CN205792283U - 宽输入范围小功率电源电路 - Google Patents

Abstract

一种宽输入范围小功率电源电路，包括整流电路，限压开关电路和DC/DC模块电路。整流电路的输入端与交流电源进线端连接，整流电路的输出端与限压开关电路的输入端连接，DC/DC模块电路的输入端与限压开关电路的输出端连接，限压开关电路用于控制DC/DC模块电路的输入电压，DC/DC模块电路的输出端与外部控制电路连接；限压开关电路包括开关器件和限压器件，开关器件连接在整流电路的输出端和DC/DC模块电路的输入端之间，限压器件连接到开关器件，用于控制开关器件的通断；当DC/DC模块输入端电压低于限压器件的阈值一定电压时，开关器件导通，DC/DC模块由整流电路输出供电；当DC/DC模块输入端电压高于或接近限压器件的阈值时，开关器件截止，DC/DC模块由充电电路储存的能量供电。本实用新型结构简单，性能安全稳定，成本低。

Description

宽输入范围小功率电源电路

技术领域

本实用新型涉及低压电器领域，特别涉及一种宽输入范围小功率电源电路。

背景技术

自愈式过欠压保护装置需要在过欠压状态下正常待机，需要宽输入范围的电源支持。现有的集成开关电源芯片内部集成MOSFET一般耐压为650V左右，如何改进也只能支持输入交流电压在400V以内；线性电源如果要扩展支持高电压，则会导致高电压下浪费过多功耗或发热严重；现有的宽输入范围的开关电源电路一般体积较大，所用器件较多或制作工艺复杂。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电路结构简单，性能安全稳定，成本低的宽输入范围小功率电源电路。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种宽输入范围小功率电源电路，包括整流电路，限压开关电路和DC/DC模块电路，所述整流电路的输入端与交流电源进线端连接，整流电路将交流电整流为直流电，整流电路的输出端与限压开关电路的输入端连接，DC/DC模块电路的输入端与限压开关电路的输出端连接，限压开关电路用于控制DC/DC模块电路的输入电压，DC/DC模块电路的输出端与外部控制电路连接；所述限压开关电路包括开关器件和限压器件，开关器件连接在整流电路的输出端和DC/DC模块电路的输入端之间，限压器件连接到开关器件，用于控制开关器件的通断；所述DC/DC模块电路包括充电电路；当DC/DC模块输入端电压低于限压器件的阈值时，开关器件导通，DC/DC模块由整流电路输出供电；当DC/DC模块输入端电压高于或等于限压器件的阈值时，开关器件截止，DC/DC模块由充电电路储存的能量供电。

进一步，所述开关器件的输入端与整流电路的输出端连接，开关器件的输出端与DC/DC模块输入端连接，所述限压器件的一端与整流电路的输出端连接，另一端与开关器件的控制端连接，限压器件导通控制开关器件截止；所述限压开关电路还包括第一限压器件和第二限压器件，第一限压器件的一端与开关器件的输入端连接，另一端与开关器件的输出端连接；第二限压器件的一端与开关器件的控制端连接，另一端与开关器件的输出端连接。

进一步，所述开关器件为N沟道MOS管，限压器件是TVS管VR3，第一限压器件为TVS管VR1，第二限压器件为TVS管VR2；所述限压开关电路还包括电阻R2和电阻R3，N沟道MOS管Q1的源极与整流电路的输出端正极连接，N沟道MOS管Q1的漏极与DC/DC模块电路的输入端连接，TVS管VR3的正极与整流电路的输出端负极连接，整流电路的输出端负极同时连接至DC/DC模块电路的输入端，TVS管VR3的负极与N沟道MOS管Q1的栅极连接，电阻R2和电阻R3串联后电阻R2的一端与整流电路的输出端正极连接，电阻R3的一端与N沟道MOS管Q1的栅极连接。

进一步，还包括浪涌保护电路，所述浪涌保护电路包括压敏电阻TVR1、压敏电阻TVR2和电阻R1，压敏电阻TVR1和压敏电阻TVR2并联连接在交流电源进线端L相和交流电源进线端N相之间，电阻R1的一端与压敏电阻TVR1的一端连接，另一端与压敏电阻TVR2的另一端连接。

进一步，所述压敏电阻TVR1的导通电压高于压敏电阻TVR2的导通电压。

进一步，所述整流电路为全波整流桥DZ，整流桥DZ的输入端与交流电源进线端连接，整流桥DZ的输出端与限压开关电路的输入端连接。

进一步，所述DC/DC模块电路还包括DC/DC变压控制电路，所述充电电路的输入端与限压开关电路的输出端连接，充电电路的输出端与DC/DC变压控制电路的输入端连接，DC/DC变压控制电路的输出端与外部控制电路连接。

进一步，所述充电电路包括充电电容C1，充电电容C1的两端与限压开关电路的输出端连接，充电电容C1的两端同时与DC/DC变压控制电路的输入端连接。

进一步，所述DC/DC变压控制电路包括电源控制芯片Up1、变压器T1、电阻Rp1和电阻Rp2；电阻Rp1和电阻Rp2串联后电阻Rp2的一端与充电电路的输出端连接，另一端与电源控制芯片Up1的第一管脚连接，充电电路的输出端分别连接至电源控制芯片Up1的第五管脚、电源控制芯片Up1的第六管脚、电源控制芯片Up1的第七管脚和电源控制芯片Up1的第八管脚，TVS管VR4的正极与电阻Rp2的一端连接，TVS管VR4的负极与二极管Dp5的正极连接，二极管Dp5的负极与电源控制芯片Up1的第四管脚连接，变压器T1输入端的一路分支连接至TVS管VR4的正极，另一路分支连接至电源控制芯片Up1的第四管脚，变压器T1的输出端一路分支与二极管Dp6的正极连接，二极管Dp6的负极经过电感线圈Lp3连接至外部控制电路，变压器T1的输出端另一路分支连接至参考地GND，电容Cp4的一端与变压器T1输入端的一路分支连接，另一端与变压器T1的输出端另一路分支连接，电容Cp3的一端与连接至变压器T1的输出端另一路分支，另一端连接至电源控制芯片Up1的第二管脚，电阻Rp3和电容Cp5串联后两端并联在二极管Dp6的两端，极性电容Cp6和极性电容Cp7并联连接在变压器T1的输出端，分别位于电感线圈Lp3的两端；三极管Q2的集电极连接至电源控制芯片Up1的第一管脚，三极管Q2的发射极连接至源控制芯片Up1的第六管脚、电源控制芯片Up1的第七管脚和电源控制芯片Up1的第八管脚，三极管Q2的发射极同时连接参考地GND，三极管Q2的基极经过电阻Rp4后与二极管ZD1的正极连接，二极管ZD1的负极与极性电容Cp6的正极连接，电容Cp8的两端并联连接在三极管Q2的基极和三极管Q2的发射极之间，电阻Rp5的一端与二极管ZD1的正极连接，另一端连接参考地GND。

进一步，所述DC/DC模块电路是BUCK电路或线性电阻分压电路。

本实用新型宽输入范围小功率电源电路，在DC/DC模块电路的前端接入限压开关电路来控制DC/DC模块电路输入电压的范围，极大提高电源电路交流输入电压的范围，限压开关电路采用开关器件和限压器件器件，通过限压器件来控制开关器件的通断，当DC/DC模块输入端电压低于限压器件的阈值一定电压时，开关器件导通，DC/DC模块由整流电路输出供电；当DC/DC模块输入端电压高于或等于限压器件的阈值时，开关器件截止，DC/DC模块由自身的容性器件储存的能量供电，有效限制DC/DC模块电路的输入电压范围。采用耐压性能高的限压器件和开关器件，第一限压器件和第二限压器件分别防止开关器件的输入端和输出端、开关器件的控制端和输出端之间的电压击穿，可提高电源电路的输入电压范围。DC/DC模块电路设置充电电容，在开关器件截止时时，为后续电路供电。

附图说明

图1是本实用新型宽输入范围小功率电源电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图1给出的实施例，进一步说明本实用新型的宽输入范围小功率电源电路的具体实施方式。本实用新型的宽输入范围小功率电源电路不限于以下实施例的描述。

如图1所示，一种宽输入范围小功率电源电路，包括整流电路，限压开关电路和DC/DC模块电路，所述整流电路的输入端与交流电源进线端连接，整流电路将交流电整流为直流电，整流电路的输出端与限压开关电路的输入端连接，DC/DC模块电路的输入端与限压开关电路的输出端连接，限压开关电路用于控制DC/DC模块电路的输入电压，DC/DC模块电路的输出端与外部控制电路连接；所述限压开关电路包括开关器件和限压器件，开关器件连接在整流电路的输出端和DC/DC模块电路的输入端之间，限压器件连接在整流电路的输出端与开关器件之间，用于控制开关器件的通断；所述DC/DC模块电路包括充电电路；当DC/DC模块输入端电压低于限压器件的阈值一定电压时，开关器件导通，DC/DC模块由整流电路输出供电；当DC/DC模块输入端电压接近限压器件的阈值，高于或等于限压器件的阈值时，开关器件截止，DC/DC模块由自身的充电电路储存的能量供电。本实用新型宽输入范围小功率电源电路，在DC/DC模块电路的前端接入限压开关电路来控制DC/DC模块电路输入电压的范围，极大提高电源电路交流输入电压的范围，限压开关电路采用开关器件和限压器件器件，通过限压器件来控制开关器件的通断，当DC/DC模块输入端电压低于限压器件的阈值一定电压时，开关器件导通，DC/DC模块由整流电路输出供电；当DC/DC模块输入端电压高于或等于限压器件的阈值时，开关器件截止，DC/DC模块由自身的容性器件储存的能量供电，有效限制DC/DC模块电路的输入电压范围，通过选取耐压性能高的限压器件和开关器件，即可提高电源电路的输入电压范围。

所述开关器件的输入端与整流电路的输出端连接，开关器件的输出端与DC/DC模块输入端连接，所述限压器件的一端与整流电路的输出端连接，另一端与开关器件的控制端连接，限压器件导通控制开关器件截止；所述限压开关电路还包括第一限压器件和第二限压器件，第一限压器件的一端与开关器件的输入端连接，另一端与开关器件的输出端连接；第二限压器件的一端与开关器件的控制端连接，另一端与开关器件的输出端连接。第一限压器件和第二限压器件分别防止开关器件的输入端和输出端、开关器件的控制端和输出端之间的电压击穿。

具体地，所述开关器件是三极管或是MOS管或晶闸管或其他开关器件；所述限压器件是稳压管或TVS管或其他类似器件。

本实施例中开关器件为N沟道MOS管；稳压器件为TVS管VR3，第一限压器件为TVS管VR1，第二限压器件为TVS管VR2，在提高开关器件的耐压性能时，可以选取击穿电压高的开关器件或者采用多个开关器件串联都可以提高输入电压的上限，而只要输入电压处于限压器件VR3的阈值之下，整个开关电路的作用相当于一条导线，不会影响DC-DC模块电路的性能，因此不会影响到DC-DC模块电路输入电压的下限。所述DC/DC模块电路也可以是BUCK电路或线性电阻分压电路。

如图1所示，所述限压开关电路还包括电阻R2和电阻R3，N沟道MOS管Q1的源极与整流电路的输出端正极连接，N沟道MOS管Q1的漏极与DC/DC模块电路的输入端连接，TVS管VR3的正极与整流电路的输出端负极连接，整流电路的输出端负极同时连接至DC/DC模块电路的输入端，TVS管VR3的负极与N沟道MOS管Q1的栅极连接，电阻R2和电阻R3串联后电阻R2的一端与整流电路的输出端正极连接，电阻R3的一端与N沟道MOS管Q1的栅极连接。所述限压开关电路还包括TVS管VR1和TVS管VR2，TVS管VR1的正极与N沟道MOS管Q1的漏极连接，TVS管VR1的负极与N沟道MOS管Q1的源极连接；TVS管VR2的正极与N沟道MOS管Q1的漏极连接，TVS管VR2的负极与N沟道MOS管Q1的栅极连接。电阻R2和电阻R3为N沟道MOS管Q1的栅极提供栅极电压。TVS管VR3起到稳压箝位的作用，TVS管VR1、VR2分别防止MOS管Q1源极与漏极、漏极和栅极之间的电压击穿。

如图1所示，本实用新型宽输入范围小功率电源电路还包括浪涌保护电路，所述浪涌保护电路包括压敏电阻TVR1、压敏电阻TVR2和电阻R1，压敏电阻TVR1和压敏电阻TVR2并联连接在交流电源进线端L相和交流电源进线端N相之间，电阻R1的一端与压敏电阻TVR1的一端连接，另一端与压敏电阻TVR2的另一端连接。浪涌保护电路通过压敏电阻TVR1和压敏电阻TVR2构成两级浪涌防护，提供电路防浪涌性能。压敏电阻TVR1的导通电压高于压敏电阻TVR2的导通电压。

如图1所示，所述整流电路为全波整流桥DZ，整流桥DZ的输入端与交流电源进线端连接，整流桥DZ的输出端与限压开关电路的输入端连接。

如图1所示，所述DC/DC模块电路包括充电电路和DC/DC变压控制电路，所述充电电路的输入端与限压开关电路的输出端连接，充电电路的输出端与DC/DC变压控制电路的输入端连接，DC/DC变压控制电路的输出端与外部控制电路连接。DC/DC模块电路将整流电路输入的直流高电平转换为后续电路所需的直流低电平。

具体地，充电电路包括充电电容C1，充电电容C1的两端与限压开关电路的输出端连接，充电电容C1的两端同时与DC/DC变压控制电路的输入端连接。当N沟道MOS管Q1的栅极电压高于充电电容C1两端电压时，为充电电容C1充电，在过欠压保护装置处于过欠压待机状态时，为后续DC/DC变压控制电路供电。

如图1所示，所述DC/DC变压控制电路包括电源控制芯片Up1、变压器T1、电阻Rp1和电阻Rp2；电阻Rp1和电阻Rp2串联后电阻Rp2的一端与充电电路的输出端连接，另一端与电源控制芯片Up1的第一管脚连接，充电电路的输出端分别连接至电源控制芯片Up1的第五管脚、电源控制芯片Up1的第六管脚、电源控制芯片Up1的第七管脚和电源控制芯片Up1的第八管脚，TVS管VR4的正极与电阻Rp2的一端连接，TVS管VR4的负极与二极管Dp5的正极连接，二极管Dp5的负极与电源控制芯片Up1的第四管脚连接，变压器T1输入端的一路分支连接至TVS管VR4的正极，另一路分支连接至电源控制芯片Up1的第四管脚，变压器T1的输出端一路分支与二极管Dp6的正极连接，二极管Dp6的负极经过电感线圈Lp3连接至外部控制电路，变压器T1的输出端另一路分支连接至参考地GND，电容Cp4的一端与变压器T1输入端的一路分支连接，另一端与变压器T1的输出端另一路分支连接，电容Cp3的一端与连接至变压器T1的输出端另一路分支，另一端连接至电源控制芯片Up1的第二管脚，电阻Rp3和电容Cp5串联后两端并联在二极管Dp6的两端，极性电容Cp6和极性电容Cp7并联连接在变压器T1的输出端，分别位于电感线圈Lp3的两端；三极管Q2的集电极连接至电源控制芯片Up1的第一管脚，三极管Q2的发射极连接至源控制芯片Up1的第六管脚、电源控制芯片Up1的第七管脚和电源控制芯片Up1的第八管脚，三极管Q2的发射极同时连接参考地GND，三极管Q2的基极经过电阻Rp4后与二极管ZD1的正极连接，二极管ZD1的负极与极性电容Cp6的正极连接，电容Cp8的两端并联连接在三极管Q2的基极和三极管Q2的发射极之间，电阻Rp5的一端与二极管ZD1的正极连接，另一端连接参考地GND。

本实用新型宽输入范围小功率电源电路所述电路在正常电压下，TVS管VR3未击穿，MOS管Q1导通，给后续电路输出正常工作所需的能量；当出现过压的情况下，TVS管VR3击穿，MOS管Q1的栅极电平被拉低，工作在关断状态，后续电路依靠充电电容C1供电。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种宽输入范围小功率电源电路，包括整流电路，限压开关电路和DC/DC模块电路，其特征在于：所述整流电路的输入端与交流电源进线端连接，整流电路将交流电整流为直流电，整流电路的输出端与限压开关电路的输入端连接，DC/DC模块电路的输入端与限压开关电路的输出端连接，限压开关电路用于控制DC/DC模块电路的输入电压，DC/DC模块电路的输出端与外部控制电路连接；

所述限压开关电路包括开关器件和限压器件，开关器件连接在整流电路的输出端和DC/DC模块电路的输入端之间，限压器件连接到开关器件，用于控制开关器件的通断；所述DC/DC模块电路包括充电电路；

当DC/DC模块输入端电压低于限压器件的阈值时，开关器件导通，DC/DC模块由整流电路输出供电；当DC/DC模块输入端电压高于或等于限压器件的阈值时，开关器件截止，DC/DC模块由充电电路储存的能量供电。

2.根据权利要求1所述的宽输入范围小功率电源电路，其特征在于：所述开关器件的输入端与整流电路的输出端连接，开关器件的输出端与DC/DC模块输入端连接，所述限压器件的一端与整流电路的输出端连接，另一端与开关器件的控制端连接，限压器件导通控制开关器件截止；

所述限压开关电路还包括第一限压器件和第二限压器件，第一限压器件的一端与开关器件的输入端连接，另一端与开关器件的输出端连接；第二限压器件的一端与开关器件的控制端连接，另一端与开关器件的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的宽输入范围小功率电源电路，其特征在于：所述开关器件为N沟道MOS管，限压器件是TVS管VR3，第一限压器件为TVS管VR1，第二限压器件为TVS管VR2；所述限压开关电路还包括电阻R2和电阻R3，N沟道MOS管Q1的源极与整流电路的输出端正极连接，N沟道MOS管Q1的漏极与DC/DC模块电路的输入端连接，TVS管VR3的正极与整流电路的输出端负极连接，整流电路的输出端负极同时连接至DC/DC模块电路的输入端，TVS管VR3的负极与N沟道MOS管Q1的栅极连接，电阻R2和电阻R3串联后电阻R2的一端与整流电路的输出端正极连接，电阻R3的一端与N沟道MOS管Q1的栅极连接。

4.根据权利要求1所述的宽输入范围小功率电源电路，其特征在于：还包括浪涌保护电路，所述浪涌保护电路包括压敏电阻TVR1、压敏电阻TVR2和电阻R1，压敏电阻TVR1和压敏电阻TVR2并联连接在交流电源进线端L相和交流电源进线端N相之间，电阻R1的一端与压敏电阻TVR1的一端连接，另一端与压敏电阻TVR2的另一端连接。

5.根据权利要求4所述的宽输入范围小功率电源电路，其特征在于：所述压敏电阻TVR1的导通电压高于压敏电阻TVR2的导通电压。

6.根据权利要求1所述的宽输入范围小功率电源电路，其特征在于：所述整流电路为全波整流桥DZ，整流桥DZ的输入端与交流电源进线端连接，整流桥DZ的输出端与限压开关电路的输入端连接。

7.根据权利要求1所述的宽输入范围小功率电源电路，其特征在于：所述DC/DC模块电路还包括DC/DC变压控制电路，所述充电电路的输入端与限压开关电路的输出端连接，充电电路的输出端与DC/DC变压控制电路的输入端连接，DC/DC变压控制电路的输出端与外部控制电路连接。

8.根据权利要求7所述的宽输入范围小功率电源电路，其特征在于：所述充电电路包括充电电容C1，充电电容C1的两端与限压开关电路的输出端连接，充电电容C1的两端同时与DC/DC变压控制电路的输入端连接。

9.根据权利要求7所述的宽输入范围小功率电源电路，其特征在于：所述DC/DC变压控制电路包括电源控制芯片Up1、变压器T1、电阻Rp1和电阻Rp2；电阻Rp1和电阻Rp2串联后电阻Rp2的一端与充电电路的输出端连接，另一端与电源控制芯片Up1的第一管脚连接，充电电路的输出端分别连接至电源控制芯片Up1的第五管脚、电源控制芯片Up1的第六管脚、电源控制芯片Up1的第七管脚和电源控制芯片Up1的第八管脚，TVS管VR4的正极与电阻Rp2的一端连接，TVS管VR4的负极与二极管Dp5的正极连接，二极管Dp5的负极与电源控制芯片Up1的第四管脚连接，变压器T1输入端的一路分支连接至TVS管VR4的正极，另一路分支连接至电源控制芯片Up1的第四管脚，变压器T1的输出端一路分支与二极管Dp6的正极连接，二极管Dp6的负极经过电感线圈Lp3连接至外部控制电路，变压器T1的输出端另一路分支连接至参考地GND，电容Cp4的一端与变压器T1输入端的一路分支连接，另一端与变压器T1的输出端另一路分支连接，电容Cp3的一端与连接至变压器T1的输出端另一路分支，另一端连接至电源控制芯片Up1的第二管脚，电阻Rp3和电容Cp5串联后两端并联在二极管Dp6的两端，极性电容Cp6和极性电容Cp7并联连接在变压器T1的输出端，分别位于电感线圈Lp3的两端；三极管Q2的集电极连接至电源控制芯片Up1的第一管脚，三极管Q2的发射极连接至源控制芯片Up1的第六管脚、电源控制芯片Up1的第七管脚和电源控制芯片Up1的第八管脚，三极管Q2的发射极同时连接参考地GND，三极管Q2的基极经过电阻Rp4后与二极管ZD1的正极连接，二极管ZD1的负极与极性电容Cp6的正极连接，电容Cp8的两端并联连接在三极管Q2的基极和三极管Q2的发射极之间，电阻Rp5的一端与二极管ZD1的正极连接，另一端连接参考地GND。

10.根据权利要求1所述的宽输入范围小功率电源电路，其特征在于：所述DC/DC模块电路是BUCK电路或线性电阻分压电路。