CN209029914U - 一种开关电源欠压保护电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种开关电源欠压保护电路及开关电源，所述开关电源欠压保护电路包括整流桥、分压单元、第一二极管以及开关控制单元，所述整流桥的交流侧用于接入交流电，所述第一二极管的阴极经所述分压单元与所述整流桥的直流侧正极相连，其阳极与所述开关控制单元的输入端相连；所述开关控制单元接收低电平信号后，输出一低电平信号，以使开关电源停止运行；所述开关控制单元接收高电平信号后，输出一高电平信号，以使开关电源运行。所述开关电源欠压保护电路可在开关电源的输入电压欠压时保护开关电源中的元件，提高了开关电源的稳定性和使用寿命；且电路结构简单，节约了成本。

Description

一种开关电源欠压保护电路及开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种开关电源欠压保护电路及开关电源。

背景技术

开关电源在实际应用中常因使用环境的异常而有不同程度的损坏，输入欠压是其中一种较常见的破坏因素。输入欠压会导致电源内部出现控制环路不稳定、功率器件过热、磁性器件饱和等异常情况，容易引起电源损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种开关电源欠压保护电路，以解决开关电源输入欠压易损坏开关电源的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种开关电源欠压保护电路，包括整流桥、分压单元、第一二极管以及开关控制单元，其中：

所述整流桥的交流侧接入交流电，所述第一二极管的阴极经所述分压单元与所述整流桥的直流侧正极相连，其阳极与所述开关控制单元的输入端相连；

所述开关控制单元接收低电平信号后，输出一低电平信号，以使开关电源停止运行；所述开关控制单元接收高电平信号后，输出一高电平信号，以使开关电源运行。

进一步的，所述分压单元包括第六电阻和第七电阻，所述整流桥的直流侧正极依次经所述第六电阻、所述第七电阻接地，所述第六电阻、所述第七电阻的公共端与所述第一二极管的阴极相连。

进一步的，所述开关控制单元包括第一三极管、第二三极管、第二电阻和第三电阻，所述第一二极管的阳极经所述第二电阻接地，所述第一二极管、所述第二电阻的公共端与所述第一三极管的基级相连；所述第一三极管的发射极接地，其集电极经所述第三电阻与所述整流桥的直流侧正极相连，其集电极、所述第三电阻的公共端与所述第二三极管的基级相连；所述第二三极管的发射极接地。

进一步的，所述开关控制单元还包括第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述第一三极管的集电极相连，其阳极接地。

进一步的，所述开关控制单元还包括第一电阻和第七二极管，所述第一二极管、所述第二电阻的公共端依次经所述第一电阻、所述第七二极管与所述第二三极管的集电极相连。

进一步的，所述开关控制单元还包括第三二极管和第四二极管，所述第三二极管的阳极与所述第一三极管的基级相连，其阴极与所述第一三极管的集电极相连；所述第四二极管的阳极与所述第二三极管的基级相连，其阴极与所述第二三极管的集电极相连。

进一步的，所述开关控制单元还包括第八二极管，所述第八二极管的阴极与所述第二三极管的集电极相连，其阳极为所述开关控制单元的输出端。

进一步的，所述开关控制单元还包括第五二极管和第六二极管，所述第五二极管的阳极与所述第一三极管的发射极相连，其阴极接地；所述第六二极管的阳极与所述第二三极管的发射极相连，其阴极接地。

进一步的，所述开关控制单元还包括第四电阻和第五电阻，所述第一二极管、所述第二电阻的公共端经所述第四电阻与所述第一三极管的基级相连，所述第一三极管的集电极、所述第三电阻的公共端经所述第五电阻与所述第二三极管的基级相连。

相对于现有技术，本实用新型所述的开关电源欠压保护电路具有以下优势：

本实用新型所述的开关电源欠压保护电路中，当开关电源的输入欠压时，第一二极管截止，开关控制单元接收低电平信号后，输出一低电平信号，以使开关电源停止运行，从而保护了开关电源中的元件，提高了开关电源的稳定性和使用寿命；且电路结构简单，无需额外的辅助电源，节约了成本。

本实用新型的另一目的在于提供一种开关电源，以解决开关电源输入欠压易损坏开关电源的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种开关电源，包括上述任一所述的开关电源欠压保护电路。

所述开关电源与上述开关电源欠压保护电路相对于现有技术所具有的优势类似，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的开关电源欠压保护电路的一种电路图；

图2为本实用新型实施例所述的开关电源欠压保护电路的另一种电路图；

图3为本实用新型实施例所述的开关电源欠压保护电路的另一种电路图。

附图标记说明：

10-分压单元，20-开关控制单元，IC-控制芯片，Q1-第一三极管，Q2-第二三极管，ZD1-第一二极管，ZD2-第二二极管，D3-第三二极管，D4-第四二极管，D5-第五二极管，D6-第六二极管，D7-第七二极管，D8-第八二极管，R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻，R5-第五电阻，R6-第六电阻，R7-第七电阻，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，C5-第五电容。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1所示，其为本实施例中开关电源欠压保护电路的电路图；其中，所述开关电源欠压保护电路包括整流桥DB1、分压单元10、第一二极管ZD1以及开关控制单元20，其中：

所述整流桥DB1的交流侧接入交流电，所述第一二极管ZD1的阴极经所述分压单元10与所述整流桥DB1的直流侧正极相连，其阳极与所述开关控制单元20的输入端相连；

所述开关控制单元20接收低电平信号后，输出一低电平信号，以使开关电源停止运行；所述开关控制单元20接收高电平信号后，输出一高电平信号，以使开关电源运行。

开关电源的输入电压为接入的高压交流电，由于高压交流电难以检测，整流桥DB1用于将高压交流电转化为高压直流电，高压直流电经分压单元10分压后转化为低压直流电传送至第一二极管ZD1。开关电源中预先设置了开关电源输入电压的欠压阈值和欠压阈值对应的整流桥DB1输出电压的欠压保护值，当开关电源输入电压低于欠压阈值时，整流桥DB1的输出电压低于欠压保护值。第一二极管ZD1为反向击穿二极管，当其反向接入电路时，其反向电压高于其击穿电压时导通，其反向电压低于其击穿电压时截止。第一二极管ZD1的参数设置为：整流桥DB1的输出电压低于欠压保护值时，整流桥DB1的输出电压经分压单元10分压后的电压低于第一二极管ZD1的反向击穿电压。本实施例中，开关电源输入电压低于欠压阈值时，代表开关电源输入欠压，第一二极管ZD1截止，拉低开关控制单元20输入端的电压，开关控制单元20接收低电平信号后，输出一低电平信号，以使开关电源停止运行；开关电源输入电压高于欠压阈值时，第一二极管ZD1导通，整流桥DB1的输出电压经分压单元10分压后的电压输送至开关控制单元20的输入端，开关控制单元20接收高电平信号后，输出一高电平信号，以使开关电源运行。

这样，本实施例中的开关电源欠压保护电路可在开关电源的输入欠压时控制开关电源停止运行，避免输入欠压引起开关电源的损坏，保护了开关电源中的元件，提高了开关电源的稳定性和使用寿命。

进一步的，所述开关电源包括控制芯片IC，控制芯片IC的输出补偿脚与开关控制单元20的输出端相连，控制芯片IC用来控制开关电源的运行状态。控制芯片IC的输出补偿脚为高电平时，开关电源正常运行，控制芯片IC的输出补偿脚为低电平时，开关电源停止运行。这样，当开关控制单元20输出一高电平信号至控制芯片IC，开关电源正常运行；当开关控制单元20输出一低电平信号至控制芯片IC，拉低控制芯片IC的输出补偿脚的电位，开关电源停止运行。

进一步的，本实施例中优选第一二极管ZD1为稳压二极管，稳压二极管导通时，其两端电压保持不变，起到稳定电压的作用，提高了电路的稳定性。

实施例2

如上述所述的开关电源欠压保护电路，本实施例与其不同之处在于，结合图1所示，所述分压单元10包括第六电阻R6和第七电阻R7，所述整流桥DB1的直流侧正极依次经所述第六电阻R6、所述第七电阻R7接地，所述第六电阻R6、所述第七电阻R7的公共端与所述第一二极管ZD1的阴极相连。

其中，第六电阻R6、第七电阻R7的公共端作为分压单元10的输出端。

这样，本实施例中的分压单元10可将整流桥DB1输出的高压直流电转化为低压直流电，为第一二极管ZD1提供安全电压，且分压单元10的结构简单，成本较低，进而降低了开关电源欠压保护电路的成本。

进一步的，如图2所示，所述分压单元10还包括第五电容C5，所述第六电阻R6、所述第七电阻R7的公共端经所述第五电容C5接地。第五电容C5对流经第一二极管ZD1的电压进行滤波，获得更加稳定的电压，使电路工作更加稳定。

实施例3

如上述所述的开关电源欠压保护电路，本实施例与其不同之处在于，结合图2所示，所述开关控制单元20包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第一二极管ZD1的阳极经所述第二电阻R2接地，所述第一二极管ZD1、所述第二电阻R2的公共端与所述第一三极管Q1的基级相连；所述第一三极管Q1的发射极接地，其集电极经所述第三电阻R3与所述整流桥DB1的直流侧正极相连，其集电极、所述第三电阻R3的公共端与所述第二三极管Q2的基级相连；所述第二三极管Q2的发射极接地。

其中，第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管。第一二极管ZD1、第二电阻R2的公共端通过导线直接与第一三极管Q1的基级相连，第一三极管Q1的集电极、第三电阻R3的公共端通过导线直接与第二三极管Q2的基级相连，第一三极管Q1和第二三极管Q2的发射极均通过导线直接接地。

本实施例中，当开关电源的输入电压高于电压阈值时，第一二极管ZD1导通，分压单元10的输出电压经第一二极管ZD1稳压和第二电阻R2分压后输送至第一三极管Q1的基级，第一三极管Q1导通，从而第二三极管Q2的基级接地。第一三极管Q1的导通拉低了第二三极管Q2基级的电位，第二三极管Q2关断，第二三极管Q2集电极的电位为高电平，从而开关控制单元20输出一高电平，开关电源正常运行。当开关电源的输入欠压时，第一二极管ZD1截止，第二电阻R2两端无电压，第一三极管Q1的基级电位为低电平，第一三极管Q1关断，开关电源的输入电压经第三电阻R3输送一高电平至第二三极管Q2的基级，第二三极管Q2导通，拉低第二三极管Q2集电极的电位，从而开关控制单元20输出一低电平，开关电源停止运行。其中，第三电阻R3均为限流电阻，防止电路中的电流过高烧毁元器件。

这样，当开关电源输入欠压时，本实施例中的开关电源欠压保护电路可及时控制开关电源停止运行，避免输入欠压引起开关电源的损坏，保护了开关电源中的元件，提高了开关电源的稳定性和使用寿命。且现有的开关电源欠压保护电路大都用运算放大器来搭建，由于运算放大器供电需要额外的辅助电源，此类电路一般比较复杂，成本较高，本实施中的开关电源欠压保护电路无需额外的辅助电源，电路结构简单，节约了成本。

进一步的，如图2所示，所述开关控制单元20还包括第二二极管ZD2，所述第二二极管ZD2的阴极与所述第一三极管Q1的集电极相连，其阳极接地。第二二极管ZD2为稳压二极管，对第一三极管Q1进行保护钳位，防止反向高压击穿第一三极管Q1。

进一步的，如图2所示，所述开关控制单元20还包括第一电阻R1和第七二极管D7，所述第一二极管ZD1、所述第二电阻R2的公共端依次经所述第一电阻R1、所述第七二极管D7与所述第二三极管Q2的集电极相连。第一电阻R1和第七二极管D7组成的支路避免了第二三极管Q2集电极的悬空，减少了干扰。第七二极管D7为单向续流二极管，可防止电流倒灌。

进一步的，如图2所示，所述开关控制单元20还包括第八二极管D8，所述第八二极管D8的阴极与所述第二三极管Q2的集电极相连，其阳极为开关控制单元20的输出端。第八二极管D8为单向续流二极管，起到隔离开关电源其他电路与开关控制单元20的作用，提高电路的稳定性，第八二极管D8还可防止第二三极管Q2集电极的电流倒灌。

实施例4

如上述所述的开关电源欠压保护电路，本实施例与其不同之处在于，结合图2或图3所示，所述开关控制单元20还包括第五二极管D5和第六二极管D6，所述第五二极管D5的阳极与所述第一三极管Q1的发射极相连，其阴极接地；所述第六二极管D6的阳极与所述第二三极管Q2的发射极相连，其阴极接地。

其中，第五二极管D5为绿色发光二极管，第六二极管D6为红色发光二极管。第一三极管Q1的发射极与地之间连接有第五二极管D5，代替上述实施例中的导线连接；第二三极管Q2的发射极与地之间连接有第六二极管D6，代替上述实施例中的导线连接。当开关电源正常工作时，第一三极管Q1导通，第五二极管D3发出绿光，显示开关电源的正常状态；输入欠压时，第六二极管D6发出红光，对开关电源的异常状态发出警告信号。

这样，本实施例中的开关电源欠压保护电路有利于观察开关电源的工作状态，可在开关电源的输入欠压发出警告信号，便于直接发现开关电源的异常状态，有利于及时对开关电源进行二次保护(例如及时检查开关电源)，提高保护开关电源的效果。

实施例5

如上述所述的开关电源欠压保护电路，本实施例与其不同之处在于，结合图2所示，所述开关控制单元20还包括第三二极管D3和第四二极管D4，所述第三二极管D3的阳极与所述第一三极管Q1的基级相连，其阴极与所述第一三极管Q1的集电极相连；所述第四二极管D4的阳极与所述第二三极管Q2的基级相连，其阴极与所述第二三极管Q2的集电极相连。

其中，第三二极管D3和第四二极管D4均为肖特基二极管。由于肖特基二极管的电压降比三极管的导通压降小，所以当三极管导通后大部分的基级电流会经肖特基二极管和三极管到地，流到三极管基级的电流小，积累起来的电荷少，当三极管关断时需要卸放的电荷少，三极管的关断速度更快。

这样，本实施例中的开关电源欠压保护电路在输入欠压时对开关电源的保护速度更快；在输入正常时可使开关电源更快的恢复工作。

实施例6

如上述所述的开关电源欠压保护电路，本实施例与其不同之处在于，结合图3所示，所述开关控制单元20还包括第四电阻R4和第五电阻R5，所述第一二极管ZD1、所述第二电阻R2的公共端经所述第四电阻R4与所述第一三极管Q1的基级相连，所述第一三极管Q1的集电极、所述第三电阻R3的公共端经所述第五电阻R5与所述第二三极管Q2的基级相连。

其中，第一电阻R1、第二电阻R2的公共端与所述第一三极管Q1的基级之间连接有第四电阻R4，代替上述实施例中的导线连接；第一三极管Q1的集电极、第三电阻R3的公共端与第二三极管Q2的基级之间连接有第五电阻R5，代替上述实施例中的导线连接。

这样，第四电阻R4和第五电阻R5均作为限流电阻，避免流入三极管基级的电流过大而烧毁三极管。

进一步的，如图3所示，所述开关控制单元20还包括第一电容C1和第二电容C2，所述第四电阻R4的一端经所述第一电容C1与其另一端相连，所述第五电阻R5的一端经所述第二电容C2与其另一端相连。

当第一三极管Q1或第二三极管Q2的基级电压由低电平向高电平跳变时，第一电容C1或第二电容C2瞬间短路，为三极管快速提供基极电流，加速了三极管的导通。当第一三极管Q1或第二三极管Q2的基级电压由高电平向低电平跳变时，第一电容C1或第二电容C2也瞬间短路，为卸放三极管基极的电荷提供一条低阻通道，加速了三极管的关断。

这样，本实施例中的开关电源欠压保护电路在输入欠压时对开关电源的保护速度更快；在输入正常时可使开关电源更快的恢复工作。

进一步的，结合图2或图3所示，所述开关电源欠压保护电路还包括第三电容C3和第四电容C4，开关电源整流桥DB1的直流侧正极经所述第三电容C3接地，所述第四电容C4与所述第三电容C3并联。利用第三电容C3和第四电容C4的充放电特性，可将整流桥DB1输出的脉动直流转化为平滑的直流，同时过滤掉电路中残留的交流成分。需要说明的是，本实用新型中的开关电源欠压保护电路经过简单的连接变换后，第一三极管Q1和第二三极管Q2也可为PNP型三极管，也可为NPN型三极管、PNP型三极管的组合。第一三极管Q1和第二三极管Q2的选型不同所导致的电路结构的改变与本实施例中电路并无实质上的区别。

实施例7

本实施例提供一种开关电源，包括上述任一实施例所述的开关电源欠压保护电路。所述开关电源可在开关电源的输入欠压时自我控制停止运行，避免输入欠压引起开关电源的损坏，保护了开关电源中的元件，提高了开关电源的稳定性和使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电源欠压保护电路，其特征在于，包括整流桥(DB1)、分压单元(10)、第一二极管(ZD1)以及开关控制单元(20)，其中：

所述整流桥(DB1)的交流侧用于接入交流电，所述第一二极管(ZD1)的阴极经所述分压单元(10)与所述整流桥(DB1)的直流侧正极相连，其阳极与所述开关控制单元(20)的输入端相连；

所述开关控制单元(20)接收低电平信号后，输出一低电平信号，以使开关电源停止运行；所述开关控制单元(20)接收高电平信号后，输出一高电平信号，以使开关电源运行。

2.根据权利要求1所述的开关电源欠压保护电路，其特征在于，所述分压单元(10)包括第六电阻(R6)和第七电阻(R7)，所述整流桥(DB1)的直流侧正极依次经所述第六电阻(R6)、所述第七电阻(R7)接地，所述第六电阻(R6)、所述第七电阻(R7)的公共端与所述第一二极管(ZD1)的阴极相连。

3.根据权利要求1所述的开关电源欠压保护电路，其特征在于，所述开关控制单元(20)包括第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，所述第一二极管(ZD1)的阳极经所述第二电阻(R2)接地，所述第一二极管(ZD1)、所述第二电阻(R2)的公共端与所述第一三极管(Q1)的基级相连；所述第一三极管(Q1)的发射极接地，其集电极经所述第三电阻(R3)与所述整流桥(DB1)的直流侧正极相连，其集电极、所述第三电阻(R3)的公共端与所述第二三极管(Q2)的基级相连；所述第二三极管(Q2)的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的开关电源欠压保护电路，其特征在于，所述开关控制单元(20)还包括第二二极管(ZD2)，所述第二二极管(ZD2)的阴极与所述第一三极管(Q1)的集电极相连，其阳极接地。

5.根据权利要求3所述的开关电源欠压保护电路，其特征在于，所述开关控制单元(20)还包括第一电阻(R1)和第七二极管(D7)，所述第一二极管(ZD1)、所述第二电阻(R2)的公共端依次经所述第一电阻(R1)、所述第七二极管(D7)与所述第二三极管(Q2)的集电极相连。

6.根据权利要求3所述的开关电源欠压保护电路，其特征在于，所述开关控制单元(20)还包括第三二极管(D3)和第四二极管(D4)，所述第三二极管(D3)的阳极与所述第一三极管(Q1)的基级相连，其阴极与所述第一三极管(Q1)的集电极相连；所述第四二极管(D4)的阳极与所述第二三极管(Q2)的基级相连，其阴极与所述第二三极管(Q2)的集电极相连。

7.根据权利要求3所述的开关电源欠压保护电路，其特征在于，所述开关控制单元(20)还包括第八二极管(D8)，所述第八二极管(D8)的阴极与所述第二三极管(Q2)的集电极相连，其阳极为所述开关控制单元(20)的输出端。

8.根据权利要求3所述的开关电源欠压保护电路，其特征在于，所述开关控制单元(20)还包括第五二极管(D5)和第六二极管(D6)，所述第五二极管(D5)的阳极与所述第一三极管(Q1)的发射极相连，其阴极接地；所述第六二极管(D6)的阳极与所述第二三极管(Q2)的发射极相连，其阴极接地。

9.根据权利要求3-8任一所述的开关电源欠压保护电路，其特征在于，所述开关控制单元(20)还包括第四电阻(R4)和第五电阻(R5)，所述第一二极管(ZD1)、所述第二电阻(R2)的公共端经所述第四电阻(R4)与所述第一三极管(Q1)的基级相连，所述第一三极管(Q1)的集电极、所述第三电阻(R3)的公共端经所述第五电阻(R5)与所述第二三极管(Q2)的基级相连。

10.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的开关电源欠压保护电路。