CN205647249U - 过压保护电路及开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种过压保护电路，用于连接于电源、根据电源电压输出过压保护信号。第一电阻、第三电阻的一端分别与电源连接；第三电阻的另一端与开关管的输入端连接；开关管的输出端分别与稳压二极管的阳极、三极管的基极连接；稳压二极管的阴极与第一电阻的另一端连接，且经第二电阻接地；三极管的集电极与所述开关管的控制端连接；三极管的发射极接地；第三电阻与开关管的输入端连接的一端用于输出过压保护信号。上述过压保护电路中通过利用稳压管的正温漂系数，去抵消三极管基极与发射极之间的负温漂系数，从而解决了过压保护电路的温漂的问题，从而使该过压保护电路能准确无误的被触发而开始工作。此外，还提供一种开关电源电路。

Description

过压保护电路及开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及电器设备技术领域，特别是涉及过压保护电路及开关电源电路。

背景技术

在传统的开关电源输出过压保护电路中，当电源产品刚开始工作时和工作一段时间后，产品内部的环境温度会发生变化。一般会将三极管当作开关管应用在保护电路中，而三极管本体的温度也会随着电源产品工作的时间而发生变化，不同的温度也会导致三极管的导通，电压随温度升高而降低。在电源产品中会产生温漂的问题，将会导致过压保护电路中三极管本体的温度稍高时，过早的触发保护电路开始工作，产出误动作，不能准确无误的达到过压保护的效果。

实用新型内容

基于此，有必要针对过压保护电路中由于温漂而导致过早的触发保护电路开始工作的问题，提供一种过压保护电及开关电源电路。

一种过压保护电路，用于连接于电源、根据电源电压输出过压保护信号，包括开关管、稳压二极管、三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻、第三电阻的一端分别与所述电源连接；所述第三电阻的另一端与所述开关管的输入端连接；所述开关管的输出端分别与所述稳压二极管的阳极、三极管的基极连接；

所述稳压二极管的阴极与所述第一电阻的另一端连接，且经第二电阻接地；

所述三极管的集电极与所述开关管的控制端连接；所述三极管的发射极接地；所述第三电阻与开关管的输入端连接的一端用于输出过压保护信号；

其中，所述稳压二极管的正温漂系数与所述三极管的负温漂系数相抵消。

在其中一个实施例中，所述三极管为NPN型三极管。

在其中一个实施例中，所述稳压二极管的温漂系数的范围为3～4毫伏每摄氏度；稳定电压值的范围为5～8伏。

在其中一个实施例中，所述开关管为PNP型三极管，PNP型三极管发射极、集电极、基极分别作为所述开关管的输入端、输出端和控制端。

在其中一个实施例中，所述开关管为绝缘栅型场效应管；所述绝缘栅型场效应管的漏极、源极、栅极分别作为所述开关管的输入端、输出端、控制端。

此外，还提供一种开关电源电路，上述的过压保护电路、输入转换电路、变压器电路、控制电路和稳压调节电路；

所述控制电路分别与所述输入转换电路、过压保护电路、变压器电路、稳压调节电路连接；

所述变压器电路分别与所述输入转换电路、稳压调节电路连接。

在其中一个实施例中，所述变压器电路包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈；

所述第一初级线圈与所述输入转换电路连接；所述第二初级线圈分别与所述过压保护电路、控制电路连接；

所述次级线圈用于输出过压保护信号。

在其中一个实施例中，所述控制电路包括脉冲宽度调制控制器、第一二极管和滤波电容；所述脉冲宽度调制控制器的一端与所述过压保护电路连接；所述脉冲宽度调制控制器的一端与所述稳压调节电路连接；

所述第一二极管的阳极与所述第二初级线圈连接；所述第一二极管的阴极分别与所述过压保护电路、脉冲宽度调制控制器连接；

所述滤波电容的一端分别与所述第一二极管的阴极、脉冲宽度调制控制器的电源端连接；所述滤波电容的另一端接地。

上述过压保护电路中通过利用稳压管的正温漂系数，去抵消三极管基极与发射极之间的负温漂系数，从而解决了过压保护电路的温漂的问题，从而使该过压保护电路能准确无误的被触发而开始工作。其过压保护电路的结构简单，电路稳定可靠工作，提高开关电源的安全可靠性，完全硬件实现、安全可靠，能够延长开关电源的使用寿命。

附图说明

图1为过压保护电路的电路原理图；

图2为电源开关电路的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示的为一种过压保护电路，用于连接于电源、根据电源电压输出过压保护信号，包括开关管Q1、稳压二极管Z1、三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。第一电阻R1、第三电阻R3的一端分别与电源VCC连接；第三电阻R3的另一端与开关管Q1的输入端连接；开关管Q1的输出端分别与稳压二极管Z1的阳极、三极管Q2的基极连接。稳压二极管Z1的阴极与第一电阻Z1的另一端连接，且经第二电阻R2接地。三极管Q2的集电极与开关管Q1的控制端连接；三极管Q2的发射极接地。第三电阻R3与开关管Q1的输入端连接的一端用于输出过压保护信号。

其中，稳压二极管Z1的正温漂系数与三极管Q2的负温漂系数相抵消，通过利用稳压二极管Z1的正温漂系数，去抵消三极管Q2基极与发射极之间的负温漂系数，从而抑制了过压保护电路的温漂现象，从而使该过压保护电路能准确无误的被触发而开始工作。其过压保护电路的结构简单，电路稳定可靠工作，提高开关电源的安全可靠性，完全硬件实现、安全可靠，能够延长开关电源的使用寿命。

在本实施例中，三极管Q2为NPN型三极管，NPN型三极管的型号为MMBT3904LT1，该型号的NPN型三极管的基极-发射极的温漂系数在-3mV/degC左右。稳压二极管Z1的稳定电压值的范围为5～8V，一般稳定电压值在5～8V范围内的稳压二极管的管的温漂系数都在3～4mV/degC左右。通过合理的设定稳压二极管Z1和三极管Q2的温漂系数，使其相对应，不多也不少，在同一温度场合能基本相互抵消。

在本实施例中，稳压二极管Z1的型号为LBZT52B6V2T1G，稳定电压值Vz为6.2V，稳定电压值Vz＝6.2V的二极管Z1的温漂系数约为3mV/degC，即稳压二极管Z1温度每上升1摄氏度，稳定电压值Vz升高3mV，刚好可以抵消三极管Q2的降低的电压，保证三极管Q2的动作不受温度影响。即可稳压二极管Z1的3mV/degC的正温漂系数，去抵消三极管Q2的3mV/degC的负温漂系数，来抑制过压保护电路中温漂现象的产生，使其该过压保护电路更加稳定安全可靠，同时能够延长开关电源的使用寿命。

在本实施例中，开关管Q1为PNP型三极管，PNP型三极管发射极、集电极、基极分别作为开关管Q1的输入端、输出端和控制端。在其他实施例中，开关管Q1还可以为绝缘栅型场效应管；绝缘栅型场效应管的漏极、源极、栅极分别作为开关管Q1的输入端、输出端、控制端。

如图2所述的为一种开关电源电路，包括上述的过压保护电路10、输入转换电路20、变压器电路30、控制电路40和稳压调节电路50。控制电路40分别与输入转换电路20、过压保护电路10、变压器电路30、稳压调节电路50连接。变压器电路30分别与输入转换电路20、稳压调节电路50连接。

在本实施例中，变压器电路30包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈；第一初级线圈与输入转换电路20连接；第二初级线圈分别与过压保护电路10、控制电路40连接；次级线圈用于输出过压保护信号。

在本实施例中，控制电路40包括脉冲宽度调制控制器U1、第一二极管D1和滤波电容C1。脉冲宽度调制控制器U1的一端与过压保护电路10连接；脉冲宽度调制控制器U1的一端与稳压调节电路50连接。第一二极管D1的阳极与第二初级线圈连接；第一二极管D1的阴极分别与过压保护电路10、脉冲宽度调制控制器U1连接。滤波电容C1的一端分别与第一二极管D1的阴极、脉冲宽度调制控制器U1的电源端连接；滤波电容C1的另一端接地。

进一步地可以理解为：

当开关电源产品内部某短路异常时，输出电压Vo升高，其输出电压Vo通过次级线圈(绕组)反馈到第二初级线圈(绕组)，使得第一二极管D1导通。由于脉冲宽度调制控制器U1的电压Vcc和输出电压Vo成正比例，输出电压Vo升高，脉冲宽度调制控制器U1的电压Vcc也随之升高，致使三极管Q2导通，即可通过开关管Q1拉低了脉冲宽度调制控制器U1的电压Vcc。由于开关管Q1的输入端与脉冲宽度调制控制器U1的功能保护脚(PIN5-PRT)连接，当脉冲宽度调制控制器U1的电压Vcc降低时，脉冲宽度调制控制器U1关闭输出脉冲宽度调制(PWM)波形，不再驱动开关管Q1，变压器电路30停止工作，输出停止，达到保护作用。三极管Q2在工作一段时间后，其三极管Q2本身的温度会随之升高，产生一定的温漂现象。由于在三极管Q2的基极串接稳压二极管Z1，通过利用稳压管Z1的正温漂系数，去抵消三极管Q2基极与发射极之间的负温漂系数，从而解决了过压保护电路的温漂的问题。

具体的，若过压保护电路的输出电压为Vo；脉冲宽度调制控制器U1的电压为Vcc；变压器初级线圈与次级线圈的匝比为n，三极管Q2的基极-发射极的导通电压Vbeth；三极管Q2的基极-发射极的实际电压为Vbe。则可计算，Vcc＝Vo*n，Vbe＝Vcc*R2/(R1+R2)。

由于输出电压为：Vo＝Vbe(R1+R2)/(n*R2)；

所以输出过压保护电压为：Vovp＝Vbeth(R1+R2)/(n*R2)。

三极管Q2基极-发射极电压温漂系数约为3mV/degC，即三极管Q2每上升1摄氏度，Vbeth降低3mV，当开关管Q1的温度从25degC上升到100degC时，Vbeth降低0.225V。

若三极管Q2的温度为25degC，则Vbeth1＝0.6V；若三极管Q2的温度为100degC，则Vbeth2＝0.375V，即Vbeth1＝1.6Vbeth2，通过计算则可以得出，三极管Q2的温度为25degC时的输出过压保护电压为温度为100degC输出过压保护电压的1.6倍。但是，在保护电路中加入了稳压二极管Z1，其稳压二极管Z1的稳定电压值为Vz＝6V，其温漂系数为3mV/degC，即稳压二极管Z1温度每上升1摄氏度，稳压二极管Z1的稳定电压值升高3mV，刚好可以抵消三极管Q2的降低的电压，保证动作不受温度影响，也可以通过如下公式来表示：

(Vz+ΔV1)+(Vbe-ΔV2)＝Vcc*R2/(R1+R2)

其中，Vcc＝n*Vo，ΔV1、ΔV2分别为同一温度场合下，稳压二极管Z1、三极管Q2的电压变化量。

当Vbe>Vbeth+Vz时，三极管Q2导通；开关管Q1和三极管Q2同时驱动，拉低脉冲宽度调制控制器U1的PIN5脚(PRT-保护引脚)电压的电压，使脉冲宽度调制控制器U1得到保护，不会被击穿而失效。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (8)

1.一种过压保护电路，用于连接于电源、根据电源电压输出过压保护信号，其特征在于，包括开关管、稳压二极管、三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻、第三电阻的一端分别与所述电源连接；所述第三电阻的另一端与所述开关管的输入端连接；所述开关管的输出端分别与所述稳压二极管的阳极、三极管的基极连接；

所述稳压二极管的阴极与所述第一电阻的另一端连接，且经第二电阻接地；

所述三极管的集电极与所述开关管的控制端连接；所述三极管的发射极接地；所述第三电阻与开关管的输入端连接的一端用于输出过压保护信号；

其中，所述稳压二极管的正温漂系数与所述三极管的负温漂系数相抵消。

2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述三极管为NPN型三极管。

3.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述稳压二极管的温漂系数的范围为3～4毫伏每摄氏度；稳定电压值的范围为5～8伏。

4.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关管为PNP型三极管，PNP型三极管发射极、集电极、基极分别作为所述开关管的输入端、输出端和控制端。

5.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关管为绝缘栅型场效应管；所述绝缘栅型场效应管的漏极、源极、栅极分别作为所述开关管的输入端、输出端、控制端。

6.一种开关电源电路，其特征在于，包括如权利要求1～5任一项所述的过压保护电路、输入转换电路、变压器电路、控制电路和稳压调节电路；

所述控制电路分别与所述输入转换电路、过压保护电路、变压器电路、稳压调节电路连接；

所述变压器电路分别与所述输入转换电路、稳压调节电路连接。

7.根据权利要求6所述的开关电源电路，其特征在于，所述变压器电路包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈；

所述第一初级线圈与所述输入转换电路连接；所述第二初级线圈分别与所述过压保护电路、控制电路连接；

所述次级线圈用于输出过压保护信号。

8.根据权利要求7所述的开关电源电路，其特征在于，所述控制电路包括脉冲宽度调制控制器、第一二极管和滤波电容；所述脉冲宽度调制控制器的一端与所述过压保护电路连接；所述脉冲宽度调制控制器的一端与所述稳压调节电路连接；

所述第一二极管的阳极与所述第二初级线圈连接；所述第一二极管的阴极分别与所述过压保护电路、脉冲宽度调制控制器连接；

所述滤波电容的一端分别与所述第一二极管的阴极、脉冲宽度调制控制器的电源端连接；所述滤波电容的另一端接地。