CN207150147U - 过压保护电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种过压保护电路及开关电源，其中，过压保护电路包括开关检测电路、电压检测电路、控制信号产生电路及电源控制电路；开关检测电路的检测端与开关电源中PFC芯片的驱动脚连接，开关检测电路的输出端与电压检测电路的受控端连接，电压检测电路的检测端与开关电源的电源输出端连接，电压检测电路的输出端与控制信号产生电路的输入端连接，控制信号产生电路的输出端与电源控制电路的输入端连接，电源控制电路的控制端与PFC芯片的电源脚连接。本过压保护电路具有可靠性高和适用范围广的特点。

Description

过压保护电路及开关电源

技术领域

本实用新型涉及过压保护技术领域，特别涉及一种过压保护电路及开关电源。

背景技术

开关电源一般包括过压保护电路。当开关电源输出过压时，过压保护电路可以控制开关电源停止输出，以避免开关电源损坏。现有的过压保护电路如图1所示。

图1所示电路中：

(1)过压检测电路根据落在辅助绕组NA同名端的电压进行过压保护。由于输出电容CS具有电压惯性(积分作用)，因此，落在辅助绕组NA同名端的电压不能真实反映开关电源的输出电压，可靠性较差。

(2)用稳压二极管DK结合三极管QM和三极管QN判断开关电源输出是否过压。三极管基极电压的离散和温度漂移会影响电压检测结果，进一步降低过压保护电路的可靠性。

(3)由于需要采集辅助绕组NA同名端的电压，因此，该方案不适用于不含辅助绕组的开关电源，适用范围较窄。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种过压保护电路，旨在提高该过压保护电路的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提出一种过压保护电路，该过压保护电路用于开关电源中，所述开关电源包括电源输出端和PFC芯片，其中，所述过压保护电路包括开关检测电路、电压检测电路、控制信号产生电路及电源控制电路；所述开关检测电路的检测端与开关电源中PFC芯片的驱动脚连接，所述开关检测电路的输出端与所述电压检测电路的受控端连接，所述电压检测电路的检测端与开关电源的电源输出端连接，所述电压检测电路的输出端与所述控制信号产生电路的输入端连接，所述控制信号产生电路的输出端与所述电源控制电路的输入端连接，所述电源控制电路的控制端与所述PFC芯片的电源脚连接。

优选地，所述开关检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第一二极管及第二二极管，所述第一电阻的第一端为所述开关检测电路的检测端，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端、所述第一二极管的阳极及所述第二二极管的阴极互连，所述第一二极管的阴极、所述第二电容的第一端及所述第二电阻的第一端互连，所述第二电阻的第二端为所述开关检测电路的输出端，所述第二二极管的阳极及所述第二电容的第二端均接地。

优选地，所述电压检测电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三电容及第一晶体管，所述第三电阻的第一端为所述电压检测电路的检测端，所述第三电阻的第二端与所述第一晶体管的输入端连接，所述第一晶体管的输出端、所述第四电阻的第一端、所述第五电阻的第二端及所述第三电容的第一端互连，其连接节点为所述电压检测电路的输出端，所述第一晶体管的受控端与所述第五电阻的第一端连接，其连接节点为所述电压检测电路的受控端，所述第四电阻的第二端及所述第三电容的第二端均接地。

优选地，所述控制信号产生电路包括稳压二极管、可控硅及第六电阻，所述稳压二极管的阴极为所述控制信号产生电路的输入端，所述稳压二极管的阴极、所述可控硅的控制极及所述第六电阻的第一端互连，所述可控硅的阳极为所述控制信号产生电路的输出端，所述可控硅的阴极及所述第六电阻的第二端均接地。

优选地，所述电源控制电路包括第二晶体管、光耦、第七电阻及电源，所述电源、所述第二晶体管的输入端及所述光耦的集电极互连，所述光耦的发射极与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第二晶体管的受控端连接，其连接节点为所述电源控制电路的输入端，所述第二晶体管的输出端为所述电源控制电路的控制端。

本实用新型还提出一种开关电源，包括电源输入端子、整流桥、第一电感、第三二极管、第四电容、第五电容、电子开关、PFC芯片、第八电阻，以及，如上所述的过压保护电路；所述电源输入端子与所述整流桥的输入端连接，所述整流桥的第一输出端、所述第五电容的第一端及所述第一电感的第一端互连，所述第一电感的第二端、所述电子开关的输入端及所述第三二极管的阳极互连，所述第三二极管的阴极与所述第四电容的正极连接，其连接节点为所述开关电源的电源输出端，所述整流桥的第二输出端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端、所述电子开关的输出端及所述第四电容的负极均接地；所述PFC芯片的电源脚与所述电源控制电路的输出端连接，所述PFC芯片的驱动脚、所述电子开关的受控端及所述开关检测电路的检测端互连。

在本过压保护电路中，当开关检测电路检测到PFC芯片处于开启状态时，电压检测电路检测落在开关电源的电源输出端的电压，并输出对应的检测信号至控制信号产生电路。当开关电源输出过压时，控制信号产生电路能够输出控制信号至电源控制电路，以使电源控制电路控制PFC芯片停止工作，达到过压保护的目的。由于本过压保护电路是根据开关电源的实际输出电压进行过压保护的，因此，相对于现有技术，本技术方案具有可靠性高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有过压保护电路的电路结构示意图；

图2为本实用新型过压保护电路一实施例的功能模块示意图；

图3为本实用新型过压保护电路另一实施例的电路结构示意图；

图4为本实用新型开关电源一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种过压保护电路，该过压保护电路用于开关电源中。

在此，开关电源包括电源输出端VO和PFC芯片U。其中，电源输出端 VO用于连接负载(图未示出)，以为负载提供工作电压。PFC芯片U用于控制开关电源的输出，当PFC芯片U停止工作时，开关电源停止输出。

请参阅图2，在一实施例中，上述过压保护电路包括开关检测电路10、电压检测电路20、控制信号产生电路30及电源控制电路40；开关检测电路 10的检测端与PFC芯片U的驱动脚DRV连接，开关检测电路10的输出端与电压检测电路20的受控端连接，电压检测电路20的检测端与电源输出端VO 连接，电压检测电路20的输出端与控制信号产生电路30的输入端连接，控制信号产生电路30的输出端与电源控制电路40的输入端连接，电源控制电路40的控制端与PFC芯片U的电源脚VCC连接。

具体地，开关检测电路10，用于检测PFC芯片U的工作状态。电压检测电路20，用于在开关检测电路10检测到PFC芯片U处于工作状态时，对开关电源的输出电压进行检测。控制信号产生电路30，用于在电压检测电路20 检测到开关电源输出过压时，输出控制信号。电源控制电路40，用于在接收到控制信号产生电路30输出的控制信号时，控制PFC芯片U停止工作。

可以理解的是，本实施例中，一方面，当PFC芯片U处于关闭状态时，电压检测电路10不工作，可以减小开关电源的功率损耗。另一方面，当PFC 芯片U处于工作状态时，若开关电源输出过压，则过压保护电路可以控制PFC 芯片U停止工作，使开关电源停止输出，达到过压保护的目的；若开关电源没有输出过压，则过压保护电路不会影响开关电源的输出，使开关电源稳定工作。

由于本过压保护电路是根据开关电源的实际输出电压进行过压保护的，因此，相对于现有技术，本技术方案具有可靠性高的特点。

请参阅图3，在另一实施例中：

可选的，上述开关检测电路10包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1及第二二极管D2，第一电阻R1的第一端为开关检测电路10的检测端，第一电阻R1的第二端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端、第一二极管D1的阳极及第二二极管D2的阴极互连，第一二极管D1的阴极、第二电容C2的第一端及第二电阻R2的第一端互连，第二电阻R2的第二端为开关检测电路10的输出端，第二二极管D2的阳极及第二电容C2的第二端均接地。

具体地，当PFC芯片U处于关闭状态时，其驱动脚DRV没有PWM波输出，施加在第二电容C2两端的电压为零。当PFC芯片U处于工作状态时，其驱动脚DRV有PWM波输出。当该PWM波为高电平时，第二电容C2充电；当该PWM波为低电平时，第二电容C2放电。如此，开关检测电路10 可以输出直流电压信号。

即，当PFC芯片U处于关闭状态时，开关检测电路10没有输出；当PFC 芯片U处于断开状态时，开关检测电路10输出直流电压信号。

可选的，上述电压检测电路20包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第三电容C3及第一晶体管Q1，第三电阻R3的第一端为电压检测电路20的检测端，第三电阻R3的第二端与第一晶体管Q1的输入端连接，第一晶体管Q1的输出端、第四电阻R4的第一端、第五电阻R5的第二端及第三电容C3的第一端互连，其连接节点为电压检测电路20的输出端，第一晶体管Q1的受控端与第五电阻R5的第一端连接，其连接节点为电压检测电路20 的受控端，第四电阻R4的第二端及第三电容C3的第二端均接地。

在此，第一晶体管Q1可选为N-MOS管，且该N-MOS管的栅极为第一晶体管Q1的受控端，该N-MOS管的漏极为第一晶体管Q1的输入端，该 N-MOS管的源极为第一晶体管Q1的输出端。

具体地，当第一晶体管Q1的受控端没有接收到直流电压信号时，第一晶体管Q1截止，电压检测电路20无电压输出。当第一晶体管Q的受控端接收到直流电压信号时，第一晶体管Q1导通，第三电阻R3与第四电阻R4形成分压电路(图未标出)，且落在第四电阻R4第一端的电压大小跟随开关电源的输出电压变化，电压检测电路20输出与开关电源输出电压大小对应的电压信号。

即，当开关检测电路10没有输出时，电压检测电路20也没有输出；当开关检测电路10输出直流电压信号时，电压检测电路输出20与开关电源输出电压大小对应的电压信号。

可选的，上述控制信号产生电路30包括稳压二极管DZ、可控硅QS及第六电阻R6，稳压二极管DZ的阴极为控制信号产生电路30的输入端，稳压二极管DZ的阴极、可控硅QS的控制极及第六电阻R6的第一端互连，可控硅 QS的阳极为控制信号产生电路30的输出端，可控硅QS的阴极及第六电阻 R6的第二端均接地。

具体地，当开关电源输出没有过压时，落在稳压二极管DZ阴极的电压小于其击穿电压，可控硅QS因其控制极没有受到触发而处于导通状态。当开关电源输出过压时，落在稳压二极管DZ阴极的电压大于其击穿电压，可控硅 QS因其控制极得到触发而锁定，并输出控制信号。

可选的，上述电源控制电路40包括第二晶体管Q2、光耦OP1、第七电阻R7及电源，电源VCC、第二晶体管Q2的输入端及光耦OP1的集电极互连，光耦OP1的发射极与第七电阻R7的第一端连接，第七电阻R7的第二端与第二晶体管Q2的受控端连接，其连接节点为电源控制电路40的输入端，第二晶体管Q2的输出端为电源控制电路40的控制端。

在此，第二晶体管Q2可选为NPN型三极管，且该NPN型三极管的基极为第二晶体管Q2的受控端，该NPN型三极管的集电极为第二晶体管Q2的输入端，该NPN型三极管的发射极为第二晶体管Q2的输出端。光耦OP1做输出电压反馈用。

具体地，当控制信号产生电路30没有输出控制信号时，第二晶体管Q2 的受控端通过可控硅QS接地，第二晶体管Q2获得基极电流并导通，电源 VCC通过第二晶体管Q2输出至PFC芯片U的电源脚VCC，以使PFC芯片 U保持工作状态。当控制信号产生电路30输出控制信号时，第二晶体管Q2 因没有基极电流而截止，并关断PFC芯片U的供电回路。

以下，结合图2和图3，说明本过压保护电路的工作原理：

当PFC芯片U处于关闭状态时，第二电容C2没有充电电源，施加在第二电容C2两端的电压为零，落在第一晶体管Q1受控端的电压为零，第一晶体管Q1截止，电压检测电路20不工作，过压保护电路不工作。

当PFC芯片U处于工作状态时，其驱动脚DRV有PWM波输出。该PWM 波经第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1及第二二极管D2处理变成直流电压信号，并输入至第一晶体管Q1的受控端，以使第一晶体管Q1导通。

第三电阻R3与第四电阻R4形成分压电路，且落在第四电阻R4第一端电压的大小跟随开关电源输出电压变化。

若开关电源输出没有过压，则落在第四电阻R4第一端的电压低于稳压二极管DZ的击穿电压，稳压二极管DZ截止，可控硅QS处于导通状态，第二晶体管Q2因获得基极电流而导通，电源VCC通过第二晶体管Q2为PFC芯片U提供工作电压，PFC芯片U保持工作状态，开关电源保持输出。

若开关电源输出过压，则落在第四电阻R4第一端的电压高于稳压二极管 DZ的击穿电压，稳压二极管DZ导通，可控硅QS因受到触发而锁定，第二晶体管Q2因没有基极电流而截止，并截断PFC芯片U的供电回路，PFC芯片U停止工作，开关电源停止输出，进入过压保护状态。

本过压保护电路具有以下有益效果：

(1)根据开关电源的实际输出电压进行过压保护，相对于现有技术，提高了过压保护电路的可靠性。

(2)在PFC芯片U处于关闭状态时，电压检测电路20不工作，相对于现有技术，减小了过压保护电路的功率损耗。

(3)对开关电源是否有辅助绕组没有要求，相对于现有技术，拓宽了过压保护电路的使用范围。

(4)采用可控硅QS和稳压二极管DZ判定开关电源是否输出过压，可以降低可控硅QS控制极电压的离散性，达到进一步提高过压保护电路可靠性的目的。

(5)稳压二极管DZ与可控硅QS连接，可以用其正温度系数补偿可控硅QS控制极的负温度系数，达到进一步提高过压保护电路可靠性的目的。

本实用新型还提出一种开关电源，包括电源输入端子AC、整流桥BD、第一电感L1、第三二极管D3、第四电容C4、第五电容C5、电子开关K、PFC 芯片U、第八电阻R8，以及，如上的过压保护电路，该过压保护电路的具体结构参照上述实施例，由于本开关电源采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

其中，电源输入端子AC与整流桥DB的输入端连接，整流桥DB的第一输出端、第五电容C5的第一端及第一电感L1的第一端互连，第一电感L1 的第二端、电子开关K的输入端及第三二极管D3的阳极互连，第三二极管 D3的阴极与第四电容C4的正极连接，其连接节点为开关电源的电源输出端 VO，整流桥DB的第二输出端与第八电阻R8的第一端连接，第八电阻R8的第二端、电子开关K的输出端及第四电容C4的负极均接地；PFC芯片U的电源脚VCC与电源控制电路40的输出端连接，PFC芯片U的驱动脚DRV、电子开关K的受控端及开关检测电路10的检测端互连。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种过压保护电路，用于开关电源中，所述开关电源包括电源输出端和PFC芯片，其特征在于，所述过压保护电路包括开关检测电路、电压检测电路、控制信号产生电路及电源控制电路；

所述开关检测电路的检测端与所述PFC芯片的驱动脚连接，所述开关检测电路的输出端与所述电压检测电路的受控端连接，所述电压检测电路的检测端与所述电源输出端连接，所述电压检测电路的输出端与所述控制信号产生电路的输入端连接，所述控制信号产生电路的输出端与所述电源控制电路的输入端连接，所述电源控制电路的控制端与所述PFC芯片的电源脚连接。

2.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述开关检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第一二极管及第二二极管，所述第一电阻的第一端为所述开关检测电路的检测端，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端、所述第一二极管的阳极及所述第二二极管的阴极互连，所述第一二极管的阴极、所述第二电容的第一端及所述第二电阻的第一端互连，所述第二电阻的第二端为所述开关检测电路的输出端，所述第二二极管的阳极及所述第二电容的第二端均接地。

3.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压检测电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三电容及第一晶体管，所述第三电阻的第一端为所述电压检测电路的检测端，所述第三电阻的第二端与所述第一晶体管的输入端连接，所述第一晶体管的输出端、所述第四电阻的第一端、所述第五电阻的第二端及所述第三电容的第一端互连，其连接节点为所述电压检测电路的输出端，所述第一晶体管的受控端与所述第五电阻的第一端连接，其连接节点为所述电压检测电路的受控端，所述第四电阻的第二端及所述第三电容的第二端均接地。

4.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述控制信号产生电路包括稳压二极管、可控硅及第六电阻，所述稳压二极管的阴极为所述控制信号产生电路的输入端，所述稳压二极管的阴极、所述可控硅的控制极及所述第六电阻的第一端互连，所述可控硅的阳极为所述控制信号产生电路的输出端，所述可控硅的阴极及所述第六电阻的第二端均接地。

5.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述电源控制电路包括第二晶体管、光耦、第七电阻及电源，所述电源、所述第二晶体管的输入端及所述光耦的集电极互连，所述光耦的发射极与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第二晶体管的受控端连接，其连接节点为所述电源控制电路的输入端，所述第二晶体管的输出端为所述电源控制电路的控制端。

6.一种开关电源，其特征在于，包括电源输入端子、整流桥、第一电感、第三二极管、第四电容、第五电容、电子开关、PFC芯片、第八电阻，以及，如权利要求1-5任意一项所述的过压保护电路；

所述电源输入端子与所述整流桥的输入端连接，所述整流桥的第一输出端、所述第五电容的第一端及所述第一电感的第一端互连，所述第一电感的第二端、所述电子开关的输入端及所述第三二极管的阳极互连，所述第三二极管的阴极与所述第四电容的正极连接，其连接节点为所述开关电源的电源输出端，所述整流桥的第二输出端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端、所述电子开关的输出端及所述第四电容的负极均接地；

所述PFC芯片的电源脚与所述电源控制电路的输出端连接，所述PFC芯片的驱动脚、所述电子开关的受控端及所述开关检测电路的检测端互连。