CN201319558Y - 欠压锁定电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种欠压锁定电路，该欠压锁定电路包括：分压电阻电路、逻辑控制电路、滞回控制电路。其中，分压电阻电路包括：第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)；滞回控制电路包括：第四电阻(R4)和第一三级管(Q1)；逻辑控制电路包括：第五电阻(R5)和第二三级管(Q2)。根据本实用新型提供的欠压锁定电路，通过简单、便宜的电子原件实现对PWM控制器的控制，可以防止误启动现象的发生，进而可以防止后级DSP或CPU可能出现的程序混乱或闩锁现象，从而可以提高开关电源的功率密度，降低成本。

Description

欠压锁定电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种欠压锁定电路。

背景技术

传统的开关电源欠压锁定电路如图1所示，其工作过程如下：输入电压由R2、R3分压后送到三极管Q1的基极，控制信号(CON)初始状态为高电平。当输入电压低于预先设置的最小输入电压时，CON维持高电平，此高电平控制脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称为PWM)控制器，关闭输出脉冲；当输入电压高于预先设置的最小输入电压时，CON输出低电平，放开对PWM控制器的控制，使其能够输出脉冲电平。

然而，由于上述欠压锁定功能没有滞回，仅具有静态的保护功能，在输入电压上升太慢或者不单调甚至震荡的情况下，在正常输入欠压点附近出现欠压保护时，由于没有滞回，必然会引起反复开关机现象，从而使得欠压保护失效；在输入电压下降太慢或者不单调甚至震荡的情况下，在正常输入欠压点附近出现欠压保护时，由于没有滞回，保护功能失效，电源会出现二次启动。在这种情况对给数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称为DSP)或CPU芯片供电的开关电源就可能会引起程序混乱或闩锁现象，甚至损坏DSP或CPU芯片。

为了解决上述问题，现有技术中提出了另一种欠压锁定电路，该欠压锁定电路的结构如图2所示，其工作过程如下：R1、D1和R2组成参考电压电路，R3和R4组成欠压采样分压电阻电路，R5是D2的反馈电阻。当输入电压低于设计的最小输入电压，D2的同相端电压高于反相端电压，CON输出高电平，此高电平控制PWM控制器，关闭输出脉冲；当输入电压高于设计的最小输入电压时，D2的同相端电压低于反相端电压，CON输出低电平，放开对PWM控制器的控制，使其能够输出脉冲电平。由于在图2中设置有R5引入了正反馈，因此，该欠压锁定电路具有滞回特性，可以解决图1中的欠压锁定电路的存在的上述问题，但由于电路中采用了运放(或比较器)，造成了成本的上升；同时由于采用相对便宜的稳压器，参考电压值会随温度的变化而变化，从而降低电路的可靠性，因此，图2中的D1只能采用电压基准，因而进一步提高了成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种改进的欠压锁定电路，用以解决相关技术中为了提高开关电源的功率密度而导致成本升高的问题。

根据本实用新型，提供了一种欠压锁定电路。

根据本实用新型的欠压锁定电路包括：分压电阻电路、逻辑控制电路、滞回控制电路，其中，分压电阻电路包括：第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，第一电阻(R1)的第一端连接于直流输入源(VIN)，第二端与第二电阻(R2)的第一端、和第三电阻(R3)的第一端连接；滞回控制电路包括：第四电阻(R4)和第一三级管(Q1)，第一三极管(Q1)的集电极与第三电阻(R3)的第二端连接，发射极与第二电阻(R2)的第二端连接后接地，基极与第四电阻(R4)的第一端连接；逻辑控制电路包括：第五电阻(R5)和第二三级管(Q2)，第五电阻(R5)的第一端连接于电源电压固定电平，第五电阻(R5)的第二端与第二三极管(Q2)的集电极和第四电阻(R4)的第二端连接，第二三极管(Q2)的基极与第一电阻(R1)的第二端、第二电阻(R2)的第一端和第三电阻(R3)的第一端连接，发射极接地，第五电阻(R5)与第四电阻(R4)和第二三极管(Q2)的集电极的连接点用于输出控制信号。

进一步地，上述欠压锁定电路的逻辑控制电路还包括：稳压管(Q4)，其中，稳压管(Q4)连接在述第二三极管(Q2)的基极与第三电阻(R3)的第一端之间。

进一步地，上述稳压管(Q4)具有正温度特性。

通过本实用新型的技术方案，以简单的电子原件如电阻、三极管等实现对PWM控制器的控制，由滞回控制电路保证输入电压上升、下降太慢或者不单调甚至震荡的情况下，开关电源不再出现误启动现象，防止了后级DSP或CPU可能出现的程序混乱或闩锁现象，提高了开关电源的功率密度，降低了成本。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为相关技术中一种欠压锁定电路的结构原理意图；

图2为相关技术中另一种欠压锁定电路的结构原理图；

图3为本实用新型的欠压锁定电路的结构原理图；

图4为本实用新型优选实施例的欠压锁定电路的结构原理图；

图5为实施例一的电路结构示意图；

图6为实施例二的电路结构示意图。

具体实施方式

功能概述

本实用新型针对现有技术中存在的开关电源的功率密度和成本之间的矛盾，提出了一种改进的欠压锁定电路，该电路由分压电阻电路、滞回控制电路和逻辑控制电路组成，其中，分压电阻电路由三个电阻构成，滞回控制电路由一个电阻和一个三极管组成，而逻辑控制电路也由一个电阻和一个三极管组成，该欠压锁定电路通过滞回控制电路保证输入电压上升、下降太慢或者不单调甚至震荡的情况下，开关电源不再出现误启动现象。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图3为根据本实用新型的欠压锁定电路的结构原理图，如图3所示，根据本实用新型的欠压锁定电路包括：分压电阻电路31、滞回控制电路33、逻辑控制电路35。

具体地，如图3所示，分压电阻电路31包括：第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，其中，第一电阻R1的第一端连接于直流输入源(VIN)，第二端与第二电阻R2的第一端和第三电阻R3的第一端连接；

滞回控制电路33包括：第四电阻R4和第一三级管Q1，其中，第一三极管Q1的集电极与第三电阻R3的第二端连接，发射极与第二电阻R2的第二端连接后接地，基极与第四电阻R4的第一端连接；

逻辑控制电路35包括：第五电阻R5和第二三级管Q2，其中，第五电阻R5的第一端连接于电源电压固定电平，第二端与第二三极管Q2的集电极和第四电阻R4的第二端连接，第二三极管Q2的基极与第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端和第三电阻R3的第一端连接，发射极接地，第五电阻R5与第四电阻R4和第二三极管Q2的集电极的连接点用于输出控制信号(CON)。

在图3中，PWM控制器的最低工作电压值必须低于开关电源的输入欠压保护点，且VCC必须在PWM控制器上电之前上电，在直流电压源下降到输入欠压保护点以下时仍存在。

如图3所示的防止开关电源误启动的欠压锁定电路的工作原理为：在直流电压源(VIN)达到输入启动电压值以前，由于VCC的存在，CON为高电平，此高电平控制PWM控制器，关闭输出脉冲；同时，由于此时Q1也导通，因此，输入启动电压值为：

输入启动电压值＝Q2be极压降*[1+R1(R2+R3)/R2*R3]；

当直流电压源达到输入启动电压值以后，Q2导通，CON输出低电平，放开对PWM控制器的控制，使其能够输出脉冲电平，此时Q1处于关断状态。当直流电压源下降到输入欠压保护点时，由于Q1也处于关断状态，因此，输入欠压保护点为：

输入欠压保护点＝Q2be极压降*(1+R1/R2)；

当直流电压源下降到输入欠压保护点以下时，Q2关断，由于VCC的存在，CON又为高电平，此高电平控制PWM控制器，关闭输出脉冲。

本实用新型提供的欠压锁定电路中，输入启动电压值和输入欠压保护点通过三个电阻即可确定，逻辑明晰；同时，该欠压锁定电路简单，成本低廉。

进一步地，为了对上述欠压锁定电路进行温度补偿，如图4所示，可以在逻辑控制电路35中增加一个具有正温度特性的稳压管Q4，其中，稳压管Q4的第一端与第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端和第三电阻R3的第一端连接，第二端与第二三极管Q2的基极连接，即稳压管Q4连接在第三电阻R3的第一端与第二三极管Q2的基极之间，具体如图4所示。

图4中的欠压锁定电路的工作原理为：在直流电压源达到输入启动电压值以前，由于VCC的存在，CON为高电平，此高电平控制PWM控制器，关闭输出脉冲；同时，由于此时Q1也导通，因此，输入启动电压值为：

输入启动电压值＝(Q2be极压降+Q4稳定电压)*[1+R1(R2+R3)/R2*R3]；

当直流电压源达到输入启动电压值以后，Q2导通，CON输出低电平，放开对PWM控制器的控制，使其能够输出脉冲电平，此时Q1也处于关断状态。当直流电压源下降到输入欠压保护点时，由于Q 1也处于关断状态，因此，输入欠压保护点为：

输入欠压保护点＝(Q2be极压降+Q4稳定电压)*(1+R1/R2)；

当直流电压源下降到输入欠压保护点以下时，Q2关断，由于VCC的存在，CON又为高电平，此高电平控制PWM控制器，关闭输出脉冲。由于Q4具有正温度特性，而且Q2 be极压降具有负温度特性，因此，Q2的基极上串联的稳压管Q4，可以对整个电路进行温度补偿。

为了进一步理解本实用新型提供的上述技术方案，以下以具体实施例进行说明。

实施例一

图5为该实施例的电路结构图，如图5所示，以降压型同步BUCK控制器的VREF电压替代图3中的VCC。

由于VREF电压具有：5V电平，上电早于SS，下电迟于SS的特点，因此适合作为VCC。

并且，实施例中的降压型同步BUCK控制器的最低工作电压高于5V，电源的输入欠压保护点高于这个最低工作电压，因此，图5所示的电路适用于5V以上总线POL电源。

该实施例的工作原理为：在VIN达到降压型同步BUCK控制器的最低工作电压时，VREF输出5V，这时SS还未上电，Q3导通，SS一直维持低电平，降压型同步BUCK控制器处于关断状态；当VIN达到POL电源的输入启动电压值，Q2导通，Q3关断，SS被释放，降压型同步BUCK控制器开通，此时Q1也处于关断状态；当VIN下降到输入欠压保护点时，Q2关断，由于VREF的存在，Q3导通，SS被拉低，降压型同步BUCK控制器进入关断状态；当VIN下降到降压型同步BUCK控制器的最低工作电压时，由于VREF迟于SS下电，因此SS仍旧能维持低电平，降压型同步BUCK控制器保持关断状态。

实施例二

图6为本实施例的电路结构图，如图6所示，该实施例在实施例一的基础上增加了一个BOOST变换器，由于BOOST变换器的最低工作电压低于POL电源的输入欠压保护点，因此，本实施例适用于5V及以下总线POL电源。

该实施例的工作原理：在VIN达到BOOST变换器的最低工作电压时，VCC输出5V电平，此电平不但作为整个欠压锁定电路的VCC，而且给降压型同步BUCK控制器供电。由于VCC上电早于SS，因此，Q3导通，SS一直维持低电平，降压型同步BUCK控制器处于关断状态；当VIN达到POL电源的输入启动电压值，Q2导通，Q3关断，SS被释放，降压型同步BUCK控制器开通，此时Q1也处于关断状态，因此，输入启动电压值为：

输入启动电压值＝Q2be极压降*[1+R1(R2+R3)/R2*R3]；

当VIN下降到输入欠压保护点时，Q2关断，由于BOOST变换器仍输出VCC，Q3导通，SS被拉低，降压型同步BUCK控制器进入关断状态，因此，输入欠压保护点为：

输入欠压保护点＝Q2be极压降*(1+R1/R2)；

当VIN下降到BOOST变换器的最低工作电压以下时，VCC不存在，降压型同步BUCK控制器仍旧保持关断状态。

如上所述，借助本实用新型提供的技术方案，可以通过简单的电路，相对便宜的元件，实现对PWM控制器的控制。由于本实用新型中，通过三个电阻即可确定输入启动电压值和输入欠压保护点，逻辑明晰，而且，由于本实用新型的欠压控制电路中使用了滞回控制电路，可以保证在输入电压上升、下降太慢或者不单调甚至震荡的情况下，开关电源不再出现误启动现象，防止了后级DSP或CPU可能出现的程序混乱或闩锁现象，甚至损坏等问题。而且，还可以在逻辑控制电路中增加一个稳压器，对整个电路进行温度补偿。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种欠压锁定电路，其特征在于，包括：分压电阻电路、逻辑控制电路、滞回控制电路，其中，

所述分压电阻电路，包括：第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，其中，所述第一电阻(R1)的第一端连接于直流输入源(VIN)，第二端与所述第二电阻(R2)的第一端、和所述第三电阻(R3)的第一端连接；

所述滞回控制电路，包括：第四电阻(R4)和第一三级管(Q1)，其中，所述第一三极管(Q1)的集电极与所述第三电阻(R3)的第二端连接，发射极与所述第二电阻(R2)的第二端连接后接地，基极与所述第四电阻(R4)的第一端连接；

所述逻辑控制电路，包括：第五电阻(R5)和第二三级管(Q2)，其中，所述第五电阻(R5)的第一端连接于电源电压固定电平，所述第五电阻(R5)的第二端与所述第二三极管(Q2)的集电极和所述第四电阻(R4)的第二端连接，所述第二三极管(Q2)的基极与所述第一电阻(R1)的第二端、所述第二电阻(R2)的第一端和所述第三电阻(R3)的第一端连接，发射极接地，所述第五电阻(R5)与所述第四电阻(R4)和所述第二三极管(Q2)的集电极的连接点用于输出控制信号。

2.根据权利要求1所述的欠压锁定电路，其特征在于，所述逻辑控制电路还包括：稳压管(Q4)，其中，

所述稳压管(Q4)连接在所述第二三极管(Q2)的基极与所述第三电阻(R3)的第一端之间。

3.根据权利要求2所述的欠压锁定电路，其特征在于，所述稳压管(Q4)具有正温度特性。

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