CN206041466U

CN206041466U - 一种带过温保护的开关电源电路

Info

Publication number: CN206041466U
Application number: CN201621050845.2U
Authority: CN
Inventors: 林伟涛
Original assignee: Guangzhou Shiyuan Electronics Thecnology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Shiyuan Electronics Thecnology Co Ltd
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2026-09-12

Abstract

本实用新型公开了一种带过温保护的开关电源电路，包括电源输入端、负载接入端、电源主电路、开关控制电路和过温保护电路；电源输入端连接电源主电路的电压输入端；电源主电路的电压输出端连接负载接入端，受控端连接开关控制电路的开关控制端；过温保护电路包括温度采样单元、第一电阻、第二电阻和三极管；温度采样单元的电信号输出端通过第一电阻连接三极管的基极；第二电阻跨接在三极管的基极和发射极之间；三极管的发射极接地，三极管的集电极连接开关控制电路的反馈端。采用本实用新型，能够在不影响采样温度的精度和稳定性的前提下，调整保护温度值，还能够兼容不同的感温元件。

Description

一种带过温保护的开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种带过温保护的开关电源电路。

背景技术

对于开关电源来说，当其工作环境温度高或者其内部的元器件发热量大时，容易因温度过高而造成电源或负载损坏。对此，需在开关电源中增设过温保护电路，用于在检测到温度达到保护温度值时做出相应的保护动作，以防止开关电源和负载因过温损坏而不能正常工作。

目前，多数开关电源中的过温保护电路包括三极管、以及由一个普通电阻和一个负温度系数热敏电阻组成的串联支路，其中，串联支路中近热敏电阻的一端连接直流电源信号，近普通电阻的一端接地，且串联支路中普通电阻和热敏电阻的公共节点连接三极管的基极，三极管的发射极接地，集电极连接开关电源中开关控制芯片的COMP引脚。具体地，现有开关电源中将热敏电阻检测到的温度的变化转化为所述公共节点处的采样电压的变化，当温度升高时，热敏电阻的阻值降低，采样电压升高，当采样电压高于三极管的发射结导通电压时，三极管由关断状态切换到导通状态，拉低开关控制芯片的COMP引脚，当COMP引脚被拉低到低于电压阈值时，开关电源关断输出，从而实现过温保护。

然而，本发明人在实施本实用新型的过程中，发现现有技术存在以下问题，一方面，当需要调整开关电源的保护温度值时，需通过调整普通电阻的阻值来实现，但是，大幅度调整普通电阻的阻值可能导致热敏电阻的静态工作点发生变化，从而导致采样温度不精准或者不稳定的问题；另一方面，现有的过温保护电路无法兼容不同的感温元件(如热敏电阻和集成温度传感器)，例如，若将现有电路中的热敏电阻替换为集成温度传感器，由于集成温度传感器的工作原理为在特定的温度下对应输出特定的电压信号，然而，该电压信号可能无法与电路中的三极管的发射结导通电压相匹配，进而导致电路无法正常工作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种带过温保护的开关电源电路，能够在不影响采样温度的精度和稳定性的前提下，调整保护温度值，有效的提高了电路的可靠性，还能够兼容不同的感温元件，提高了电路的兼容性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种带过温保护的开关电源电路，包括电源输入端、负载接入端、电源主电路、开关控制电路和过温保护电路；

所述电源主电路具有电压输入端、电压输出端和受控端；所述开关控制电路具有开关控制端和反馈端；

所述电源输入端连接所述电源主电路的电压输入端；所述电源主电路的电压输出端连接所述负载接入端，所述受控端连接所述开关控制电路的开关控制端；

所述过温保护电路包括温度采样单元、第一电阻、第二电阻和三极管；所述温度采样单元具有电信号输出端、接地端和用于接入直流电源信号的供电端；

所述电信号输出端通过所述第一电阻连接所述三极管的基极；所述第二电阻跨接在所述三极管的基极和发射极之间；所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接所述开关控制电路的反馈端。

在一个优选地实施方式中，所述温度采样单元还包括由第三电阻和热敏电阻组成的串联支路；

所述串联支路的第一端为所述温度采样单元的供电端，所述串联支路中的第三电阻和热敏电阻的公共节点为所述温度采样单元的电信号输出端，所述串联支路的第二端为所述温度采样单元的接地端。

优选地，所述第三电阻的第一端为所述串联支路的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述热敏电阻的第一端，所述热敏电阻的第二端为所述串联支路的第二端。

进一步地，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻，且所述三极管为NPN三极管。

进一步地，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻，且所述三极管为PNP三极管。

优选地，所述热敏电阻的第一端为所述串联支路的第一端，所述热敏电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端为所述串联支路的第二端。

进一步地，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻，且所述三极管为NPN三极管。

进一步地，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻，且所述三极管为PNP三极管。

在另一个优选的实施方式中，所述温度采样单元还包括第三电阻和集成温度传感器；所述集成温度传感器具有正电源端、电信号输出端和负电源端；

所述第三电阻的第一端为所述温度采样单元的供电端，所述第三电阻的第二端连接所述集成温度传感器的正电源端；所述集成温度传感器的电信号输出端为所述温度采样单元的电信号输出端，所述负电源端为所述温度采样单元的接地端。

进一步地，所述集成温度传感器为正温度系数温度传感器，且所述三极管为NPN三极管。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型实施例提供的带过温保护的开关电源电路，设置过温保护电路，包括温度采样单元、第一电阻、第二电阻和三极管，且温度采样单元的供电端用于接入直流电源信号，温度采样单元的电信号输出端通过第一电阻连接三极管的基极；第二电阻跨接在三极管的基极和发射极之间；三极管的发射极接地，三极管的集电极连接开关控制电路的反馈端。具体地，在本实用新型实施例中通过调整第一电阻和第二电阻的阻值即可调整保护温度值，并且不会影响采样温度的精度和稳定性，有效的提高了电路的可靠性；同时，增设第一电阻和第二电阻进行分压后，使得过温保护电路能够兼容不同的感温元件，有效的提高了电路的兼容性。

附图说明

图1是本实用新型提供的带过温保护的开关电源电路的第一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的带过温保护的开关电源电路的第二个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的带过温保护的开关电源电路的第三个实施例的结构示意图；

图4是本实用新型提供的带过温保护的开关电源电路的第四个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，是本实用新型提供的带过温保护的开关电源电路的一个实施例的结构示意图。

本实施例提供的带过温保护的开关电源电路包括电源输入端V_IN、负载接入端Load、电源主电路10、开关控制电路20和过温保护电路30；

所述电源主电路10具有电压输入端、电压输出端和受控端；所述开关控制电路20具有开关控制端和反馈端；

所述电源输入端V_IN连接所述电源主电路10的电压输入端；所述电源主电路10的电压输出端连接所述负载接入端Load，所述受控端连接所述开关控制电路20的开关控制端；

所述过温保护电路30包括温度采样单元31、第一电阻R1、第二电阻R2和三极管32；所述温度采样单元31具有电信号输出端、接地端和用于接入直流电源信号的供电端V_CC；

所述电信号输出端通过所述第一电阻R1连接所述三极管32的基极；所述第二电阻R2跨接在所述三极管32的基极和发射极之间；所述三极管32的发射极接地，所述三极管32的集电极连接所述开关控制电路20的反馈端。

其中，电源输入端V_IN用于接入交流电源信号，例如市电；负载接入端Load用于连接负载，为负载供电。

本实施例中，对于电源主电路10，有多种拓扑结构可供选择。优选地，电源主电路10还包括输入整流滤波电路、功率变换电路、主变压器、输出整流滤波电路和反馈稳压电路，其中，输入整流滤波电路的输入端为电源主电路10的电压输入端，输出整流滤波电路的输出端为电源主电路10的电压输出端，功率变换电路中的MOS管的栅极为电源主电路10的受控端，且上述电源主电路10中的各个单元电路的连接关系及功能均为现有技术，此处不加赘述。

在本实施例中，对于过温保护电路30，其温度采样单元31的供电端V_CC，用于接入直流电源信号，为温度采样单元31提供工作电压，需要说明的是，该直流电源信号可以由开关电源内部的电源主电路10的电压输出端提供，或者，也可以由开关电源外部的供电电源提供。

另外，温度采样单元31包括感温元件(如热敏电阻或集成温度传感器)，感温元件用于检测温度的变化，并将温度的变化转化为其自身的属性变化，进而使得温度采样单元31的电信号输出端输出与当前温度相匹配的电压信号给第一电阻R1和第二电阻R2进行分压，且第二电阻R2两端的电压即为三极管32的基极和发射极之间的电压差。具体地，在温度升高到限功温度值时，温度采样单元31输出的电压信号经过第一电阻R1和第二电阻R2分压后，使得三极管32的基极和发射极之间的电压差能够匹配三极管32的发射结导通电压，进而使得三极管32相应导通。

需要说明的是，第一电阻R1和第二电阻R2用于对温度采样单元31输出的电压进行分压，调整这两个电阻的阻值可以实现根据用户需要对限功温度值进行设置，例如设置限功温度值为120℃时，即在温度达到120℃时，开始减小开关电源的输出功率，即，需满足在120℃时，第一电阻R1和第二电阻R2的对温度采样单元31输出的电压进行分压的结果是，第二电阻R2两端的电压，即三极管32的基极和发射极之间的电压差能够匹配三极管32的发射结导通电压，进而使得三极管32从截止状态切换到相应的导通状态，三极管32集电极开始相应拉低开关控制电路20的反馈端的输入电压，以使开关电源的输出功率相应减小，开关电源的发热减少。并且，若设置温度阈值为150℃，即在温度达到150℃时，关断开关电源的输出，停止为所接负载供电，即，需满足在150℃时，第一电阻R1和第二电阻R2的对温度采样单元31输出的电压进行分压的结果是，第二电阻R2两端的电压，即三极管32的基极和发射极之间的电压差能够匹配三极管32的发射结导通电压，并使得三极管32进一步导通，进而三极管32集电极进一步拉低开关控制电路20的反馈端的输入电压，且使得反馈端的输入电压低到开关控制电路20关断输出的电压阈值，以使开关电源关断输出。

另外，过温保护电路30中的三极管32用于在温度采样单元31检测到温度升高到限功温度值时，相应地导通，进而通过集电极相应地拉低开关控制电路20的反馈端的输入电压；并且，在温度达到限功温度值后，若温度仍然持续上升，则三极管32进一步导通，三极管32的集电极进一步拉低开关控制电路20的反馈端的输入电压。

本实施例中，开关控制电路20包括开关控制芯片及其外围电路，开关控制电路20的反馈端为开关控制芯片的COMP引脚或者FB引脚，用于连接过温保护电路30中的三极管32的集电极。具体地，当开关控制芯片的反馈端的输入电压被拉低时，则触发开关控制芯片的GA_TE引脚输出相应的PWM控制信号，以减小开关电源的输出功率，进而减少开关电源的发热；另外，当反馈端的输入电压低于电压阈值时，触发开关控制芯片停止工作，以使开关电源关断输出，停止为负载供电，实现过温关断保护。

本实施例提供的带过温保护开关电源电路的工作原理如下：

当开关电源的工作环境温度升高或者开关电源内元器件发热量大时，温度采样单元31输出的电信号相应变化，第二电阻R2两端的电压相应变化，即三极管32的基极与发射极之间的电压差相应变化，当温度采样单元31检测到温度升高到限功温度值时，所述电压差与三极管32的发射结导通电压相匹配，三极管32相应导通，此时，开关控制电路20的反馈端的输入电压被拉低，触发开关控制电路20的开关控制端输出对应的PWM控制信号，控制电源主电路10减小开关电源的输出功率，以减少开关电源的发热；如果温度进一步升高，开关控制电路20的反馈端的输入电压被进一步拉低，当温度达到温度阈值时，反馈端的输入电压被拉低到低于阈值，触发开关控制电路20停止工作，以使开关电源关断输出，停止为负载供电，以实现过温关断保护。

请参阅图2，是本实用新型提供的带过温保护的开关电源电路的第二个实施例的结构示意图。

在上述第一个实施例的基础上，优选地，所述温度采样单元31还包括由第三电阻R3和热敏电阻R_T组成的串联支路；所述串联支路的第一端为所述温度采样单元31的供电端V_CC，所述串联支路中的第三电阻R3和热敏电阻R_T的公共节点为所述温度采样单元31的电信号输出端，所述串联支路的第二端为所述温度采样单元31的接地端。

需要说明的是，在本实施例中，选用热敏电阻作为感温元件，热敏电阻的典型特点是对温度敏感，在不同的温度下表现出不同的电阻值。热敏电阻包括两类，一类是正温度系数热敏电阻，其电阻值随温度升高而增大；另一类是负温度系数热敏电阻，其电阻值随温度升高而减小。

进一步地，所述第三电阻R3的第一端为所述串联支路的第一端，所述第三电阻R3的第二端连接所述热敏电阻R_T的第一端，所述热敏电阻R_T的第二端为所述串联支路的第二端。

在本实施例中，热敏电阻R_T两端的电压即为第一电阻R1和第二电阻R2上的总电压，而第二电阻R2两端的电压又等于三极管32的基极和发射极之间的电压差。因此，在第一电阻R1和第二电阻R2的阻值不变的前提下，若热敏电阻R_T两端的电压减小，则第二电阻R2两端的电压减小，三极管32的基极和发射极之间的电压差减小；若热敏电阻R_T两端的电压增大，则第二电阻R2两端的电压增大，三极管32的基极和发射极之间的电压差增大。

在一个优选的实施方式中，所述热敏电阻R_T为正温度系数热敏电阻，且所述三极管32为PNP三极管。

需要说明的是，在本实施方式中，选用正温度系数热敏电阻，且根据上述电路连接关系，可得知当开关电源的工作环境温度升高或者开关电源内元器件发热量大时，热敏电阻R_T的阻值增大，热敏电阻R_T两端的电压增大，第二电阻R2两端的电压对应增大，即PNP三极管的基极和发射极之间的电压差对应增大，当温度上升到限功温度值时，电压差大于PNP三极管的发射结导通电压，PNP三极管相应导通，此时，开关控制电路20的反馈端的输入电压被拉低，触发开关控制电路20的开关控制端输出对应的PWM控制信号，控制电源主电路10减小开关电源的输出功率，以减少开关电源的发热；如果温度进一步升高，开关控制电路20的反馈端的输入电压被进一步拉低，当反馈端的输入电压被拉低到低于电压阈值时，触发开关控制电路20停止工作，以使开关电源关断输出，停止为负载供电。

在另一个优选的实施方式中，所述热敏电阻R_T为负温度系数热敏电阻，且所述三极管32为PNP三极管。

需要说明的是，在本实施方式中，选用负温度系数热敏电阻，且根据上述电路连接关系，可得知当开关电源的工作环境温度升高或者开关电源内元器件发热量大时，热敏电阻R_T的阻值减小，热敏电阻R_T两端的电压减小，第二电阻R2两端的电压对应减小，即PNP三极管的基极和发射极之间的电压差对应减小，当电压差小于PNP三极管的发射结导通电压时，PNP三极管相应导通，此时，开关控制电路20的反馈端的输入电压被拉低，触发开关控制电路20的开关控制端输出对应的PWM控制信号，控制电源主电路10减小开关电源的输出功率，以减少开关电源的发热；如果温度进一步升高，开关控制电路20的反馈端的输入电压被进一步拉低，当反馈端的输入电压被拉低到低于电压阈值时，触发开关控制电路20停止工作，以使开关电源关断输出，停止为负载供电。

请参阅图3，是本实用新型提供的带过温保护的开关电源电路的又一个实施例的结构示意图。

本实施例与上述第二个实施例的区别在于，在本实施例提供的带过温保护的开关电源电路中，所述热敏电阻R_T的第一端为所述串联支路的第一端，所述热敏电阻R_T的第二端连接所述第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端为所述串联支路的第二端。

需要说明的是，相较于第二个实施例，本实施将第三电阻R3和热敏电阻R_T的位置互换，因此，在本实施例中，第三电阻R3两端的电压即为第一电阻R1和第二电阻R2上的总电压，同理第二电阻R2两端的电压等于三极管32的基极和发射极之间的电压差。进而，在第一电阻R1和第二电阻R2的阻值不变的前提下，若第三电阻R3两端的电压减小，则第二电阻R2两端的电压减小，三极管32的基极和发射极之间的电压差减小；若第三电阻R3两端的电压增大，则第二电阻R2两端的电压增大，三极管32的基极和发射极之间的电压差增大。

在一个优选的实施方式中，所述热敏电阻R_T为负温度系数热敏电阻，且所述三极管32为PNP三极管。

需要说明的是，在本实施方式中，选用负温度系数热敏电阻，且根据上述电路连接关系，可得知当开关电源的工作环境温度升高或者开关电源内元器件发热量大时，热敏电阻R_T的阻值减小，热敏电阻R_T两端的电压减小，第三电阻R3两端的电压增大，第二电阻R2两端的电压对应增大，即PNP三极管的基极和发射极之间的电压差对应增大，当电压差大于PNP三极管的发射结导通电压时，PNP三极管相应导通，此时，开关控制电路20的反馈端的输入电压被拉低，触发开关控制电路20的开关控制端输出对应的PWM控制信号，控制电源主电路10减小开关电源的输出功率，以减少开关电源的发热；如果温度进一步升高，开关控制电路20的反馈端的输入电压被进一步拉低，当反馈端的输入电压被拉低到低于电压阈值时，触发开关控制电路20停止工作，以使开关电源关断输出，停止为负载供电。

在另一个优选的实施方式中，所述热敏电阻R_T为正温度系数热敏电阻，且所述三极管32为PNP三极管。

需要说明的是，在本实施方式中，选用正温度系数热敏电阻，且根据上述电路连接关系，可得知当开关电源的工作环境温度升高或者开关电源内元器件发热量大时，热敏电阻R_T的阻值增大，热敏电阻R_T两端的电压增大，第三电阻R3两端的电压减小，第二电阻R2两端的电压对应减小，即PNP三极管的基极和发射极之间的电压差对应减小，当电压差小于PNP三极管的发射结导通电压时，PNP三极管相应导通，此时，开关控制电路20的反馈端的输入电压被拉低，触发开关控制电路20的开关控制端输出对应的PWM控制信号，控制电源主电路10减小开关电源的输出功率，以减少开关电源的发热；如果温度进一步升高，开关控制电路20的反馈端的输入电压被进一步拉低，当反馈端的输入电压被拉低到低于电压阈值时，触发开关控制电路20停止工作，以使开关电源关断输出，停止为负载供电。

请参阅图4，是本实用新型提供的带过温保护的开关电源电路的第四个实施例的结构示意图。

在上述第一个实施例的基础上，优选地，所述温度采样单元31还包括第三电阻R3和集成温度传感器L1；所述集成温度传感器L1具有正电源端、电信号输出端和负电源端；所述第三电阻R3的第一端为所述温度采样单元31的供电端V_CC，所述第三电阻R3的第二端连接所述集成温度传感器L1的正电源端；所述集成温度传感器L1的电信号输出端为所述温度采样单元31的电信号输出端，所述负电源端为所述温度采样单元31的接地端。

需要说明的是，在本实施例中，选用集成温度传感器L1作为感温元件，所谓集成温度传感器L1就是指集成了温度敏感器件、信号放大电路、温度补偿电路、基准电源电路等在内的较小的半导体芯片。它的典型特点是对温度敏感，并在不同的温度下输出不同的电信号。按照输出的电信号类型划分，集成温度传感器L1分为两类，一类是电流型，其在不同的温度下输出不同的电压信号；另一类是电流型，其在不同的温度下输出不同的电流信号。

集成温度传感器L1与传统的热敏电阻相比，具有线性度好、灵敏度高、输出信号大、且规范化标准化的优点。

进一步地，所述集成温度传感器L1为正温度系数温度传感器，且所述三极管32为PNP三极管。

需要说明的是，本实施选用正温度系数的电压型集成温度传感器L1，且根据上述电路连接关系，可得知当开关电源的工作环境温度升高或者开关电源内元器件发热量大时，集成温度传感器L1输出的电压增大，第二电阻R2两端的电压对应增大，即PNP三极管的基极和发射极之间的电压差对应增大，当电压差大于PNP三极管的发射结导通电压时，PNP三极管相应导通，此时，开关控制电路20的反馈端的输入电压被拉低，触发开关控制电路20的开关控制端输出对应的PWM控制信号，控制电源主电路10减小开关电源的输出功率，以减少开关电源的发热；如果温度进一步升高，开关控制电路20的反馈端的输入电压被进一步拉低，当反馈端的输入电压被拉低到低于电压阈值时，触发开关控制电路20停止工作，以使开关电源关断输出，停止为负载供电。优选地，集成温度传感器L1的型号为LM35。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种带过温保护的开关电源电路，其特征在于，包括电源输入端、负载接入端、电源主电路、开关控制电路和过温保护电路；

2.如权利要求1所述的带过温保护的开关电源电路，其特征在于，所述温度采样单元还包括由第三电阻和热敏电阻组成的串联支路；

3.如权利要求2所述的带过温保护的开关电源电路，其特征在于，所述第三电阻的第一端为所述串联支路的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述热敏电阻的第一端，所述热敏电阻的第二端为所述串联支路的第二端。

4.如权利要求3所述的带过温保护的开关电源电路，其特征在于，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻，且所述三极管为NPN三极管。

5.如权利要求3所述的带过温保护的开关电源电路，其特征在于，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻，且所述三极管为PNP三极管。

6.如权利要求2所述的带过温保护的开关电源电路，其特征在于，所述热敏电阻的第一端为所述串联支路的第一端，所述热敏电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端为所述串联支路的第二端。

7.如权利要求6所述的带过温保护的开关电源电路，其特征在于，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻，且所述三极管为NPN三极管。

8.如权利要求6所述的带过温保护的开关电源电路，其特征在于，所述热敏电阻为正温度系数热敏电阻，且所述三极管为PNP三极管。

9.如权利要求1所述的带过温保护的开关电源电路，其特征在于，所述温度采样单元还包括第三电阻和集成温度传感器；所述集成温度传感器具有正电源端、电信号输出端和负电源端；

10.如权利要求9所述的带过温保护的开关电源电路，其特征在于，所述集成温度传感器为正温度系数温度传感器，且所述三极管为NPN三极管。