CN209150995U - 反激式开关电源及其欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种反激式开关电源及其欠压保护电路。其中，该欠压保护电路采用：第一电平翻转电路翻转输入电压，并将翻转得到的第一翻转电压提供给第二电平翻转电路，其中，输入电压为母线电压或者母线电压的分压电压；第二电平翻转电路翻转第一翻转电压，并将翻转得到的第二翻转电压提供给反激式开关电源的控制芯片的软启动引脚，其中，第二翻转电压与反激式开关电源的负极输出端的电势相等。通过本实用新型，解决了反激式开关电源的控制芯片受到母线电容的影响而频繁重启的问题，避免了反激式开关电源的频繁重启。

Description

反激式开关电源及其欠压保护电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，具体而言，涉及一种反激式开关电源及其欠压保护电路。

背景技术

在反激式开关电源中选用的开关电源控制芯片没有检测母线电压的功能，即无母线电压欠压保护功能。图1是根据相关技术的无欠压保护功能的开关电源母线电路结构示意图。在图1中涉及反激式开关电源的部分仅示出了其控制芯片及相关的外围电路。如图1所示，当开关电源供电掉电后，母线电容上有残余电压，会给开关电源控制芯片VIN引脚电容充电，当达到启动电压后会引起控制芯片重启开关电源工作，使开关电源的输出端有电压输出；上述过程循环发生，导致开关电源频繁重启。

针对反激式开关电源的控制芯片受到母线电容的影响而频繁重启的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型提供了一种反激式开关电源及其欠压保护电路，以至少解决相关技术中反激式开关电源的控制芯片受到母线电容的影响而频繁重启的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种反激式开关电源的欠压保护电路，所述欠压保护电路包括：第一电平翻转电路和第二电平翻转电路，其中，

所述第一电平翻转电路，用于翻转输入电压，并将翻转得到的第一翻转电压提供给所述第二电平翻转电路，其中，所述输入电压为母线电压或者所述母线电压的分压电压；

所述第二电平翻转电路，用于翻转所述第一翻转电压，并将翻转得到的第二翻转电压提供给反激式开关电源的控制芯片的软启动引脚，其中，所述第二翻转电压与所述反激式开关电源的负极输出端的电势相等。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种反激式开关电源，所述反激式开关电源包括如第一方面所述的欠压保护电路。

通过本实用新型实施例提供的反激式开关电源及其欠压保护电路，采用第一电平翻转电路翻转输入电压，并将翻转得到的第一翻转电压提供给第二电平翻转电路，其中，输入电压为母线电压或者母线电压的分压电压；第二电平翻转电路翻转第一翻转电压，并将翻转得到的第二翻转电压提供给反激式开关电源的控制芯片的软启动引脚，其中，第二翻转电压与反激式开关电源的负极输出端的电势相等的方式，解决了反激式开关电源的控制芯片受到母线电容的影响而频繁重启的问题，避免了反激式开关电源的频繁重启。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，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是根据相关技术的无欠压保护功能的开关电源母线电路结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的欠压保护电路的拓扑结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例的欠压保护电路的电路结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的具有欠压保护电路的开关电源母线电路结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实施例中提供了一种欠压保护电路，该欠压保护电路用于反激式开关电源，在不冲突的情况下，该欠压保护电路也可以用于其他的开关电源，图2是根据本实用新型实施例的欠压保护电路的拓扑结构示意图，如图2所示，该欠压保护电路包括：第一电平翻转电路1和第二电平翻转电路2，其中，

第一电平翻转电路1，用于翻转输入电压，并将翻转得到的第一翻转电压提供给第二电平翻转电路2，其中，输入电压为母线电压或者母线电压的分压电压；

第二电平翻转电路2，用于翻转第一翻转电压，并将翻转得到的第二翻转电压提供给反激式开关电源的控制芯片的软启动引脚，其中，第二翻转电压与反激式开关电源的负极输出端的电势相等。

通过上述的欠压保护电路，在母线电压欠压时，由两个电平翻转电路对母线电压或者母线电压的分压电压进行两次电平翻转，母线电压或者分压电压由低电平翻转为与反激式开关电源的负极输出端的电势相等的电压，该电压提供给反激式开关电源的控制芯片的软启动引脚后，软启动功能无法使能，则控制芯片不会重启，解决了反激式开关电源的控制芯片受到母线电容的影响而频繁重启的问题，避免了反激式开关电源的频繁重启。

在一般情况下反激式开关电源的负极输出端作为整个电路的参考点，又称为参考地。因此，在本实用新型实施例中也将与反激式开关电源的负极输出端的电势相等的电压称为参考地的电压。

可选地，欠压保护电路还包括：分压电路3，用于对母线电压进行分压，并将分压得到的分压电压作为输入电压提供给第一电平翻转电路1。一方面，在实际应用中，母线电压的电压等级较高，即使在母线欠压时，母线电压仍可能高于第一翻转电路的低电平输入电压，因此在母线电压的电压等级较高的情况下，需要对母线电压进行适当分压；另一方面，分压电路一般由三极管或者场效应管组成，太高的母线电压将会击穿三极管或者场效应管，因此，为了保障翻转电路的安全，在母线电压较高的情况下，也需要将翻转电路的输入限制在合适的范围内。分压电路3就是用于实现对母线电压进行分压的作用。

图3是根据本实用新型实施例的欠压保护电路的电路结构示意图，图4是根据本实用新型实施例的具有欠压保护电路的开关电源母线电路结构示意图。为了能够说明欠压保护电路在开关电源母线电路中所起到的作用，将依据图4对本实施例的欠压保护电路进行说明。

如图4所示，可选地，分压电路3包括：第一电阻R1和第二电阻R2，其中，第一电阻R1的一端与反激式开关电源的正极输出端(也就是母线的正极输入端BUS+)电性连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端电性连接，第二电阻R2的另一端与反激式开关电源的负极输出端(也就是母线的负极输入端BUS-)电性连接；分压电压为第一电阻R1和第二电阻R2的电性连接点上的电压。第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值根据实际需要选取，并且，均可以通过多个电阻的串联、并联或者串并联的方式组成上述的第一电阻R1和第二电阻R2，以达到第一电阻R1和第二电阻R2的阻值要求。

可选地，第一电平翻转电路1包括：第一三极管Q1，第一三极管Q1的基极与母线电压或者分压电压的等势点电性连接；第一三极管Q1的集电极与第一翻转电压的等势点电性连接；第一三极管Q1的发射极与反激式开关电源的负极输出端电性连接。

可选地，第二电平翻转电路2包括：正极性电源+Vcc、限流电阻R3、第二三极管Q2，其中，限流电阻R3的一端与正极性电源+Vcc电性连接，限流电阻R3的另一端与第一翻转电压的等势点电性连接；第二三极管Q2的基极与第一翻转电压的等势点电性连接，第二三极管Q2的集电极与第二翻转电压的等势点电性连接，第二三极管Q2的发射极与反激式开关电源的负极输出端电性连接；第二翻转电压的等势点与反激式开关电源的控制芯片的软启动引脚SS电性连接。较优地，在母线电压为0时，上述的正极性电源+Vcc的电压也为0。

可选地，正极性电源+Vcc为反激式开关电源的控制芯片的正极性电源，当控制芯片的VIN引脚电压为0时，控制芯片的正极性电源也为0，即图4中+Vcc引脚的电压为0。

在本实施例中还提供了一种反激式开关电源，该反激式开关电源包括上述的欠压保护电路。关于欠压保护电路的电路结构，在上述实施例中已经进行过说明的不再赘述。

下面将结合图4对欠压保护电路的工作过程进行说明。

参考图4，电容C2等效表示母线电容，C2接在开关电源直流母线BUS+、BUS-两端。当开关电源断电后，电容C2上有残余电压，泄放缓慢。电阻R1、R2串联连接在直流母线BUS+、BUS-两端，电阻R1可根据安规要求扩展为多个电阻串联连接。

电阻R2上的电压加在三极管Q1的基极和发射极，控制三极管Q1的开通和关断。电阻R3接在控制芯片+Vcc引脚和三极管Q1的集电极，起到限流作用。三极管Q2的基极接到三极管Q1的集电极，Q2的集电极接到控制芯片的软启动引脚(SS引脚)。控制芯片的VIN引脚接电容C1，电容C1与电阻R4、R5串联接到母线BUS+、BUS-上。

将欠压保护电路应用到开关电源中，是这样解决电源在断电后因母线电容残余电压频繁重启的问题的：

1、开关电源正常供电开启时，母线电容上电压正常建立；

2、开关电源正常断电时，母线电容如果放电完毕，控制芯片VIN引脚失电，+Vcc引脚电压为0，三极管Q2截止，控制芯片的软启动引脚SS置空，开关电源可以通过软启动引脚SS接收软启动信号而供电开启。

3、当母线电容上的电压小于欠压保护值时，电阻R3上的电压不足以使三极管Q1导通，此时三极管Q1的状态为截止状态，三极管Q2基极、发射极两端电压Vbe达到导通状态后，三极管Q2导通，将控制芯片的软启动引脚SS拉到参考地，控制芯片不启动；

4、当母线电容上的电压超过欠压保护值后，电阻R2上的电压会使三极管Q1导通，进而将三极管Q2基极拉到参考地，三极管Q2截止，控制芯片可正常启动工作。在此过程中，R4、R5、C1串联接在母线BUS+、BUS-上，电容C1上有电压缓慢建立，当此电压达到控制芯片启动电压后，控制芯片正常工作，开关电源正常启动工作。

举例如下：

假设开关电源正常工作时母线电容两端电压400V，设置的欠压保护值为200V。三极管Q1、Q2基极-发射极电压Vbe导通电压0.6V，计算选择电阻R1的阻值为10M欧姆，电阻R2的阻值为30k欧姆，选择电阻R3的阻值为200k欧姆。电容C1容值约为20uF，电阻R4+R5的阻值约为1M欧姆。控制芯片启动电压VIN约20V。在VIN引脚电压达到8V时，控制芯片内部+Vcc电压建立，约7V。

在开关电源启动时，母线电容C2两端电源逐渐建立，当小于200V时，电阻R2上的电压小于0.6V，三极管Q1截止；当电容C2两端电压大于200V时，电阻R2上的电压大于0.6V，三极管Q1导通，将三极管Q2基极电位拉到参考地，三极管Q2截止。在此过程中，电容C1上也会逐渐建立电压，当VIN引脚上电压达到20V时，控制芯片开启工作，电源正常启动工作。

当开关电源断电后，母线电容上残余电压小于200V时，电阻R2两端电压小于0.6V，三极管Q1截止，此时，三极管Q2基极-发射极电压Vbe受+Vcc的影响会导通，将控制芯片SS引脚拉到参考地，使控制芯片不启动工作，进而解决了无欠压保护功能的开关电源频繁重启问题。

综上所述，通过本实用新型的上述实施例和实施方式，其中的欠压保护电路由电阻和三极管组成，无有源器件，不需要在外部提供电源供电，电路结构简单；另外，将该电路接入原开关电源电路中，在电源供电断开后，能够实现控制芯片不重启，解决开关电源断电后输出频繁重启问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种反激式开关电源的欠压保护电路，其特征在于，所述欠压保护电路包括：第一电平翻转电路和第二电平翻转电路，其中，

所述第一电平翻转电路，用于翻转输入电压，并将翻转得到的第一翻转电压提供给所述第二电平翻转电路，其中，所述输入电压为母线电压或者所述母线电压的分压电压；

所述第二电平翻转电路，用于翻转所述第一翻转电压，并将翻转得到的第二翻转电压提供给反激式开关电源的控制芯片的软启动引脚，其中，所述第二翻转电压与所述反激式开关电源的负极输出端的电势相等。

2.根据权利要求1所述的反激式开关电源的欠压保护电路，其特征在于，所述欠压保护电路还包括：分压电路，用于对所述母线电压进行分压，并将分压得到的分压电压作为所述输入电压提供给所述第一电平翻转电路。

3.根据权利要求2所述的反激式开关电源的欠压保护电路，其特征在于，所述分压电路包括：第一电阻和第二电阻，其中，

所述第一电阻的一端与所述反激式开关电源的正极输出端电性连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端电性连接，所述第二电阻的另一端与所述反激式开关电源的负极输出端电性连接；

所述分压电压为所述第一电阻和所述第二电阻的电性连接点上的电压。

4.根据权利要求1所述的反激式开关电源的欠压保护电路，其特征在于，所述第一电平翻转电路包括：第一三极管，所述第一三极管的基极与所述母线电压或者所述分压电压的等势点电性连接；所述第一三极管的集电极与所述第一翻转电压的等势点电性连接；所述第一三极管的发射极与所述反激式开关电源的负极输出端电性连接。

5.根据权利要求1所述的反激式开关电源的欠压保护电路，其特征在于，所述第二电平翻转电路包括：正极性电源、限流电阻、第二三极管，其中，

所述限流电阻的一端与所述正极性电源电性连接，所述限流电阻的另一端与所述第一翻转电压的等势点电性连接；

所述第二三极管的基极与所述第一翻转电压的等势点电性连接，所述第二三极管的集电极与所述第二翻转电压的等势点电性连接，所述第二三极管的发射极与所述反激式开关电源的负极输出端电性连接；

所述第二翻转电压的等势点与所述反激式开关电源的控制芯片的软启动引脚电性连接。

6.根据权利要求5所述的反激式开关电源的欠压保护电路，其特征在于，所述正极性电源为所述反激式开关电源的控制芯片的正极性电源。

7.一种反激式开关电源，其特征在于，所述反激式开关电源包括如权利要求1至6中任一项所述的反激式开关电源的欠压保护。