取开关电源的实时电压、实时电流与实时温度，电流保护模块基于实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护，电压保护模块基于实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护，温度保护模块基于实时温度对开关电源进行过温保护，使能进行浪涌保护、过流保护、过压保护、欠压保护与过温保护，降低实时电压、实时电流与实时温度对开关电源的影响。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

能通过获取的实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护，通过获取的实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护，通过获取的实时温度对开关电源进行过温保护，以降低实时电压、实时电流与实时温度对开关电源的影响。

附图说明

图1是本申请实施例一种开关电源自动保护方法其中一实施方式的流程框图；

图2是本申请实施例一种开关电源自动保护方法其中一实施方式的流程框图；

图3是本申请实施例一种开关电源自动保护方法其中一实施方式的流程框图；

图4是本申请实施例一种开关电源自动保护方法其中一实施方式的流程框图；

图5是本申请实施例一种开关电源自动保护方法其中一实施方式的流程框图；

图6是本申请实施例一种开关电源自动保护方法其中一实施方式的流程框图；

图7是本申请实施例一种开关电源自动保护方法其中一实施方式的流程框图；

图8是本申请实施例一种开关电源的结构框图。

附图标记：1、实时获取模块；2、电流保护模块；3、电压保护模块；4、温度保护模块。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

为了降低对开关电源的影响，本申请提供一种开关电源自动保护方法及开关电源。

实施例1，一种开关电源自动保护方法，参照图1，包括：

S110、获取开关电源的实时电压、实时电流与实时温度。

其中，开关电源（Switch Mode Power Supply，SMSP）又称交换式电源与开关变换器，是一种高频华电能转换装置，开关电源能将不同的输入电压或输入电流转换为供特定设备使用的电压或电流。实时电压与实时电流为开关电源在连接电网（传统大电网或微网）后每一当前时间检测到的电压与电流，实时温度为开关电源在连接电网（传统大电网或微网）后每一当前时间检测到的温度，该实时温度为开关电源所产生的温度。实时电压通过开关电源中的电压采集电路进行获取，实时电流通过开关电源中的电流采集电路获取，而实时温度则由设置在开关电源上的温度传感器获取。

S120、基于实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护。

其中，浪涌保护指的是当外界突然产生尖峰电流或电压时（如发生雷击），在极短时间对尖峰电流进行导通分流，以尽量避免尖峰电流对开关电源以及负载的影响。过流保护指的是当实时电流持续超过开关电源所能承受的大小且保持较长状态，此时对开关电源的影响较大，对开关电源进行保护，以降低对开关电源的影响。

S130、基于实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护。

其中，过压保护指的是当实时电压持续超过开关电源所能承受的大小且保持较长状态，此时对开关电源的影响较大，需要降低实时电压或使开关电源与电网断开，以降低对开关电源的影响。欠压保护指的是当负载产生短路等变化时，电压会大幅度降低电流大幅度增加，使对开关电源与负载造成影响，此时需要对开关电源进行欠压保护以降低对负载的影响。

S140、基于实时温度对开关电源进行过温保护。

其中，过温保护指的是当开关电源的工作温度超过开关电源的正常温度时对开关电源所进行的保护。产生过温保护的原因包括开源电源自身原因以及外界环境原因，开关电源自身原因包括开关电源器件接触不良致的短路等故障，进而引起内部器件燃烧升温，此时需要进行过温保护并进行自动断电以进行过温保护，而外界环境原因则包括雷击、电网波动、外界环境温度过高等因素导致的开关电源温度变化，此时需对开关电源进行过温保护以降低开关电源的温度或关闭开关电源的运行以进行过温保护。

本申请实施例一种开关电源自动保护方法的实施原理为：通过获取的实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护，通过获取的实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护，通过获取的实时温度对开关电源进行过温保护，使对开关电源进行自动保护的同时降低实时电压、实时电流与实时温度对开关电源的影响。

参照图2，基于实时电流对开关电源进行浪涌保护，包括：

S210、基于实时电流判断是否大于等于浪涌阈值，浪涌阈值为符合浪涌电流大小的阈值。

当实时电流在某一极短时间内大于等于浪涌阈值时，则说明该实时电流为浪涌电流，例如当发生雷击时，浪涌电流在几十微秒内实时电流达到可达到几十千安。而在本实施例中浪涌阈值可根据需求进行设置，例如设置为50A，实际上根据开关电源的型号以及负载的类型进行设置，例如根据开关电源的电容类型进行设置。

S220、当大于浪涌阈值时，则降低阻抗对开关电源进行浪涌保护。

其中，开关电源内设置有浪涌抑制器件金属氧化物压敏电阻，当大于浪涌阈值时，金属氧化物压敏电阻的电阻产生巨大下降，以将浪涌产生的能量进行倾泻，增加开关电源安全性。当小于浪涌阈值时，则对开关电源影响较小，此时在其他实施例步骤中进行相关的设置。

进一步的，在接通开关电源时还会产生小于雷击的浪涌电流，需要对开关电源进行过流保护。所以，参照图3，基于实时电流对开关电源进行过流保护，包括：

S310、在开启开关电源时判断实时电流是否大于过流阈值，过流阈值为启动电流是否长时间大于运行电流的阈值。

在本实施例中，由于开关电源启动时滤波电容充电产生的实时电流为运行电流数倍大小的浪涌电流，虽然没有雷击所产生的浪涌电流大，但对于负载与开关电源来说还是处于较大范围，所以在开启开关电源时还需要进行过流保护。所以在本实施例中设置有过流阈值，过流阈值为进行过流保护所设置的电流阈值，根据负载与开关电源的使用类型进行设置，在开启开关电源时需要判断实时电流是否大于过流阈值。

S320、当实时电流在预设时间内大于过流阈值时，基于实时电流对大于过流阈值时的实时电流进行输出限制，直至实时电流符合需求，以对开关电源进行过流保护。

其中，当实时电流在预设时间大于过流阈值时，说明开关电源上的实时电流较大甚至达到了过流保护的需求，此时包括两种情况，情况一：当开关电源处于刚上电状态，此时产生的浪涌电流可采用限制电路进行限制直至浪涌电流恢复为常规的运行电流，而当实时电流在预设时间内大于过流阈值时（预设时间为上电状态产生浪涌电流的时间，根据滤波电容的类型进行设置），可认为发生短路现象，阻抗降低，电流增大，此时需要对大于过流阈值时的实时电流进行输出限制，直至实时电流符合需求，当输出限制的实时电流持续保持大于过流阈值的状态，则停止开关电源的运行。

当实时电流在预设时间内不大于过流阈值时，说明实时电流保持正常状态，即开关电源处于正常状态。

进一步的，在进行浪涌保护与过流保护后，还需基于实时电压对开关电源进行过压保护，所以参照图4，基于实时电压对开关电源进行过压保护，包括：

S410、基于实时电压判断实时电压是否大于过压阈值。

S420、当不大于过压阈值时，表示实时电压处于安全范围内；

S430、当大于过压阈值时判断过压时间是否在安全时间内；

S440、当处于安全时间范围之外时，则将实时电压限制在安全范围内对开关电源进行过压保护。

其中，过压阈值为大到损坏电子设备或对电子设备的运行造成影响的过高的电压值，在本实施例中过压阈值的设置需要根据负载的实际情况进行设置，例如不同的笔记本电脑的电源虽然充电使用的都为常规市电，但能提供适配该类型笔记本电脑的工作电压，使将实时电压限制在安全范围之内，此时对设置有开干电源的笔记本电脑电源和笔记本电脑电压均限制在安全范围之内，当市电的电压产生波动时，若波动较小则对笔记本电脑的使用影响较小，而若市电的电压产生的波动较大时，则需进行过压保护。

参照图5，基于实时电压对开关电源进行欠压保护，包括：

S510、基于实时电压判断是否小于安全电压；

S520、当小于安全电压时，则对开关电源进行欠压保护。

其中，欠压保护是指被负载上的开关电源电压低于一定数值时，保护器切断，所以在本实施例中，此处的“一定数值”即为安全电压的数值，安全电压的数值实际上根据负载的阻抗以及开关电源的型号来进行设置，参照各类不同信号的充电电源。基于实时电压判断是否小于安全电压，在此过程中只有实时电压小于安全电压，且小于安全电压的时间处于一定范围内时，即可认为对开关电源进行欠压保护，因为当小于安全电压的时间处于为瞬时状态时，可认为是市电或者电网的线路出现电压波动，此时开关电源可自行进行调节，对负载影响较小。而当实时电压长时间小于安全电压时，则对开关电源进行欠压保护，在本实施例中，这里的“长时间”也为设置的时间阈值，即大于该时间阈值的时间内实时电压持续保持低于安全电压的状态，对开关电源或负载造成影响。同时在本实施例中，进行欠压保护时，可通过设置在开关电源的继电保护器件将负载的线路切断，降低对负载的影响。

参照图6，基于实时温度对开关电源进行过温保护，包括：

S610、基于实时温度判断是否大于第一温度阈值；

S620、当大于第一温度阈值时，则对开关电源进行瞬时过温保护；

S630、当小于第一温度阈值时，则基于第二温度阈值对开关电源进行持续温度保护。

其中，在本实施例中在开关电源处设有温敏传感器，通过温敏传感器对开关电源上的温度进行监控，第一温度阈值表示会瞬间烧毁开关电源上有关器件的温度，当发生短路等现象或浪涌过大导致开关电源上的二极管发生击穿，电阻烧毁等现象，使温度达到第一温度阈值，第一温度阈值即为发生短路导致的烧毁击穿等现象的温度阈值，当判断实时温度大于第一温度阈值时，进行瞬间过温保护。在本实施例中，可通过在开关电源中设置热敏电阻，对开关电源中的实时温度进行监控，通过热敏电阻的电阻值判断温度是否大于第一温度阈值，当大于第一温度阈值时控制开关电源切断与市电的连接进行瞬时过温保护。

参照图7，如上一段中所描述的，在本申请中还设置有第二温度阈值，所以，基于第二温度阈值对开关电源进行持续温度保护，包括：

S710、基于实时温度判断是否在在预设时间内持续大于第二温度阈值。

S720、当在预设时间内持续大于第二温度阈值时，基于实时温度对开关电源进行持续过温保护。

其中，第二温度阈值用于衡量环境温度以及开关电源运行时间较长时的温度对开关电源造成的影响，在本实施例中，预设时间为判定高于第二温度阈值的时间，当在预设时间内大于第二温度阈值时，说明开关电源在当前环境和市电影响下持续保持升温状态，或持续保持温度较高的状态，此时容易达到开关电源内部结构的熔点，使开关电源发生损坏，或在未来时间段内会对开关电源的熔点产生影响，此时需要进行持续过温保护。在本实施例中，进行持续过温保护的过程为：

设置保护周期，当处于保护周期时中断开关电源与负载的连接；

在保护周期内对开关电源的温度进行测量，判断开关电源的实时温度是否会下降至低于第二温度阈值。当检测到开关电源的实时温度较快下降至小于第二温度阈值时，说明环境因素对开关电源的影响较小，开关电源的升温因素主要是内部器件的老化或接触不良等问题，则需断开开关电源与负载的连接，对开关电源进行检修。

当检测到开关电源的实时温度下降至小于第二温度阈值的时间较长时，表示环境因素对开关电源的实时温度的影响较大，需增加开关电源的散热性能，可增加开关电源所在位置的通风效果，或开关电源自身存在有散热风扇等散热结构时，增加散热风扇的功率，以进行持续过温保护。

实施例二，本申请还公开一种开关电源，包括：

实时获取模块，用于获取开关电源的实时电压、实时电流与实时温度；

电流保护模块，用于基于实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护；

电压保护模块，用于基于实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护；

温度保护模块，用于基于实时温度对开关电源进行过温保护。

其中，开关电源的实时获取模块包括电流采集电路、电压采集电路以及实时温度采集电路，其中温度采集电路设置有温敏传感器或温敏电阻。电流保护模块包括浪涌保护设备以及过流保护电路。电压保护模块包括过压保护电路与欠压保护电路。温度保护模块包括基于温度的控制器，控制开关电源在大于第二温度阈值时的周期性关闭散热，或控制开关电源断开与负载以及市电的连接。在其他实施例中，开关电源还包括整流电路、滤波电路、逆变电路、控制电路等，以对从电网上传输的电力进行整流、滤波逆变后供给负载使用，同时根据市电的变化进行自动控制，实现开关电源的自我保护以及对负载的保护。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种开关电源自动保护方法，其特征在于，包括：

获取开关电源的实时电压、实时电流与实时温度；

基于所述实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护；

基于所述实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护；

基于所述实时温度对开关电源进行过温保护。

2.根据权利要求1所述的一种开关电源自动保护方法，其特征在于，所述基于所述实时电流对开关电源进行浪涌保护，包括：

基于所述实时电流判断是否大于等于浪涌阈值，所述浪涌阈值为符合浪涌电流大小的阈值；

当大于所述浪涌阈值时，则降低阻抗对开关电源进行浪涌保护。

3.根据权利要求1所述的一种开关电源自动保护方法，其特征在于，所述基于所述实时电流对开关电源进行过流保护，包括：

在开启开关电源时判断所述实时电流是否大于过流阈值，所述过流阈值为启动电流是否长时间大于运行电流的阈值；

当所述实时电流在预设时间内大于过流阈值时，基于所述实时电流对大于过流阈值时的实时电流进行输出限制，直至所述实时电流符合需求，以对开关电源进行过流保护。

4.根据权利要求1所述的开关电源自动保护方法，其特征在于，所述基于所述实时电压对开关电源进行过压保护，包括：

基于所述实时电压判断所述实时电压是否大于过压阈值；

当不大于过压阈值时，表示所述实时电压处于安全范围内；

当大于过压阈值时判断过压时间是否在安全时间内；

当处于安全时间范围之外时，则将所述实时电压限制在安全范围内对开关电源进行过压保护。

5.根据权利要求1所述的一种开关电源自动保护方法，其特征在于，所述基于所述实时电压对开关电源进行欠压保护，包括：

基于所述实时电压判断是否小于安全电压；

当小于所述安全电压时，则对开关电源进行欠压保护。

6.根据权利要求1所述的一种开关电源的自动保护方法，其特征在于，所述基于所述实时温度对开关电源进行过温保护，包括：

基于所述实时温度判断是否大于第一温度阈值；

当大于第一温度阈值时，则对开关电源进行瞬时过温保护；

当小于第一温度阈值时，则基于第二温度阈值对开关电源进行持续温度保护。

7.根据权利要求6所述的一种开关电源的自动保护方法，其特征在于，所述基于第二温度阈值对开关电源进行持续温度保护，包括：

基于所述实时温度判断是否在在预设时间内持续大于第二温度阈值；

当在预设时间内持续大于所述第二温度阈值时，基于所述实时温度对开关电源进行持续过温保护。

8.一种开关电源，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的方法，包括：

实时获取模块，用于获取开关电源的实时电压、实时电流与实时温度；

电流保护模块，用于基于所述实时电流对开关电源进行浪涌保护与过流保护；

电压保护模块，用于基于所述实时电压对开关电源进行过压保护与欠压保护；

温度保护模块，用于基于所述实时温度对开关电源进行过温保护。

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