CN201113788Y

CN201113788Y - 一种电源保护电路

Info

Publication number: CN201113788Y
Application number: CNU2007201219897U
Authority: CN
Inventors: 汪江宁; 沈华勇; 田林祖
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2017-08-02

Abstract

本实用新型适用于电源电路领域，提供了一种电源保护电路，包括功率转换单元，与功率转换单元电连接的信号采样电路，以及与信号采样电路电连接的反馈控制电路，所述反馈控制电路的反馈电压输入端与一基准电压控制电路电连接，该基准电压控制电路在电源保护电路异常时控制反馈控制电路输出的脉冲信号。本实用新型中，将PWM芯片的反馈电压输入端与高电平的基准电压控制电路电连接，当反馈回路异常时，保证PWM芯片的反馈电压输入端仍然有高电平的反馈信号输入，进而控制驱动信号的占空比减小，限制了功率转换单元的输出功率，从而避免了输出电压升高时对后级设备的损坏。

Description

一种电源保护电路

技术领域

本实用新型属于电源电路领域，尤其涉及一种电源保护电路。

背景技术

电源作为电子产品的供电设备，安全性、可靠性是其最重要的质量指标，在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障时安全可靠地工作，必须设计多种保护电路。

开关电源和具有开关电源的充电器作为电源的一种，其电源反馈保护电路一般是通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)芯片调整驱动脉冲的占空比的大小来稳定输出电压，具体电路如图1所示，包括信号采样电路、反馈控制电路和功率转换单元。

图1所示的电源反馈保护电路的电压采样电路有两路：一路是单端反激式变压器T0的辅助绕组的电压经多个二极管、电容器、电阻整流、滤波和稳压后得到16V的直流电压输入至PWM芯片UC3842的7脚，为UC3842提供启动电压，另外，该电压经R20及R40分压后得到一路采样电压，输入至UC3842的2脚，该路采样电压主要反映了直流母线电压的变化；另一路是光电耦合器、三端可调稳压管Z和电阻R40、R50、R60、R70、R80组成的电压采样电路，同样输入至UC3842的2脚，该路电压反映了输出电压的变化。当输出电压升高时，经电阻R70及R80分压后输入三端可调稳压管Z的参考电压也升高，此输入参考电压高于三端可调稳压管Z内部2.5V基准电压，三端可调稳压管Z器件另外两脚就会导通，光藕的一脚就会与R60接通，光藕中的二极管就会导通，此时流过二极管的电流就会增大，从而流过光电耦合器中的光电三极管的电流也相应的增大，误差放大器的输入反馈电压升高，导致UC3842的6脚输出驱动信号的占空比变小，于是输出电压下降，达到稳压的目的。其中PWM芯片UC3842的1脚为芯片内部的误差放大器的输出端，与1脚连接的电阻和电容器用于改善增益和频率特性，与4脚和8脚连接的阻容元件决定了振荡频率，3脚连接有电流环反馈电路，5脚接地。

该电路在反馈电路正常的情况下，后级输出电压的变化信息能够正常的传输至前级，PWM芯片能够很好的调整输出电压，但若反馈环路不正常，即反馈环路开环时，这种后级输出电压的变化信息就无法传输至前级，电源可能会失控，进而损坏后级设备。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种电源保护电路，旨在解决现有的电源保护电路在反馈环路异常时会损坏后级设备的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种电源保护电路，包括功率转换单元，与功率转换单元电连接的信号采样电路，以及与信号采样电路电连接的反馈控制电路，所述反馈控制电路的反馈电压输入端与一基准电压控制电路电连接，该基准电压控制电路在电源保护电路异常时控制反馈控制电路输出的脉冲信号。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型实施例将PWM芯片的反馈电压输入端与高电平的基准电压控制电路电连接，当反馈回路异常时，保证PWM芯片的反馈电压输入端仍然有高电平的反馈信号输入，进而控制驱动信号的占空比减小，限制了功率转换单元的输出功率，从而避免了输出电压升高时对后级设备的损坏。

附图说明

图1是现有技术提供的电源反馈保护电路的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电源反馈保护电路的模块结构图；

图3是本实用新型实施例提供的电源反馈保护电路的示意图；

图4是图3中所示可调电压基准器IC3的内部电原理等效图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例中，通过将PWM芯片的反馈电压输入端与高电平的基准电压控制电路电连接，当反馈回路异常时，保证PWM芯片的反馈电压输入端仍然有高电平的反馈信号输入，进而控制驱动信号的占空比减小，限制输出功率，从而有利于保护后级设备，本实用新型尤其适用于具有电源保护电路的开关电源、充电器等设备。

图2示出了本实用新型实施例提供的电源反馈保护电路的模块结构，信号采样电路与功率转换单元的输出端电连接，根据输出电压的变化输出采样信号；反馈控制电路与功率转换单元电连接，通过其输出的驱动脉冲信号占空比的变化控制功率转换单元的输出电压，反馈控制电路还与功率转换单元电连接，反馈控制电路接收的反馈电压由其内部输出的高电平基准电压与信号采样电路输出的采样电压共同决定。当信号采样电路检测到功率转换单元的输出电压降低时，采样电路输出高电平的采样信号，触发开关K0接通，此时反馈控制电路接收的反馈信号为低电平，进而控制输出电压升高，稳定输出电压；而当信号采样电路检测到功率转换单元的输出电压升高时，采样信号为低电平，开关K0断开，此时反馈控制电路接收的反馈信号为高电平，进而控制输出电压降低；若反馈回路异常，即开环时，无采样信号输出，反馈控制电路持续接收高电平的反馈信号，进而控制输出不断电压降低，以保护后级设备，直至电源反馈保护电路恢复正常。

图3为图2所示的电源反馈保护电路的模块结构的一个具体实施例的示意图，应当理解，图3所示出的电路图仅仅是本实用新型的一个较佳实施例，具有图2所示的电源反馈保护电路模块结构的功能的具体电路还可以有其他的实施方式。其中，功率转换单元通过辅助电源模块2与PWM芯片的7脚连接，为PWM芯片提供正常的工作电压，而PWM芯片的6脚输出的驱动信号又通过驱动开关管1控制功率转换单元输出电压Vo的高低。

图3中虚线内部电路分别为该电源反馈保护电路的信号采样电路和反馈控制电路。信号采样电路由可调电压基准器IC3，电阻R1、R2、R3，电容器C1，可变电阻器VR1以及光电耦合器IC2组成，可调电压基准器IC3为具有可调稳压作用的差分放大电路的芯片，例如TL431。其中，电阻R1与可变电阻VR1串联后共同组成了分压电路，电阻R1的另一端连接在输出电压Vo的正输出端，可变电阻VR1的另一端则连接至输出电压Vo的负输出端；电阻R3的一端与光电耦合器IC2中发光二极管的正极连接，另一端连接至输出电压Vo的正输出端，光电耦合器IC2中发光二极管的负极与输出电压Vo的负输出端连接，电阻R3与光电耦合器IC2组成了光耦反馈电路，且光电耦合器IC2中的发光二极管还与可调电压基准器IC3并联；可调电压基准器IC3的内部电原理等效图如图4所示，当反馈端Ref的电压高于2.5V基准电压时，内部的三极管导通，可调电压基准器IC3与光电耦合器IC2中的发光二极管并联，可调电压基准器IC3的正极与光电耦合器IC2中发光二极管的负极连接，负极与光电耦合器IC2中发光二极管的正极连接，反馈端Ref则连接至电阻R1与可变电阻VR1的串联处，补偿电阻R2与补偿电容器C1串联，它们的另一端分别连接至可调电压基准器IC3的负极和反馈端Ref，可调电压基准器IC3、补偿电阻R2、补偿电容器C1组成了可调电压基准电路。

反馈控制电路由PWM芯片，电容器C2、C3、C4，电阻R4、R5、R6、R7组成，电容器C3与电阻R7并联接在PWM芯片的1脚和2脚之间，2脚还通过电阻R5连接至光电耦合器IC2中光电三极管的集电极，作为本实用新型的一个实施例，该2脚还依次通过电阻R4、R5连接到PWM芯片的8脚，当反馈环路开环时，由8脚输出的基准电压为PWM芯片的反馈电压输入断2脚提供高反馈电平，进而调整输出功率，很显然地，PWM芯片的反馈电压输入端2脚也可以选择连接至外部基准电源。PWM芯片的3脚连接有一电流反馈环电路，所以本实用新型实施例提供的电源反馈保护电路为双闭环的控制系统，进一步保证了输出电压的稳定度。PWM芯片的8脚还依次通过电阻R6、电容器C4接地，4脚也通过电容器C4接地，电阻R6和电容器C4决定了PWM芯片内部时钟的振荡频率，5脚接地。另外，电阻R5和PWM芯片的2脚的连接处还连接有电容器C2，该电容器的另一端接地。

当电源正常时，即反馈环路正常时，若输出电压Vo升高，图3中所示A点电压升高，则电阻R1与可变电阻VR1分压后，B点的电压也升高，当B点的电压使可调电压基准器IC3内部的三极管导通时，C点的电压被拉低，光电耦合器IC2中的发光二极管不发光，导致其中的光电三极管的集电极和发射极无法导通。由PWM芯片的工作原理可知，电源正常工作时，PWM芯片的8脚会输出一基准电压，在本实用新型实施例中，PWM芯片为UC3842，则8脚输出5V电压，因此图3中所示的D点电压为高电平，该基准电压通过电阻R4、R5输入至PWM芯片的反馈电压输入端2脚后，根据PWM芯片的控制原理，导致PWM芯片的6脚输出的驱动信号占空比变小，因此功率转换单元的输出电压Vo降低，电压输出正常。若输出电压Vo减小，经电阻R1和可变电阻VR1分压后，B点的电压减小，此时可调电压基准器IC3内部的三极管关断，C点的电压升高，光电耦合器IC2中的发光二极管和光电三极管相继导通，以致D点与地线接通，因此D点为低电平，从而反馈电压输入端2脚的输入电平也为低电平，根据PWM的控制原理，导致PWM的6脚输出的驱动信号占空比变大，因此功率转换单元的输出电压Vo升高，电压输出正常。

当电源不正常，即反馈环路开环时，此时无采样电压信号，光电耦合器IC2不导通，D点为高电平，从而反馈电压输入端2脚的输入电平也为高电平，最终致使PWM的6脚输出的驱动信号占空比变小，减小输出功率，直至为零。根据电源自身的设计特性，若故障排除，电源恢复正常，若没有排除，电源处于反复启动中，即打嗝状态，此时电源的输出较低的功率，从而有利于保护后级设备。

在本实用新型实施例中，通过对电路进行简单的调整，将PWM芯片的反馈电压输入端与其高电平的基准电压输出端电连接，当反馈回路异常时，保证PWM芯片的反馈电压输入端仍然有高电平的反馈信号输入，进而控制驱动信号的占空比减小，限制了功率转换单元的输出功率，从而避免了输出电压升高时对后级设备的损坏。

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

Claims

1、一种电源保护电路，包括功率转换单元，与功率转换单元电连接的信号采样电路，以及与信号采样电路电连接的反馈控制电路，其特征在于，所述反馈控制电路的反馈电压输入端与一基准电压控制电路电连接，该基准电压控制电路在电源保护电路异常时调整反馈控制电路输出的脉冲信号。

2、如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述反馈控制电路的反馈电压输入端与所述基准电压控制电路的输出端连接，所述反馈控制电路的基准电压输出端与所述基准电压控制电路的输入端连接。

3、如权利要求2所述的电源保护电路，其特征在于，所述反馈控制电路的反馈电压输入端与所述基准电压控制电路的输出端之间通过电阻连接。

4、如权利要求1所述的电源保护电路，其特征在于，所述信号采样电路包括：

分压电路，其输入级与所述功率转换单元的输出端连接，根据输出电压的变化输出控制电压；

可调电压基准电路，其输入级与所述分压电路连接，根据所述控制电压导通或关断；以及

光耦反馈电路，其输入级与所述功率转换单元的正输出端和所述可调电压基准电路连接，根据所述可调电压基准电路的导通或关断输出采样电压，触发所述反馈控制电路对输出电压进行调整。

5、如权利要求4所述的电源保护电路，其特征在于，所述分压电路包括：

第一电阻，其第一端与所述功率转换单元的正输出端连接；以及

可变电阻，其第一端与所述第一电阻的第二端连接，第二端连接至所述功率转换单元的负输出端。

6、如权利要求4所述的电源保护电路，其特征在于，所述可调电压基准电路包括：

可调电压基准器，其正极与所述功率转换单元的负输出端连接，其负极通过电阻连接至所述功率转换单元的正输出端，其反馈端连接至所述第一电阻和所述可变电阻的连接处，由该连接处的电压触发其导通或关断；

第一电容，其第一端与所述可调电压基准器的正极连接；以及

第二电阻，其第一端与所述第一电容的第二端连接，第二端连接至所述可调电压基准器的负极。

7、如权利要求6所述的电源保护电路，其特征在于，所述光耦反馈电路包括：

第三电阻，其第一端与所述功率转换单元的正输出端连接，第二端则连接至所述可调电压基准器的负极；以及

光电耦合器，其中发光二极管的正极与所述第三电阻的第二端和所述可调电压基准器的负极连接，发光二极管的负极连接至所述功率转换单元的负输出端；光电三极管的集电极通过电阻连接至所述反馈控制电路的反馈电压输入端，发射极接地。