CN203205844U

CN203205844U - 开关电源过电压自动保护电路

Info

Publication number: CN203205844U
Application number: CN 201320195920
Authority: CN
Inventors: 冯露; 李福瑞; 张玉强; 曹茂兴; 马风鹏
Original assignee: SHANDONG WUZHOU ELECTRICAL CO Ltd
Current assignee: SHANDONG WUZHOU ELECTRICAL CO Ltd
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2023-04-18

Abstract

本实用新型涉及一种开关电源过电压自动保护电路，包括电连接的采样电路、比较电路和执行电路；采样电路与开关电源的电源正极连接，用于获取采样电压并输出至比较电路；比较电路与采样电路相连接，用来产生基准电压并通过采样电压与基准电压的比较来输出控制信号；执行电路与比较电路连接，用来接收比较电路输出的控制信号，以开启或关闭开关电源的输入滤波电路，通过在开关电源中加入过电压保护电路，自动判断输入电压是否过高，可以快速动作和自动恢复，形成完善的过电压保护，提高了开关电源的安全性和可靠性。

Description

开关电源过电压自动保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源的保护电路，特别涉及一种开关电源过电压自动保护电路，属于电子技术领域。

背景技术

在电气设备制造中，开关电源相比于传统的变压器降压线性电源，具有体积小、重量轻、效率高、低耗节能的优势，供电电源可以适应交流供电或者直流供电，且供电电压范围较宽。基于以上优势，开关电源的应用越来越广泛。

目前，传统的开关电源通常由电源整流电路、电源滤波电容、开关控制电路、开关管、高频变压器、输出整流电路、输出滤波电路、输出反馈电路构成。如果输入电源过高，超过了开关电源设计限制，将引起电源滤波电容、开关管击穿短路故障，严重时电源滤波电容会爆炸起火，带来严重后果。

为了保护开关电源不会因输入电源电压过高而短路损坏，一般是在进线端并联一只压敏电阻，压敏电阻的动作电压取值受开关电源设计限制，当输入电源电压过高时压敏电阻击穿，瞬间增大的电流将上级保护熔断器熔断，实现了输入过电压保护。但是在压敏电阻被击穿后，压敏电阻就会整体爆裂，其上级熔断器熔断，整个电气设备需要返厂维修，给用户带来极大地不便，安全性和可靠性比较低。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对以上不足，提供一种安全性和可靠性好的开关电源过电压自动保护电路，采用本实用新型保护电路，能够自动判断输入电压是否过高，形成完善的过电压保护。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：开关电源过电压自动保护电路，其特征在于：所述保护电路包括电连接的采样电路、比较电路和执行电路；

所述采样电路，与开关电源的电源正极连接，用于获取采样电压并输出至比较电路；

所述比较电路，与采样电路相连接，用来产生基准电压并通过采样电压与基准电压的比较来输出控制信号；

所述执行电路，与比较电路连接，用来接收比较电路输出的控制信号，以开启或关闭开关电源的输入滤波电路。

作为一种改进：所述采样电路包括依次串联的电阻R1、电阻R3、电阻R7和电阻R8；

所述电阻R1的一端接电源正极，电阻R1的另一端接电阻R3；

所述电阻R8的一端接电源负极，电阻R8的另一端接电阻R7。

作为一种改进：所述比较电路包括二极管D5、二极管D6及三极管Q1，二极管D5的正极接电阻R3与电阻R7的连接点；

所述二极管D5的负极接二极管D6的正极，二极管D6的负极接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接执行电路，三极管Q1的发射极接电源负极。

作为一种改进：所述执行电路包括电阻R2、电阻R4、电阻R9及三极管Q2；

所述电阻R2的一端接电源正极，电阻R2的另一端经电阻R4接电阻R9的一端、三极管Q2的基极及三极管Q1的集电极，电阻R9的另一端、三极管Q2的发射极接电源负极，三极管Q2的集电极接开关电源的输入滤波电路。

本实用新型采取以上技术方案，具有以下优点：通过在开关电源中加入过电压保护电路，自动判断输入电压是否过高，可以快速动作和自动恢复，形成完善的过电压保护，提高了开关电源的安全性和可靠性。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

附图1为本实用新型实施例中保护电路的电路框图；

附图2为本实用新型实施例中保护电路的电路图；

图中，

1-整流电路，2-过压保护电路，3-输入滤波电路，4- DC-DC开关变换电路，5-高频变压器，6-输出整流电路，7-输出滤波电路，8-采样电路,9-比较电路,10-执行电路，11-初级反馈电路，12-次级反馈电路。

具体实施方式

实施例，如图1所示，开关电源过电压自动保护电路，开关电源包括电连接的整流电路1、保护电路2、输入滤波电路3、DC-DC开关变换电路4、高频变压器5、输出整流电路6、输出滤波电路7、初级反馈电路11和次级反馈电路12，其中保护电路2由电连接的采样电路8、比较电路9和执行电路10构成。

采样电路8，与开关电源的整流电路1即电源正极连接，用于获取采样电压并输出至比较电路9；

比较电路9，与采样电路8相连接，用来产生基准电压并通过采样电压与基准电压的比较来输出控制信号；

执行电路10，与比较电路9连接，用来接收比较电路9输出的控制信号，以开启或关闭开关电源的输入滤波电路3。

如图2所示，采样电路8包括依次串联的电阻R1、电阻R3、电阻R7和电阻R8，电阻R1的一端接整流电路1的正极即电源正极，电阻R1的另一端接电阻R3，电阻R8的一端接整流电路1的负极即电源负极，电阻R8的另一端接电阻R7，电阻R3与电阻R7连接点的电压为采样电路8获取的采样电压。

比较电路9包括二极管D5、二极管D6及三极管Q1，二极管D5的正极接电阻R3与电阻R7的连接点，二极管D5的负极接二极管D6的正极，二极管D6的负极接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接执行电路10，三极管Q1的发射极接整流电路1的负极即电源负极，二极管D5、二极管D6及三极管Q1的BE结的导通电压串联构成基准电压。

执行电路10包括电阻R2、电阻R4、电阻R9及三极管Q2，电阻R2的一端接整流电路1的正极即电源正极，电阻R2的另一端经电阻R4接电阻R9的一端、三极管Q2的基极及三极管Q1的集电极，电阻R9的另一端、三极管Q2的发射极接整流电路1的负极即电源负极，三极管Q2的集电极接输入滤波电路3。

当电源输入电压不超过开关电源设计范围时，采样电压小于导通电压，三极管Q1处于关断状态，三极管Q2通过电阻R2、电阻R4得到偏置电流而导通，后级的输入滤波电路3可以获得工作电源，整个开关电源处于工作状态。

当电源输入电压超过开关电源设计限制时，采样电压大于导通电压，三极管Q1处于导通状态，电阻R2、电阻R4经三极管Q1形成回路，三极管Q2没有偏置电流而截止，后级的输入滤波电路3被断开，失去工作电源，整个开关电源处于停止关闭状态。

当电源输入电压恢复到低于开关电源设计限制时，采样电压降低至低于导通电压时，三极管Q1处于关断状态，三极管Q2通过电阻R2、电阻R4得到偏置电流而导通，后级的输入滤波电路3可以获得工作电源，整个开关电源恢复工作状态。

输入滤波电路3包括电阻R10和电容C1，电阻R10的一端接三极管Q2的集电极，电容C1连接在整流电路1的正极即电源正极与电阻R10的另一端之间。

DC-DC开关变换电路4包括集成电路U1、电阻R5、电阻R6和电

容C2，电阻R6的一端接整流电路1的正极即电源正极，电阻R6的另一端经电阻R5接集成电路U1的1脚及次级反馈电路12，电容C2连接在集成电路U1的2脚及电阻R10的另一端之间，集成电路U1的5、6、7、8脚接电阻R10的另一端，集成电路U1的4脚接高频变压器5。

高频变压器5具有两个初级线圈和两个次级线圈，其中一个初级线

圈的两端连接在集成电路U1的4脚和整流电路1的正极即电源正极之间，另一个初级线圈的两端之间连接有串联的电容C9和二极管D9，串联的电容C9和二极管D9构成初级反馈电路11，在本电路中，初级反馈电路11主要起到抑制高频变压器反向感应磁通引起的高频尖脉冲的作用。

输出整流电路6包括二极管D7和二极管D8，输出滤波电路7包括

电容C3、电容C4、电容C6、电容C7、电容C8、电感L1和输出接头T1，二极管D7、电容C3、电容C4和输出接头T1构成第一输出电路，由输出接头T1连接到电路外负载；电容C6、电容C7、电感L1和电容C8构成第二输出电路。

次级反馈电路12包括光电耦合器U3、电压基准器U4及分压电阻

R13、分压电阻R14、限流电阻R11、限流电阻R12、退耦电容C5，光电耦合器U3中三极管的发射极接整流电路1的正极即电源正极，光电耦合器U3中三极管的集电极接集成电路U1的1脚，分压电阻R13、分压电阻R14串联在电源与电压基准器U4的6、7、8脚之间，分压电阻R13、分压电阻R14的接点经退耦电容C5接光电耦合器U3中二极管的负极，限流电阻R11连接在电源与光电耦合器U3中二极管的正极之间，限流电阻R12连接在电源与光电耦合器U3中二极管的负极之间，光电耦合器U3中二极管的负极接电压基准器U4的1脚，电压基准器U4的2、3脚接第二输出电路的负极。

经过上述的保护电路之后，即可确保后级的开关电源工作在安全电

压之下。经过高压电解电容C1滤波后，集成电路U1即可获取稳定的工作电源，集成电路U1选用PI公司的TNY376PN型专用单片PWM控制器，内含高压MOS开关管，工作可靠性相比于分散元件更高。集成电路U1带电启动后，高频变压器U2的初级绕组即可获得132kHZ的高频方波输入，其输出端得到隔离并降压后的方波，经过高频整流二极管D7、高频整流二极管D8整流并滤波后，获得两路电源输出。为保证输出电压的稳定性，增加了次级反馈电路12，如果输入电源的电压降低，引起输出电压下降，光电耦合器U3的发光管发光度下降，其输出端电压升高，可以控制集成电路U1的占空比升高，整个电源的输出电压升高，达到预定值后获得稳定输出电压。输入电源的电压升高时过程相反，也可以获得稳定的输出电压，光电耦合器U3的型号为PC817，电压基准器U4的型号为TL431。

本实用新型通过在开关电源中加入保护电路，自动判断输入电压是否过高，形成完善的过电压保护，可以快速动作和自动恢复，提高了开关电源的安全性和可靠性，可以适用于全部开关电源的保护。

以上所述仅仅为本实用新型的较佳实施例，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.开关电源过电压自动保护电路，其特征在于：所述保护电路包括电连接的采样电路（8）、比较电路（9）和执行电路（10）；

所述采样电路（8），与开关电源的电源正极连接，用于获取采样电压并输出至比较电路（9）；

所述比较电路（9），与采样电路（8）相连接，用来产生基准电压并通过采样电压与基准电压的比较来输出控制信号；

所述执行电路（10），与比较电路（9）连接，用来接收比较电路（9）输出的控制信号，以开启或关闭开关电源的输入滤波电路（3）。

2.如权利要求1所述的开关电源过电压自动保护电路，其特征在于：所述采样电路（8）包括依次串联的电阻R1、电阻R3、电阻R7和电阻R8；

所述电阻R1的一端接电源正极，电阻R1的另一端接电阻R3；

所述电阻R8的一端接电源负极，电阻R8的另一端接电阻R7。

3.如权利要求2所述的开关电源过电压自动保护电路，其特征在于：所述比较电路（9）包括二极管D5、二极管D6及三极管Q1，二极管D5的正极接电阻R3与电阻R7的连接点；

所述二极管D5的负极接二极管D6的正极，二极管D6的负极接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接执行电路（10），三极管Q1的发射极接电源负极。

4.如权利要求3所述的开关电源过电压自动保护电路，其特征在于：所述执行电路（10）包括电阻R2、电阻R4、电阻R9及三极管Q2；

所述电阻R2的一端接电源正极，电阻R2的另一端经电阻R4接电阻R9的一端、三极管Q2的基极及三极管Q1的集电极，电阻R9的另一端、三极管Q2的发射极接电源负极，三极管Q2的集电极接开关电源的输入滤波电路（3）。