CN207117173U - 一种过压保护电路与开关电源电路 - Google Patents

一种过压保护电路与开关电源电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种过压保护电路,具有用于与开关电源电路的电压输出端连接的电压输入端以及用于与开关电源电路的PWM控制芯片的反馈接收端连接的电压反馈端;所述过压保护电路包括光耦合器、三端可调稳压器与稳压二极管;所述光耦合器包括发光二极管与光敏三极管。本实用新型还保护了一种开关电源电路。本实用新型在不影响原有开关电源电路的功能的情况下,减少了部分元器件的使用,并能够同时实现过压保护功能和电压反馈功能,结构简单,降低了布线的困难,减少了PCB面积,提高了PCB板利用率,降低了设计与生产调试的难度,节省成本。

Description

一种过压保护电路与开关电源电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子电路技术领域,具体涉及一种过压保护电路与开关电源电 路。
背景技术
[0002]目前比较常用的开关电源电路中一般都包含有电压反馈电路和过压保护电路,电 压反馈电路用于检测开关电源电路的输出电压并反馈至开关电源电路中的PWM芯片,PWM芯 片改变输出占空比从而调整开关电源电路的输出电压,使其稳定在一个固定值。过压保护 电路,也叫过电压保护电路,是用于当电压超过预定的最大值时,使电源断开或使受控设备 电压降低的一种保护电路。
[0003]现有技术中的电压反馈电路和过压保护电路相互独立工作,这样容易造成使用的 元器件多,引线多,PCB面积增加,PCB板利用率低下,设计与生产调试的难度增加,成本也增 加等问题。 实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种过压保护电路与开关电源电路,在不影 响原有开关电源电路的功能的情况下,减少了部分元器件的使用,并能够同时实现过压保 护功能和电压反馈功能,结构简单,降低了布线的困难,减少了PCB面积,提高了PCB板利用 率,降低了设计与生产调试的难度,节省成本。
[0005] 为解决以上技术问题,本实用新型实施例提供一种过压保护电路,具有用于与开 关电源电路的电压输出端连接的电压输入端以及用于与开关电源电路的PWM控制芯片的反 馈接收端连接的电压反馈端;所述过压保护电路包括光耦合器、三端可调稳压器与稳压二 极管;所述光耦合器包括发光二极管与光敏三极管;所述发光二极管的阳极与所述电压输 入端连接;所述发光二极管的阴极与所述三端可调稳压器的输出端连接;所述三端可调稳 压器的输入端接地;所述稳压二极管的阳极与所述三端可调稳压器的调节端连接;所述稳 压二极管的阴极与所述电压输入端连接;所述光敏三极管的集电极与所述电压反馈端连 接;所述光敏三极管的发射极接地。
[0006] 在一种可选的实施方式中,所述过压保护电路还包括第一电阻;所述发光二极管 的阳极通过所述第一电阻连接到所述电压输入端。
[0007] 在一种可选的实施方式中,所述过压保护电路还包括第二电阻;所述第二电阻与 所述发光二极管并联。
[0008] 在一种可选的实施方式中,所述过压保护电路还包括第三电阻与第四电阻;所述 电压输入端依次通过所述第三电阻、所述第四电阻接地。
[0009] 在一种可选的实施方式中,所述过压保护电路还包括第五电阻、第一电容与第二 电容;所述第一电容的第一端与所述发光二极管的阴极连接;所述第一电容的第二端通过 所述第五电阻连接到所述第三电阻与所述第四电阻的连接点;所述第二电容的第一端与所 述三端可调稳压器的输出端连接;所述第二电容的第二端连接到所述第三电阻与所述第四 电阻的连接点。
[0010]为了达到本实用新型相同的目的,本实用新型还提出了一种开关电源电路。所述 开关电源电路具有火线连接端、零线连接端,所述开关电源电路包括输入整流滤波电路、 PWM控制芯片、MOS管、变压器、输出整流滤波电路以及上述的过压保护电路。
[0011]所述火线连接端、所述零线连接端分别与所述输入整流滤波电路的两个交流电压 输入端对应连接,所述输入整流滤波电路的输出端与所述变压器的第一初级绕组的第一端 连接;所述MOS管的栅极与所述PWM控制芯片的信号输出端连接;所述MOS管的漏极与所述变 压器的第一初级绕组的第二端连接;所述MOS管的源极接地;所述输出整流滤波电路跨接到 所述变压器的第一次级绕组的两端;所述过压保护电路的电压输入端与所述输出整流滤波 电路的电压输出端连接;所述过压保护电路的电压反馈端与所述PWM控制芯片的反馈接收 端连接。
[0012] 在一种可选的实施方式中,所述开关电源电路还包括第六电阻;所述M0S管的源极 通过所述第六电阻接地;所述PWM控制芯片还具有电流检测端;所述PWM控制芯片的电流检 测端与所述M0S管的源极连接。
[0013] 在一种可选的实施方式中,所述开关电源电路还包括第七电阻与第三电容;所述 PWM控制芯片的电流检测端通过所述第七电阻连接到所述M0S管的源极;所述第三电容的第 一端与所述PWM控制芯片的电流检测端连接;所述第三电容的第二端接地。
[0014] 在一种可选的实施方式中,所述输入整流滤波电路包括整流桥和第四电容;所述 整流桥包括第一输入端、第二输入端、第一输出端与第二输出端;所述第一输入端与所述第 二输入端分别为所述输入整流滤波电路的两个交流电输入端;所述第一输出端与所述第二 输出端通过所述第四电容连接;所述第一输出端为所述输入整流滤波电路的输出端;所述 第二输出端接地。
[0015] 在一种可选的实施方式中,所述输出整流滤波电路包括第一二极管和第五电容; 所述第一二极管主要由两个同向并联的二极管构成;所述第一二极管的阳极与所述变压器 的第一次级绕组的第一端连接,所述第一二极管的阴极与所述第五电容的第一端连接;所 述第五电容的第二端与所述变压器的第一次级绕组的第二端连接;所述第一二极管与所述 第五电容的连接点作为所述输出整流滤波电路的电压输出端。
[0016] 相比于现有技术,本实用新型的一种过压保护电路的有益效果在于:本实用新型 具有用于与开关电源电路的电压输出端连接的电压输入端以及用于与开关电源电路的PWM 控制芯片的反馈接收端连接的电压反馈端;所述过压保护电路包括光耦合器、三端可调稳 压器与稳压二极管;所述光耦合器包括发光二极管与光敏三极管;所述发光二极管的阳极 与所述电压输入端连接;所述发光二极管的阴极与所述三端可调稳压器的输出端连接;所 述三端可调稳压器的输入端接地;所述稳压二极管的阳极与所述三端可调稳压器的调节端 连接;所述稳压二极管的阴极与所述电压输入端连接;所述光敏三极管的集电极与所述电 压反馈端连接;所述光敏三极管的发射极接地。通过以上结构,本实用新型在不影响原有开 关电源电路的功能的情况下,减少了部分元器件的使用,并能够同时实现过压保护功能和 电压反馈功能,结构简单,降低了布线的困难,减少了 PCB面积,提高了PCB板利用率,降低了 设计与生产调试的难度,节省成本。
附图说明
[0017] 图1是本实用新型实施例提供的一种过压保护电路的结构示意图;
[0018] 图2是本实用新型实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图。
具体实施方式
[0019]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。
[0020]请参阅图1,其是本实用新型实施例提供的一种过压保护电路11的结构示意图。本 实用新型实施例的一种过压保护电路11具有用于与开关电源电路的电压输出端连接的电 压输入端VI以及用于与开关电源电路的PWM控制芯片的反馈接收端连接的电压反馈端V2; 所述过压保护电路11包括光稱合器0C、三端可调稳压器U1、稳压二极管DT;所述光親合器0C 包括发光二极管LED与光敏三极管Q1;所述发光二极管LED的阳极与所述电压输入端VI连 接;所述发光二极管LED的阴极与所述三端可调稳压器U1的输出端连接;所述三端可调稳压 器U1的输入端接地;所述稳压二极管DT的阳极与所述三端可调稳压器U1的调节端连接;所 述稳压二极管DT的阴极与所述电压输入端VI连接;所述光敏三极管Q1的集电极与所述电压 反馈端V2连接;所述光敏三极管Q1的发射极接地。
[0021] 在一种可选的实施方式中,所述过压保护电路还包括第一电阻R1;所述发光二极 管LED的阳极通过所述第一电阻R1连接到所述电压输入端VI;所述第一电阻R1用于限流分 压,避免所述发光二极管LED因超过额定功率而损坏,保护所述发光二极管LED。
[0022] 在一种可选的实施方式中,所述过压保护电路还包括第二电阻R2;所述第二电阻 R2与所述发光二极管LED并联;所述第二电阻R2用于为所述三端可调稳压器U1提供偏置,所 述光耦合器0C不导通时,所述三端可调稳压器U1通过所述第二电阻R2供电。
[0023] 在一种可选的实施方式中,所述过压保护电路还包括第三电阻R3与第四电阻R4; 所述电压输入端VI依次通过所述第三电阻R3、所述第四电阻R4接地;所述第三电阻R3与所 述第四电阻R4组成分压电路,分得的电压输入到所述三端可调稳压器U1的调节端。
[0024] 在一种可选的实施方式中,所述过压保护电路还包括第五电阻R5、第一电容C1与 第二电容C2;所述第一电容C1的第一端与所述发光二极管LED的阴极连接;所述第一电容C1 的第二端通过所述第五电阻R5连接到所述第三电阻R3与所述第四电阻R4的连接点;所述第 二电容C2的第一端与所述三端可调稳压器U1的输出端连接;所述第二电容C2的第二端连接 到所述第三电阻R3与所述第四电阻R4的连接点;所述第五电阻R5、所述第一电容C1及所述 第二电容C2组成环路补偿电路,用于调整环路响应速度。
[0025] 本实用新型实施例的工作原理如下:
[0026] 当所述过压保护电路11的电压输入端VI的电压值小于所述稳压二极管DT的反向 击穿电压,所述稳压二极管DT不导通,所述三端可调稳压器U1也不导通,所述PWM控制芯片 U2的输出占空比提高,进而使所述开关电源电路的输出电压升高;当所述过压保护电路11 的电压输入端VI的电压值大于所述稳压二极管DT的反向击穿电压,所述稳压二极管DT导 通,同时所述电压输入端VI的电压值大于三端可调稳压器ui的内置基准电压,导致所述三 端可调稳压器U1的阴极和阳极短接,将所述发光二极管LED的阴极接地,即所述发光二极管 Lm)导通,进而使所述光敏三极管Q1导通,所述光敏三极管Q1的集电极的电压因所述光敏三 极管Q1的发射极接地而拉低,所述PWM控制芯片U2的反馈接收端被拉低,使得所述PWM控制 芯片U2的输出占空比下降,所述开关电源电路的输出电压不再持续上升,稳定在设定的范 围。
[0027] 在一种可选的实施方式中,所述三端可调稳压器U1为三端可调分流基准源,所述 三端可调稳压器U1的调节端、输入端和输出端分别对应所述三端可调分流基准源的参考 极、阳极和阴极。
[0028]在一种可选的实施方式中,所述稳压二极管DT为三端封装稳压二极管,所述三端 封装稳压二极管的阴极与所述电压输入端VI连接,所述三端封装稳压二极管的阳极和空脚 连接并与所述三端可调稳压器的调节端连接。
[0029]请参阅图2,其是本实用新型实施例所提供的一种开关电源电路的结构示意图。本 实用新型实施例的一种开关电源电路具有火线连接端L、零线连接端N,所述开关电源电路 包括输入整流滤波电路21、PWM控制芯片U2、MOS管FET、变压器T1、输出整流滤波电路22以及 上述的过压保护电路11。
[0030]所述火线连接端L、所述零线连接端N分别与所述输入整流滤波电路21的两个交流 电压输入端对应连接,所述输入整流滤波电路21的输出端与所述变压器n的第一初级绕组 的第一端连接;所述MOS管FET的栅极与所述PWM控制芯片U2的信号输出端GATE连接;所述 M0S管FET的漏极与所述变压器T1的第一初级绕组的第二端连接;所述M0S管FET的源极接 地;所述输出整流滤波电路22跨接到所述变压器T1的第一次级绕组的两端;所述过压保护 电路11的电压输入端VI与所述输出整流滤波电路22的电压输出端连接;所述过压保护电路 11的电压反馈端V2与所述PWM控制芯片U2的反馈接收端C0MP连接。
[0031] 在一种可选的实施方式中,所述开关电源电路还包括第六电阻R6;所述M0S管FET 的源极通过所述第六电阻R6接地;所述PWM控制芯片U2还具有电流检测端CS;所述PWM控制 芯片U2的电流检测端CS与所述M0S管FET的源极连接。所述第六电阻R6用于限流;所述PWM控 制芯片U2的电流检测端CS用于检测所述变压器T1的初级绕组的电流,当检测到电流过大 时,所述PWM控制芯片U2的信号输出端GATE输出用于关断所述M0S管FET的信号,关断所述 M0S管FET,实现过流保护。
[0032] 在一种可选的实施方式中,所述开关电源电路还包括第七电阻R7与第三电容C3; 所述PWM控制芯片U2的电流检测端CS通过所述第七电阻R7连接到所述M0S管FET的源极;所 述第三电容C3的第一端与所述PWM控制芯片U2的电流检测端CS连接;所述第三电容的第二 端接地。所述第七电阻R7与所述第三电容C3组成RC滤波电路,提高过流保护的可靠性。
[0033] 在一种可选的实施方式中,所述输入整流滤波电路21包括整流桥BR和第四电容 C4;所述整流桥BR包括第一输入端、第二输入端、第一输出端与第二输出端;所述第一输入 端与所述第二输入端分别为所述输入整流滤波电路21的两个交流电输入端;所述第一输出 端与所述第二输出端通过所述第四电容C4连接;所述第一输出端为所述输入整流滤波电路 21的输出端;所述第二输出端接地。输入的交流电通过所述整流桥BR以及所述第四电容C4 后输出稳定的直流电。
[0034] 在一种可选的实施方式中,所述输出整流滤波电路22包括第一二极管(包括同向 并联的二极管D1和二极管D2)和第五电容C5;所述第一二极管(同向并联的二极管D1和二极 管D2)的阳极与所述变压器T1的第一次级绕组的第一端连接;所述第一二极管(同向并联的 二极管D1和二极管D2)的阴极与所述第五电容C5的正极连接;所述第五电容C5的负极与所 述变压器T1的第一次级绕组的第二端连接;所述第五电容C5的负极接地;所述第一二极管 (同向并联的二极管D1和二极管D2)与所述第五电容C5的连接点作为所述输出整流滤波电 路22的电压输出端;所述第一二极管(同向并联的二极管D1和二极管D2)用于整流,所述第 五电容C5用于滤波。
[0035]在一种可选的实施方式中,所述开关电源电路还包括与所述光敏三极管Q1并联的 第六电容C6;所述第六电容C6起退耦作用,用于对电源滤波,避免电源与光耦之间相互干 扰。
[0036]在一种可选的实施方式中,所述开关电源电路还包括第二二极管D3与第七电容 C7;所述第二二极管D3的阳极与所述变压器T1的第二次级绕组的第一端连接;所述第二二 极管D3的阴极与所述第七电容C7的正极连接;所述第七电容C7的负极与所述变压器T1的第 二次级绕组的第二端连接;所述第七电容C7的负极接地;所述第二二极管D3、所述第七电容 C7与所述变压器T1的第二次级绕组组成整流滤波电路,输出稳定的直流电。
[0037]本实用新型实施例的工作原理如下:
[0038]在正常工作状态下,所述过压保护电路11的电压反馈端V2输出高电平到所述PWM 控制芯片U2的反馈接收端C0MP,所述PWM控制芯片U2正常工作,输出PWM信号控制所述M0S管 FET开关,交流电经过所述输入整流滤波电路21、所述变压器T1以及所述输出整流滤波电路 22后得到平滑的直流输出电。
[0039]当所述输出整流滤波电路22的电压输出端的电压升高时,通过所述过压保护电路 11拉低所述PWM控制芯片U2的反馈接收端C0MP,使所述PWM控制芯片U2的输出占空比降低, 使得所述变压器T1第二初级绕组的电压下降,进而使所述开关电源电路的输出电压不再持 续上升,并可稳定在设定的范围内,达到输出过压保护的作用;当所述输出整流滤波电路22 的电压输出端的电压下降时,通过所述过压保护电路11拉高所述PWM控制芯片U2的反馈接 收端C0MP,使所述PWM控制芯片口的输出占空比提高,使得所述变压器T1第二初级绕组的电 压升高,进而使开关电源电路的输出电压升高,从而形成电压负反馈,使得所述开关电源电 路的输出电压稳定。
[0040] 相比于现有技术,本实用新型的一种过压保护电路与开关电源电路的有益效果在 于:本实用新型具有用于与开关电源电路的电压输出端连接的电压输入端以及用于与开关 电源电路的PWM控制芯片的反馈接收端连接的电压反馈端;所述过压保护电路包括光耦合 器、三端可调稳压器与稳压二极管;所述光耦合器包括发光二极管与光敏三极管;所述发光 二极管的阳极与所述电压输入端连接;所述发光二极管的阴极与所述三端可调稳压器的输 出端连接;所述三端可调稳压器的输入端接地;所述稳压二极管的阳极与所述三端可调稳 压器的调节端连接;所述稳压二极管的阴极与所述电压输入端连接;所述光敏三极管的集 电极与所述电压反馈端连接;所述光敏三极管的发射极接地。通过以上结构,本实用新型在 不影响原有开关电源电路的功能的情况下,减少了部分元器件的使用,并能够同时实现过 压保护功能和电压反馈功能,结构简单,降低了布线的困难,减少了 PCB面积,提高了 PCB板 利用率,降低了设计与生产调试的难度,节省成本。
[0041]以上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润饰,这些改进和润饰也 视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1. 一种过压保护电路,其特征在于,所述过压保护电路具有用于与开关电源电路的电 压输出端连接的电压输入端以及用于与开关电源电路的PWM控制芯片的反馈接收端连接的 电压反馈端;所述过压保护电路包括光耦合器、三端可调稳压器与稳压二极管;所述光耦合 器包括发光二极管与光敏三极管;所述发光二极管的阳极与所述电压输入端连接;所述发 光二极管的阴极与所述三端可调稳压器的输出端连接;所述三端可调稳压器的输入端接 地;所述稳压二极管的阳极与所述三端可调稳压器的调节端连接;所述稳压二极管的阴极 与所述电压输入端连接;所述光敏三极管的集电极与所述电压反馈端连接;所述光敏三极 管的发射极接地。
2. 如权利要求1所述的过压保护电路,其特征在于,所述过压保护电路还包括第一电 阻;所述发光二极管的阳极通过所述第一电阻连接到所述电压输入端。
3. 如权利要求1所述的过压保护电路,其特征在于,所述过压保护电路还包括第二电 阻;所述第二电阻与所述发光二极管并联。
4. 如权利要求1所述的过压保护电路,其特征在于,所述过压保护电路还包括第三电阻 与第四电阻;所述电压输入端依次通过所述第三电阻、所述第四电阻接地。
5. 如权利要求4所述的过压保护电路,其特征在于,所述过压保护电路还包括第五电 阻、第一电容与第二电容;所述第一电容的第一端与所述发光二极管的阴极连接;所述第一 电容的第二端通过所述第五电阻连接到所述第三电阻与所述第四电阻的连接点;所述第二 电容的第一端与所述三端可调稳压器的输出端连接;所述第二电容的第二端连接到所述第 三电阻与所述第四电阻的连接点。
6. —种开关电源电路,其特征在于,具有火线连接端、零线连接端,所述开关电源电路 包括输入整流滤波电路、PWM控制芯片、MOS管、变压器、输出整流滤波电路以及如权利要求1 至5任一项所述的过压保护电路; 所述火线连接端、所述零线连接端分别与所述输入整流滤波电路的两个交流电压输入 端对应连接,所述输入整流滤波电路的输出端与所述变压器的第一初级绕组的第一端连 接;所述MOS管的栅极与所述PWM控制芯片的信号输出端连接;所述MOS管的漏极与所述变压 器的第一初级绕组的第二端连接;所述MOS管的源极接地;所述输出整流滤波电路跨接到所 述变压器的第一次级绕组的两端;所述过压保护电路的电压输入端与所述输出整流滤波电 路的电压输出端连接;所述过压保护电路的电压反馈端与所述PWM控制芯片的反馈接收端 连接。
7. 如权利要求6所述的开关电源电路,其特征在于,所述开关电源电路还包括第六电 阻;所述MOS管的源极通过所述第六电阻接地;所述P丽控制芯片还具有电流检测端;所述 PWM控制芯片的电流检测端与所述MOS管的源极连接。
8. 如权利要求7所述的开关电源电路,其特征在于,所述开关电源电路还包括第七电阻 与第三电容;所述PWM控制芯片的电流检测端通过所述第七电阻连接到所述MOS管的源极; 所述第三电容的第一端与所述PWM控制芯片的电流检测端连接;所述第三电容的第二端接 地。
9. 如权利要求6所述的开关电源电路,其特征在于,所述输入整流滤波电路包括整流桥 和第四电容;所述整流桥包括第一输入端、第二输入端、第一输出端与第二输出端;所述第 一输入端与所述第二输入端分别为所述输入整流滤波电路的两个交流电输入端;所述第一 输出端与所述第二输出端通过所述第四电容连接;所述第一输出端为所述输入整流滤波电 路的输出端;所述第二输出端接地。
10.如权利要求6所述的开关电源电路,其特征在于,所述输出整流滤波电路包括第一 二极管和第五电容;所述第一二极管主要由两个同向并联的二极管构成;所述第一二极管 的阳极与所述变压器的第一次级绕组的第一端连接,所述第一二极管的阴极与所述第五电 容的第一端连接;所述第五电容的第二端与所述变压器的第一次级绕组的第二端连接;所 述第一二极管与所述第五电容的连接点作为所述输出整流滤波电路的电压输出端。
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