CN203553906U - 开关电源输入电压保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种开关电源输入电压保护电路，包括开关电源输入端、第一分压电路、第二分压电路、基准稳压源和开关控制电路，第一分压电路用于基准稳压源的阴极分压，第二分压电路用于基准稳压源的采样端分压，开关控制电路用于控制开关电源的通断，基准稳压源的采样电压影响开关控制电路的工作状态，开关控制电路的工作状态影响开关电源的通断。本实用新型的开关电源输入电压保护电路有效解决了开关电源的输入电压过压和欠压时，开关电源中MOS管损坏的问题。

Description

开关电源输入电压保护电路
技术领域
本实用新型涉及电路领域，特别是涉及一种开关电源输入电压保护电路。
背景技术
目前，实现开关电源母线过压保护功能的方法分为两种，一种是靠开关电源的芯片本身自带过压保护功能来实现，但是很多芯片没有该保护功能，因此需要通过外接保护电路来实现；另一种是通过外接保护电路实现开关电源母线过压保护功能，通常是采用该保护电路检测母线电压，当检测到的母线电压超过某值后，该保护电路输出一个能够触发开关电源芯片的其他保护功能的信号，从而实现开关电源母线过压保护功能，防止输入电压过高时，损坏开关电源的工作器件，由于该保护电路启动开关电源芯片的其他保护功能的前提是在输入电压过压的情况下才能实现，也就是在开关电源芯片中MOS管已经有开关动作的时候才会出现保护，如果输入电压过压就无法完全避免开关电源中MOS管被损坏的现象，尤其是当商用空调单向开关电源在接入三相电或单相电电压过高时，MOS管一旦有开关动作就有可能被炸毁，并且对于输入电压欠压的情况也不能够给予保护。
实用新型内容
基于此，有必要针对在输入电压在过压和欠压时，开关电源中MOS管被损坏的问题，提供一种开关电源输入电压保护电路。
为实现本实用新型目的，采用如下技术方案：
一种开关电源输入电压保护电路，包括开关电源输入端、第一分压电路、第二分压电路、基准稳压源和开关控制电路;
所述第一分压电路与第二分压电路并联连接，所述第一分压电路的输入端和所述第二分压电路的输入端分别与所述开关电源输入端连接；
所述第一分压电路的第一输出端连接所述基准稳压源的阴极，所述第一分压电路的第二输出端连接所述基准稳压源的阳极并接地；
所述第二分压电路的第一输出端连接所述基准稳压源的采样端，所述第二分压电路的第二输出端接地；
所述开关控制电路的第一输入端与所述基准稳压源的阴极连接，所述开关控制电路的输出端与所述开关电源的主控芯片供电引脚端电连接，所述开关控制电路的第二输入端接地；
所述第一分压电路用于所述基准稳压源的阴极分压，所述第二分压电路用于所述基准稳压源的采样端分压，所述开关控制电路用于控制所述开关电源的通断，所述基准稳压源的采样电压影响所述开关控制电路的工作状态，所述开关控制电路的工作状态影响所述开关电源的通断。
较优地，所述第一分压电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻串联，串联在所述开关电源输入端与接地端之间，所述第二电阻串联于所述第一电阻和所述第三电阻之间；
所述第二电阻和第三电阻相应的公共端作为所述第一分压电路的第一输出端，所述第三电阻的接地端作为所述第一分压电路的第二输出端。
较优地，所述第二分压电路包括第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第四电阻、第五电阻和第六电阻串联，串联在所述开关电源输入端与接地端之间，所述第五电阻串联于所述第四电阻和所述第六电阻之间；
所述第五电阻和第六电阻相应的公共端作为所述第二分压电路的第一输出端；
所述第六电阻的接地端作为所述第二分压电路的第二输出端。
较优地，所述开关控制电路包括第七电阻、第八电阻、二极管和三极管；
所述三极管的基极依次串联所述第七电阻和所述二极管后连接所述基准稳压源的阴极，所述二极管与所述基准稳压源的阴极相应的公共端作为所述开关控制电路的第一输入端；
所述三极管的集电极串联所述第八电阻后接地，所述第八电阻的接地端作为所述开关控制电路的第二输入端；
所述三极管的发射极与所述开关电源的主控芯片供电引脚端连接，所述三极管的发射极作为所述开关控制电路的输出端。
较优地，所述三极管为PNP三极管。
较优地，所述基准稳压源的型号为TL431。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的开关电源输入电压保护电路，第一分压电路对基准稳压源的阴极分压，第二分压电路对基准稳压源的采样端分压，使得基准稳压源的采样电压影响开关控制电路的工作状态，开关控制电路的工作状态影响开关电源的通断，在开关电源输入电压过高或过低时都能起到保护功能，其有效解决了输入过压和欠压时，开关电源中MOS管被损坏的问题。
附图说明
图1为本实用新型的开关电源输入电压保护电路一实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术方案更加清楚，以下结合附图，对本实用新型的开关电源输入电压保护电路作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1，本实用新型的开关电源输入电压保护电路一实施例包括开关电源输入端VDC、第一分压电路100、第二分压电路200、基准稳压源U1和开关控制电路300，第一分压电路100与第二分压电路200并联连接，第一分压电路的输入端IN110和第二分压电路的输入端IN210分别与开关电源输入端VDC连接，第一分压电路的第一输出端OUT120连接基准稳压源的阴极CU1，第一分压电路的第二输出端OUT130连接基准稳压源的阳极AU1并接地，第二分压电路的第一输出端IN220连接基准稳压源的采样端RU1，第二分压电路的第二输出端OUT230接地，开关控制电路300的第一输入端IN310与基准稳压源U1的阴极CU1连接，开关控制电路300的输出端OUT330与开关电源的主控芯片供电引脚端VCC电连接，开关控制电路300的第二输入端IN320接地。
基准稳压源U1优选型号为TL431的基准稳压源，第一分压电路100用于基准稳压源的阴极CU1分压，第二分压电路200用于基准稳压源的采样端RU1分压，开关控制电路300用于控制开关电源的通断，基准稳压源U1的采样电压影响开关控制电路的工作状态，开关控制电路300的工作状态影响开关电源的通断，有效地避免了在输入过压和输入欠压的情况下，开关电源器件被损坏的现象，电路反应速度快，可以做到瞬时保护，开关电源输入电压恢复正常后随即开始正常工作，且不会出现重启动现象。
较优地，作为一种可实施方式，第一分压电路100包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3串联，串联在开关电源输入端VDC与接地端GND之间，第二电阻R2串联于第一电阻R1和第三电阻R3之间；第二电阻R2和第三电阻R3相应的公共端作为第一分压电路的第一输出端OUT120，第三电阻R3的接地端作为第一分压电路的第二输出端OUT130。
通过合理设置第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的阻值，保证第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3从开关电源输入端分得的电压使得在正常工作电压范围内，基准稳压源U1能够至少有大概1mA左右的工作电流，并且当开关电源输入电压较低时，第三电阻R3分得的电压也低，从而使得三极管U2基极B电压较低触发三极管U2导通，启动保护。
较优地，作为一种可实施方式，第二分压电路200包括第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6串联，串联在开关电源输入端VDC与接地端GND之间，第五电阻R5串联于第四电阻R4和第六电阻R6之间；第五电阻R5和第六电阻R6相应的公共端作为第二分压电路的第一输出端OUT220；第六电阻R6的接地端作为第二分压电路的第二输出端OUT230。第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6用来给基准稳压源U1的采样端RU1分压，合理设置第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的阻值，使得在开关电源输入电压为所设定的最高保护电压即临界电压值时，第六电阻R6分得的电压等于2.5V，即基准稳压源U1的采样端RU1的电压为2.5V。
较优地，作为一种可实施方式，开关控制电路300包括第七电阻R7、第八电阻R8、二极管D1和三极管U2；三极管U2的基极B依次串联第七电阻R7和二极管D1后连接基准稳压源U1的阴极CU1，二极管D1与基准稳压源的阴极CU1相应的公共端作为开关控制电路300的第一输入端IN310；其中，三极管U2为PNP三极管。
三极管的集电极C串联第八电阻R8后接地，第八电阻R8的接地端作为开关控制电路300的第二输入端IN320；三极管的发射极E连接开关电源的主控芯片供电引脚端VCC，三极管的发射极E作为开关控制电路的输出端OUT330。二极管D1用于防止开关电源输入电压高但还未达到保护的临界电压值时，第三电阻R3分压较高导致三极管的基极与发射极之间的电压VBE过高而损坏器件。
当输入电压VDC在正常范围内时，经第二分压电路200对输入电压VDC进行分压，使得基准稳压源采样端RU1的电压VRU1小于2.5V，由于基准稳压源TL431的基准电压为2.5V，因此，基准稳压源TL431处于截止状态，基准稳压源TL431的阴极CU1电压VCU1为第三电阻R3分得的电压值VR3，基准稳压源TL431阴极CU1的电压为高电平，PNP型三极管U2处于截止状态，该开关电源输入电压保护电路处于不工作状态，对开关电源不产生任何影响。
当开关电源的输入电压VDC低于临界电压值时，经第二分压电路200对输入电压VDC进行分压，同样使得基准稳压源采样端RU1的电压VRU1小于2.5V，基准稳压源TL431处于截止状态，但是由于输入电压低于临界电压值，所以第三电阻R3分得的电压相应也很低，导致二极管D1导通，从而使得PNP型三极管U2的基极B与发射极E之间的电压VEB大于0.7V而处于导通状态；PNP型三极管U2导通后，与其发射极E相连接的开关电源芯片供电引脚端VCC的电流通过PNP型三极管U2流向接地端GND，从而使得开关电源芯片供电引脚端的电压VCC被拉低，VCC被拉低后，开关电源停止工作，减小了开关电源损耗，避免了在输入欠压时，保护过程中引起的开关电源器件损坏的现象，并且在输入电压VDC恢复正常范围后，开关电源开始正常工作。
当开关电源的输入电压VDC高于临界电压值时，经第二分压电路对输入电压VDC进行分压，同样使得基准稳压源采样端RU1的电压VRU1大于2.5V，基准稳压源TL431处于导通状态，基准稳压源TL431阴极CU1电平瞬时被拉到低电位，二极管D1导通，从而影响PNP型三极管U2的基极B同时也被拉到低电位，PNP型三极管发射极E与开关电源芯片供电引脚端VCC电连接，PNP型三极管U2导通，从而使得开关电源芯片供电引脚端的电平VCC随即被拉低，开关电源停止工作，MOS管不再有开关动作，直到输入电压恢复正常范围，开关电源才会开始工作，避免了输入过压时MOS管被损坏的现象。
本实用新型提供的开关电源输入电压保护电路通过第一分压电路和第二分压电路控制基准稳压源的开关状态，进而影响开关控制电路的工作状态，开关控制电路通过自身工作状态控制开关电源的工作状态，其有效地避免了在输入过压和输入欠压的情况下，开关电源器件被损坏的现象，电路反应速度快，做到瞬时保护，输入电压恢复正常后随即开始正常工作，且不会出现重启动现象。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种开关电源输入电压保护电路，其特征在于：
包括开关电源输入端、第一分压电路、第二分压电路、基准稳压源和开关控制电路;
所述第一分压电路与第二分压电路并联连接，所述第一分压电路的输入端和所述第二分压电路的输入端分别与所述开关电源输入端连接；
所述第一分压电路的第一输出端连接所述基准稳压源的阴极，所述第一分压电路的第二输出端连接所述基准稳压源的阳极并接地；
所述第二分压电路的第一输出端连接所述基准稳压源的采样端，所述第二分压电路的第二输出端接地；
所述开关控制电路的第一输入端与所述基准稳压源的阴极连接，所述开关控制电路的输出端与所述开关电源的主控芯片供电引脚端电连接，所述开关控制电路的第二输入端接地；
所述第一分压电路用于所述基准稳压源的阴极分压，所述第二分压电路用于所述基准稳压源的采样端分压，所述开关控制电路用于控制所述开关电源的通断，所述基准稳压源的采样电压影响所述开关控制电路的工作状态，所述开关控制电路的工作状态影响所述开关电源的通断。
2.根据权利要求1所述的开关电源输入电压保护电路，其特征在于：
所述第一分压电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻串联，串联在所述开关电源输入端与接地端之间，所述第二电阻串联于所述第一电阻和所述第三电阻之间；
所述第二电阻和第三电阻相应的公共端作为所述第一分压电路的第一输出端，所述第三电阻的接地端作为所述第一分压电路的第二输出端。
3.根据权利要求1所述的开关电源输入电压保护电路，其特征在于：
所述第二分压电路包括第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第四电阻、第五电阻和第六电阻串联，串联在所述开关电源输入端与接地端之间，所述第五电阻串联于所述第四电阻和所述第六电阻之间；
所述第五电阻和第六电阻相应的公共端作为所述第二分压电路的第一输出端；
所述第六电阻的接地端作为所述第二分压电路的第二输出端。
4.根据权利要求1所述的开关电源输入电压保护电路，其特征在于：
所述开关控制电路包括第七电阻、第八电阻、二极管和三极管；
所述三极管的基极依次串联所述第七电阻和所述二极管后连接所述基准稳压源的阴极，所述二极管与所述基准稳压源的阴极相应的公共端作为所述开关控制电路的第一输入端；
所述三极管的集电极串联所述第八电阻后接地，所述第八电阻的接地端作为所述开关控制电路的第二输入端；
所述三极管的发射极与所述开关电源的主控芯片供电引脚端连接，所述三极管的发射极作为所述开关控制电路的输出端。
5.根据权利要求4所述的开关电源输入电压保护电路，其特征在于：
所述三极管为PNP三极管。
6.根据权利要求1至5任一项所述的开关电源输入电压保护电路，其特征在于：
所述基准稳压源的型号为TL431。
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