CN207368642U - 开关电源母线过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源母线过压保护电路，包括：输入电源电路，用于提供输入电源电压；分压电路，与输入电源电路连接，用于对输入电源电路提供的电源电压进行分压，并将分压后的电压作为控制信号发送至开关控制电路；开关控制电路，与分压电路连接，用于根据分压电路的控制信号控制开关电源母线的接入与否，以进行开关电源母线的过压保护。本实用新型解决了现有技术中开关电源输入电压过高可能导致开关电源相关元器件损坏的问题，提高开关电源可靠性。

Description

开关电源母线过压保护电路

技术领域

本实用新型涉及电源保护技术领域，具体而言，涉及一种开关电源母线过压保护电路。

背景技术

对于普通220V交流输入的开关电源，正常情况下输入L、N之间是220V交流，整流后电压是310V直流，此时开关电源可以正常工作。

如果输入L、N之间电压变高，或是输入接成L1、L2两根火线，则整流桥输出电压将升高，如果接入两根火线，则整流桥输出电压是540V的直流，此电压将会对开关电源造成损坏，例如，220V交流输入开关电源使用的mos管一般耐压都是700V，如果开关电源母线电压是540VDC，再加上变压器漏感电压及变压器次级绕组的反射电压，则施加在mos两端的电压将超过700V，将导致开关电源mos管的击穿，因此需要增加保护电路，防止开关电源输入电压过高或是接入两根火线而损坏开关电源。

针对相关技术中开关电源输入电压过高可能导致开关电源相关元器件损坏的问题，目前尚未提出有效地解决方案。

实用新型内容

本实用新型提供了一种开关电源母线过压保护电路，以至少解决现有技术中开关电源输入电压过高可能导致开关电源相关元器件损坏的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种开关电源母线过压保护电路，包括：

输入电源电路，用于提供输入电源电压；

分压电路，与输入电源电路连接，用于对输入电源电路提供的电源电压进行分压，并将分压后的电压作为控制信号发送至开关控制电路；

开关控制电路，与分压电路连接，用于根据分压电路的控制信号控制开关电源母线的接入与否，以进行开关电源母线的过压保护。

进一步地，分压电路包括：第一分压电路和第二分压电路，开关控制电路包括TL431芯片以及继电器，其中，第一分压电路分别与输入电源电路、TL431芯片连接，用于并将分压后的电压作为控制信号发送至TL431芯片的控制端；第二分压电路分别与输入电源电路、TL431芯片以及继电器连接，用于对输入电源电路提供的电源电压进行分压，并在TL431芯片导通时将分压后的电压作为控制信号发送至继电器，以使继电器控制开关电源母线的接入与否。

进一步地，第一分压电路包括串联的电阻R103和电阻R104，其中，电阻R103的第一端连接至开关电源母线正极，电阻R103的第二端通过第一节点与电阻R104的第一端连接，电阻R104的第二端连接至开关电源母线负极，第一节点与TL431芯片的控制端连接。

进一步地，第二分压电路包括串联的电阻R105和电阻R106，其中，电阻R105的第一端连接至开关电源母线正极，电阻R105的第二端通过第二节点与电阻R106的第一端连接，电阻R106的第二端连接至开关电源母线负极，第二节点与继电器线圈第一端连接，TL431芯片的第一端与继电器线圈第二端连接，TL431芯片的第二端连接至开关电源母线负极。

进一步地，开关电源母线过压保护电路还包括：整流电路，设置于输入电源电路和分压电路之间，用于在分压电路对输入电源电路提供的电源电压进行分压之前，进行整流。

进一步地，整流电路包括二极管D101、D102、D103、D104组成的单相整流桥。

进一步地，开关电源母线过压保护电路还包括：滤波电路，设置于整流电路和分压电路之间，用于在分压电路对输入电源电路提供的电源电压进行分压之前，进行滤波。

进一步地，滤波电路包括电容C101、电容C102、分压电阻R101、分压电阻R102，其中，电容C101的正极连接至开关电源母线正极，电容C101的负极通过第三节点与电容C102的正极连接，电容C102的负极连接至开关电源母线负极，电阻R101的第一端连接至开关电源母线正极，电阻R101的第二端分别与第三节点、电阻R102的第一端连接，电阻R102的第二端连接至开关电源母线负极。

进一步地，电容C101、电容C102为电解电容。

进一步地，开关电源母线过压保护电路还包括：限流电阻R100，设置于输入电源电路和整流电路之间，用于对整流电路进行限流保护。

在本实用新型中，提供了一种可对开关电源母线进行过压保护的电路，在该电路中设置分压电路配合开关控制电路，分压电路对输入电源电路提供的电源电压进行分压，并将分压后的电压作为控制信号发送至开关控制电路，开关控制电路根据控制信号判断是否过压以及在判定过压时进行过压保护。本实用新型电路可以解决现有技术中开关电源输入电压过高可能导致开关电源相关元器件损坏的问题，提高开关电源可靠性。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的开关电源母线过压保护电路的一种可选的结构框图；以及

图2是根据本实用新型实施例的开关电源母线过压保护电路的一种电路结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

下面结合附图对本实用新型提供的开关电源母线过压保护电路进行说明。

图1示出本实用新型开关电源母线过压保护电路的一种可选的结构框图，如图1所示，该开关电源母线过压保护电路可以包括：

输入电源电路10，用于提供输入电源电压；

分压电路20，与输入电源电路10连接，用于对输入电源电路10提供的电源电压进行分压，并将分压后的电压作为控制信号发送至开关控制电路30；

开关控制电路30，与分压电路20连接，用于根据分压电路20的控制信号控制开关电源母线的接入与否，以进行开关电源母线的过压保护。

在上述优选的实施方式中，提供了一种可对开关电源母线进行过压保护的电路，在该电路中设置分压电路配合开关控制电路，分压电路对输入电源电路提供的电源电压进行分压，并将分压后的电压作为控制信号发送至开关控制电路，开关控制电路根据控制信号判断是否过压以及在判定过压时进行过压保护。本实用新型电路可以解决开关电源输入电压过高可能导致开关电源相关元器件损坏的问题，提高开关电源可靠性。

具体实现时，图2示出一种优选的电路结构图，如图2所示，分压电路包括：第一分压电路和第二分压电路，开关控制电路包括TL431芯片以及继电器，其中，第一分压电路分别与输入电源电路、TL431芯片连接，用于并将分压后的电压作为控制信号发送至TL431芯片的控制端；第二分压电路分别与输入电源电路、TL431芯片以及继电器连接，用于对输入电源电路提供的电源电压进行分压，并在TL431芯片导通时将分压后的电压作为控制信号发送至继电器，以使继电器控制开关电源母线的接入与否。

上述提供的优选实施方式中，利用TL431的特性，当控制极引脚电压低于2.5V，则TL431不导通，当控制器引脚电压高于2.5V，则TL431导通，利用此特性来控制常闭继电器，从而实现可靠保护。并且，因为TL431不需要稳定电源供电，所以该电路具有结构简单、器件少、成本低、可靠性高的优点。

作为一种可替代的实施方式，也可以将TL431替换为比较器，通过比较选择的方式控制导通与否，进而结合继电器实现对开关电源的保护。

在一个可选的实施方式中，如图2所示，第一分压电路包括串联的电阻R103和电阻R104，其中，电阻R103的第一端连接至开关电源母线正极P，电阻R103的第二端通过第一节点与电阻R104的第一端连接，电阻R104的第二端连接至开关电源母线负极N，第一节点与TL431芯片的控制端连接。

在上述实施方式中，R103、R104的作用就是分压，为TL431提供一个2.5V控制信号，当母线电压低于一定值，R103、R104的分压就小于2.5V，TL431不工作，当母线电压高于一定值，R103、R104的分压就大于2.5V，TL431开始导通。

在一个可选的实施方式中，第二分压电路包括串联的电阻R105和电阻R106，其中，电阻R105的第一端连接至开关电源母线正极，电阻R105的第二端通过第二节点与电阻R106的第一端连接，电阻R106的第二端连接至开关电源母线负极，第二节点与继电器线圈第一端连接，TL431芯片的第一端与继电器线圈第二端连接，TL431芯片的第二端连接至开关电源母线负极。

在上述实施方式中，R105、R106的作用也是分压，当母线电压高于一定值时，R105、R106分压得到电压，(例如，R105、R106分压得到12V电)用于控制继电器的开通。

在图2中，K101为常闭继电器，开关电源正常工作时是闭合的，当出现过压，K101将断开，切断母线电压，保护后级电路。在图2中，U101为TL431，当控制信号小于2.5V，TL431截止，当控制信号大于2.5V时,TL431导通。

如图2所示，开关电源母线过压保护电路还包括：整流电路，设置于输入电源电路和分压电路之间，用于在分压电路对输入电源电路提供的电源电压进行分压之前，进行整流。具体实现时，整流电路为二极管D101、D102、D103、D104组成的单相整流桥，用于给输入电源电路火线L、零线N进行整流。

优选地，还包括：滤波电路，设置于整流电路和分压电路之间，用于在分压电路对输入电源电路提供的电源电压进行分压之前，进行滤波。具体实现时，滤波电路包括电容C101、电容C102、分压电阻R101、分压电阻R102，其中，电容C101的正极连接至开关电源母线正极，电容C101的负极通过第三节点与电容C102的正极连接，电容C102的负极连接至开关电源母线负极，电阻R101的第一端连接至开关电源母线正极，电阻R101的第二端分别与第三节点、电阻R102的第一端连接，电阻R102的第二端连接至开关电源母线负极。其中，优选地，电容C101、电容C102为电解电容。

整流后经过C101、C102，在C101、C102上面会得到稳定的直流电压，之所以选择使用两个电容C101、C102串联，主要的目的就是为了分压，因为如果L、N之间的电压是380VDC，经过整流桥后的直流电压就是540VDC，如果只使用一个电解电容，肯定会损坏(因为电解电容耐压最高是450VDC，如果540VDC电压加在上面，电容会击穿而鼓包，导致损坏)，所以将C101、C102串联使用进行分压，则C101和C102上面的电压就是270VDC，远小于电解电容的耐压450VDC，因此可以起到保护作用。

此外，R101、R102的作用是保证C101、C102可以可靠分压，如果没有R101、R102，因为每个电解电容的ESR(等效串联电阻)都是不一样的，所以C101、C102上面的电压也就不相等，为保证C101、C102彻底均压，所以需要增加R101、R102。

在另一个可选的实施方式中，开关电源母线过压保护电路还包括：限流电阻R100，设置于输入电源电路和整流电路之间，用于对整流电路进行限流保护。具体来说，如图2所示，电阻R100为限流电阻，因为L、N刚上电时，C101、C102相当于短路状态，因此需要增加R100进行限流，防止二极管D101、D102、D103、D104因过流而损坏。

在对上述元器件的选取时，优选地，R100为限流电阻，选用时应该注意其阻值、耐压、功率；D101、D102、D103、D104为工频整流用二极管，选用时应该注意正向电流和反向耐压；C101、C102用于储能、滤波，选用时注意耐压和容值；R101、R102、R103、R104、R105、R106用于分压，选用时注意电阻的功率和耐压；K101为继电器，选用时注意选择常闭继电器，注意其吸合电压、释放电压、通流能力；U101为TL431，使用时注意导通电流。

下面对本实用新型提供的上述电路的工作原理进行具体的说明，以便更好的理解本实用新型的各个实施方式：

本实用新型三相输入电压缺相检测保护电路工作过程如下：

当L、N之间电压是220VAC时，经过整流桥，C101、C102两端的电压将是310VDC，此时经过R103、R104分压得到的电压将远小于2.5V，即U101(TL431)不导通，继电器K101线圈没有回路，所以常闭继电器不会动作，继电器还是保持吸合状态，所以此时开关电源可以正常工作。

当L、N之间电压升高，比如L、N之间的电压是380VAC，经过整流桥，C101、C102两端的电压将是540VDC，因为C101、C102串联进行分压，每个电容两端实际的电压是270VDC，远小450VDC的耐压，所以电解电容不会损坏，可以正常工作；当C101、C102两端电压达到540VDC，经过R103、R104分压，在R104电阻上的电压将超过2.5V，此时U101将会开通，另外经过R105、R106分压，在R106电阻上的电压有12V，此时12V经过继电器线圈，而且U101此时也处于导通状态，所以继电器线圈将会得电，常闭继电器将会断开触点，所以继电器后端P、N之间将没有电压，可以彻底的将后级电路断开，起到保护作用。

当母线电压重新恢复到正常以后，R103、R104分压后的电压将小于2.5V，U101不导通，从而继电器线圈没有回路，常闭继电器重新吸合，为后级电路继续提供电压，开关电源可以重新恢复正常工作。

从以上描述中可以看出，在本实用新型的实施例中提供了一种可对开关电源母线进行过压保护的电路，在该电路中设置分压电路配合开关控制电路，分压电路对输入电源电路提供的电源电压进行分压，并将分压后的电压作为控制信号发送至开关控制电路，开关控制电路根据控制信号判断是否过压以及在判定过压时进行过压保护。本实用新型电路可以解决开关电源输入电压过高可能导致开关电源相关元器件损坏的问题，提高开关电源可靠性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未实用新型的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种开关电源母线过压保护电路，其特征在于，包括：

输入电源电路，用于提供输入电源电压；

分压电路，与所述输入电源电路连接，用于对所述输入电源电路提供的电源电压进行分压，并将分压后的电压作为控制信号发送至开关控制电路；

所述开关控制电路，与所述分压电路连接，用于根据所述分压电路的控制信号控制开关电源母线的接入与否，以进行开关电源母线的过压保护。

2.根据权利要求1所述的开关电源母线过压保护电路，其特征在于，所述分压电路包括：第一分压电路和第二分压电路，所述开关控制电路包括TL431芯片以及继电器，其中，

所述第一分压电路分别与所述输入电源电路、所述TL431芯片连接，用于并将分压后的电压作为控制信号发送至所述TL431芯片的控制端；

所述第二分压电路分别与所述输入电源电路、所述TL431芯片以及所述继电器连接，用于对所述输入电源电路提供的电源电压进行分压，并在所述TL431芯片导通时将分压后的电压作为控制信号发送至所述继电器，以使所述继电器控制开关电源母线的接入与否。

3.根据权利要求2所述的开关电源母线过压保护电路，其特征在于，所述第一分压电路包括串联的电阻R103和电阻R104，其中，所述电阻R103的第一端连接至开关电源母线正极，所述电阻R103的第二端通过第一节点与所述电阻R104的第一端连接，所述电阻R104的第二端连接至开关电源母线负极，所述第一节点与所述TL431芯片的控制端连接。

4.根据权利要求3所述的开关电源母线过压保护电路，其特征在于，所述第二分压电路包括串联的电阻R105和电阻R106，其中，所述电阻R105的第一端连接至开关电源母线正极，所述电阻R105的第二端通过第二节点与所述电阻R106的第一端连接，所述电阻R106的第二端连接至开关电源母线负极，所述第二节点与所述继电器线圈第一端连接，所述TL431芯片的第一端与所述继电器线圈第二端连接，所述TL431芯片的第二端连接至开关电源母线负极。

5.根据权利要求1或2所述的开关电源母线过压保护电路，其特征在于，还包括：

整流电路，设置于所述输入电源电路和所述分压电路之间，用于在所述分压电路对所述输入电源电路提供的电源电压进行分压之前，进行整流。

6.根据权利要求5所述的开关电源母线过压保护电路，其特征在于，所述整流电路包括二极管D101、D102、D103、D104组成的单相整流桥。

7.根据权利要求5所述的开关电源母线过压保护电路，其特征在于，还包括：

滤波电路，设置于所述整流电路和所述分压电路之间，用于在所述分压电路对所述输入电源电路提供的电源电压进行分压之前，进行滤波。

8.根据权利要求7所述的开关电源母线过压保护电路，其特征在于，所述滤波电路包括电容C101、电容C102、分压电阻R101、分压电阻R102，其中，所述电容C101的正极连接至开关电源母线正极，所述电容C101的负极通过第三节点与所述电容C102的正极连接，所述电容C102的负极连接至开关电源母线负极，所述电阻R101的第一端连接至开关电源母线正极，所述电阻R101的第二端分别与所述第三节点、所述电阻R102的第一端连接，所述电阻R102的第二端连接至开关电源母线负极。

9.根据权利要求8所述的开关电源母线过压保护电路，其特征在于，所述电容C101、电容C102为电解电容。

10.根据权利要求5所述的开关电源母线过压保护电路，其特征在于，还包括：

限流电阻R100，设置于所述输入电源电路和所述整流电路之间，用于对所述整流电路进行限流保护。