CN209675928U - 一种保护电路及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种保护电路及设备，包括：采样模块，分别与功率模块和晶体管单元连接，用于采集功率模块的反馈信号，并输出至晶体管单元；晶体管单元，与光耦单元连接，用于根据接收到的反馈信号，生成光耦控制信号，并输出至光耦单元；光耦单元，与控制模块连接，用于根据接收到的光耦控制信号，生成保护信号，并输出至控制模块；控制模块，与功率模块连接，用于根据保护信号，控制功率模块的导通或关断。本实用新型实施例提供的技术方案，通过晶体管单元和光耦单元代替现有技术中的运算放大器，实现保护自锁的功能，解决了在开关电源输出高电压的情况下，保护电路动作后，开关电源不能正常开机的问题。

Description

一种保护电路及设备

技术领域

本实用新型实施例涉及电源保护术领域，尤其涉及一种保护电路及设备。

背景技术

开关电源的应用领域越来越广，对开关电源的可靠性要求也越来越高，输出过压、短路、压差等保护措施对开关电源的可靠性的作用不言而喻。输出过压、短路、压差等保护电路防止电源异常时损坏负载或者电源本身，保护电路的性能直接影响整个电源的可靠性。

目前常用的保护电路是由运算放大器、二极管和反馈电阻构成。由于开关电源的输出电压高，在输入电压掉电后，输出电压掉电慢，导致开关电源重新启动时，形成自锁，不能正常开机。

实用新型内容

本实用新型提供一种保护电路及设备，解决了在开关电源输出高电压的情况下，保护电路动作后，开关电源不能正常开机的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种保护电路，包括：保护模块、功率模块、控制模块和采样模块，所述保护模块包括晶体管单元和光耦单元，其中，

所述采样模块，分别与所述功率模块和所述晶体管单元连接，用于采集功率模块的反馈信号，并输出至所述晶体管单元；

所述晶体管单元，与所述光耦单元连接，用于根据接收到的反馈信号，生成光耦控制信号，并输出至所述光耦单元；

所述光耦单元，与所述控制模块连接，用于根据接收到的光耦控制信号，生成保护信号，并输出至所述控制模块；

所述控制模块，与所述功率模块连接，用于根据所述保护信号，控制所述功率模块的导通或关断。

进一步的，所述晶体管单元包括三端可调稳压器和第一晶体管；其中，

所述三端可调稳压器的第一端分别与所述第一晶体管的第一端和所述采样电路的第一端连接，所述三端可调稳压器的第二端分别与所述第一晶体管的第二端和所述光耦单元的第一端连接；

所述第一晶体管的第三端与电源模块第一端连接。

进一步的，所述光耦单元包括发光二极管、光敏晶体管、第一电阻、第二电阻和第一电容；其中，

所述发光二极管的阳极分别与所述三端可调稳压器的第二端和所述第一电阻的第一端连接，所述发光二极管的阴极分别与所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述电源模块第二端连接；

所述光敏晶体管的第一端分别与所述第一电容的第一端和所述控制模块第一端连接。

进一步的，所述功率模块包括功率变换单元、隔离单元和输出单元，

所述功率变换单元的第一端与所述控制模块连接，所述功率变换单元的第二端与所述隔离单元的第一端连接，所述功率变换单元的第三端与所述隔离单元的第二端连接；

所述隔离单元的第三端与所述输出单元的第一端连接，所述隔离单元的第四端所述输出单元的第二端连接，所述隔离单元的第五端与所述采样模块连接；

所述输出单元的第一端与第一负载的正端和第二负载的正端连接，所述输出单元的第四端与所述第一负载的负端连接，所述输出单元的第五端与所述第二负载的负端连接。

进一步的，所述输出单元包括输出电容、反馈子单元和均流子单元，其中，

所述输出电容的第一端分别与所述隔离单元的第三端和所述反馈子单元的第一端连接，所述反馈子单元的第二端与所述均流子单元的第一端连接；

所述均流子单元的第二端与所述第一负载的负端连接，所述均流子单元的第三端与所述第二负载的负端连接。

进一步的，所述采样模块包括：过压采样单元、短路采样单元和压差采样单元，其中，

所述过压采样单元的第一端与所述隔离单元的第五端连接，所述过压采样单元的第二端与所述三端可调稳压器的第一端连接；

所述短路采样单元的第一端与所述反馈子单元的第二端连接，所述短路采样单元的第二端与所述三端可调稳压器的第一端连接；

所述压差采样单元的第一端与所述均流子单元的第二端连接，所述压差采样单元的第二端与所述均流子单元的第三端连接，所述压差采样单元的第三端与所述三端可调稳压器的第一端连接。

进一步的，所述过压采样单元包括第三电阻、第四电阻和第二电容，其中，

所述第三电阻的第一端与所述隔离单元的第五端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端、所述第二电容的第一端和所述三端可调稳压器的第一端连接；

所述第四电阻的第二端与所述第二电容的第二端连接。

进一步的，所述短路采样单元包括第一二极管和第五电阻，其中，

所述第一二极管的阳极与所述反馈子单元的第二端连接，所述第一二极管的阴极与所述第五电阻的第一端连接；

所述第五电阻的第二端与所述三端可调稳压器的第一端连接。

进一步的，所述压差采样单元包括第二二极管、第三二极管和第六电阻，其中，

所述第二二极管的阳极与所述均流子单元的第二端连接，所述第二二极管的阴极与所述第六电阻的第一端连接；

所述第三二极管的阳极与所述均流子单元的第三端连接，所述第三二极管的阴极与所述第六电阻的第一端连接；

所述第六电阻的第二端与所述三端可调稳压器的第一端连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种设备，所述设备包含如上述第一方面中任一所述的保护电路。

本实用新型实施例提供的一种保护电路及设备，包括：采样模块，分别与功率模块和晶体管单元连接，用于采集功率模块的反馈信号，并输出至晶体管单元；晶体管单元，与光耦单元连接，用于根据接收到的反馈信号，生成光耦控制信号，并输出至光耦单元；光耦单元，与控制模块连接，用于根据接收到的光耦控制信号，生成保护信号，并输出至控制模块；控制模块，与功率模块连接，用于根据保护信号，控制功率模块的导通或关断。本实用新型实施例提供的技术方案，通过晶体管单元和光耦单元代替现有技术中的运算放大器，实现保护自锁的功能，解决了在开关电源输出高电压的情况下，保护电路动作后，开关电源不能正常开机的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的保护电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的保护电路中保护模块和采样模块的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的保护电路中功率模块和控制模块的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构，此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

图1为本实用新型实施例一提供的保护电路的结构示意图，本实施例可适用于背光输出的保护电路情况，如图1所示，该保护电路主要包括如下部分：保护模块110、功率模块120、控制模块130和采样模块140，所述保护模块包括晶体管单元112和光耦单元111。

其中，采样模块140，分别与功率模块120和晶体管单元112连接，用于采集功率模块120的反馈信号，并输出至晶体管单元112。晶体管单元112，与光耦单元111连接，用于根据接收到的反馈信号，生成光耦控制信号，并输出至光耦单元111；光耦单元111，与控制模块130连接，用于根据接收到的光耦控制信号，生成保护信号，并输出至控制模块130；控制模块130，与功率模块120连接，用于根据保护信号，控制功率模块130的导通或关断。

在本实用新型实施例中，反馈信号是指采样模块140采集的功率模块120在工作过程中的某个点的电压值或者某条支路的电流值。进一步的，在本实施例中，所述反馈信号主要包括过压信号、短路信号和压差信号。过压信号可以理解为功率模块120输出的电压值超过额定阈值时产生的信号。短路信号可以理解为功率模块120中的某条支路或者负载发生短路时产生的信号。压差信号可以理解为均流电路中两条支路的负载不一致时产生的信号。均流是指多个电源模块并联使用时，将负载平均分配到各个电源模块的手段，即使多个电源模块分配到的负载一致。压差信号就是任一两个电源模块分配到的负载不一致时，产生的信号。

进一步的，本实施例中，采样模块140与功率模块120连接，采集功率模块120的过压信号、短路信号和压差信号，并输出至保护模块110。需要说明的是，本实施例中，仅对采样模块140进行说明，不对采样模块140的内部电路结构进行说明，可以根据实际情况设计合适的采样模块。例如：可以是采用串联电阻采集电压信号，可以使用现有的电压采集器，或者电流采集器。

功率模块120是指功率转换电路，可以理解为将交流电压转换为设定功率的直流电，以供负载使用。需要说明的是，本实施例中，仅对功率模块120进行说明，不对功率模块120的内部电路结构进行限制，可以根据实际情况设计合适的功率模块。例如：可以是升压转换电路，也可以是降压转换电路。

控制模块130是指根据功率模块120设计的控制功率模块120正常工作的电路。

进一步的，保护模块110可以理解为当功率模块120发生故障，出现电压升高或者降低，电流升高或者降低这样的情况时，可以进行保护动作，使得功率模块120停止工作，避免在故障状态下长时间运行，损坏电路器件。

在本实用新型实施例中，当功率模块120发生故障时，采样模块110采集异常信号，即反馈信号，并输出至晶体管单元112，晶体管单元112接收到异常信号之后导通，使得光耦单元111形成通路导通，进而使得控制模块控制功率模块120停止工作，实现电路的保护。

本实用新型实施例提供的一种保护电路，包括：采样模块，分别与功率模块和晶体管单元连接，用于采集功率模块的反馈信号，并输出至晶体管单元；晶体管单元，与光耦单元连接，用于根据接收到的反馈信号，生成光耦控制信号，并输出至光耦单元；光耦单元，与控制模块连接，用于根据接收到的光耦控制信号，生成保护信号，并输出至控制模块；控制模块，与功率模块连接，用于根据保护信号，控制功率模块的导通或关断。本实用新型实施例提供的技术方案，通过晶体管单元和光耦单元代替现有技术中的运算放大器，实现保护自锁的功能，解决了在开关电源输出高电压的情况下，保护电路动作后，开关电源不能正常开机的问题。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例提供了一种保护模块的具体电路结构，图2为本实用新型实施例提供的保护电路中保护模块和采样模块的电路结构示意图，如图2所示，晶体管单元112包括三端可调稳压器U1和第一晶体管Q1；其中，所述三端可调稳压器U1的第一端分别与所第一晶体管Q1的第一端和所述采样电路的第一端连接，所述三端可调稳压器U1的第二端分别与所述第一晶体管Q1的第二端和所述光耦单元111的第一端连接；所述第一晶体管Q1的第三端与电源模块第一端3.3V-STB连接。

进一步的，所述光耦单元111包括发光二极管PC1、光敏晶体管PC2、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；其中，所述发光二极管PC1的阳极分别与所述三端可调稳压器U1的第二端和所述第一电阻R1的第一端连接，所述发光二极管PC1的阴极分别与所述第一电阻R1的第二端和所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述电源模块第二端连接；所述光敏晶体管PC2的第一端分别与所述第一电容C1的第一端和所述控制模块130第一端连接。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例提供了一种功率模块的具体电路结构，图3为本实用新型实施例提供的保护电路中功率模块和控制模块的电路结构示意图，如图3所示，所述功率模块包括功率变换单元123、隔离单元122和输出单元121。

其中，所述功率变换单元123的第一端与所述控制模块130连接，所述功率变换单元123的第二端与所述隔离单元122的第一端连接，所述功率变换单元123的第三端与所述隔离单元122的第二端连接；所述隔离单元122的第三端与所述输出单元121的第一端连接，所述隔离单元122的第四端所述输出单元121的第二端连接，所述隔离单元121的第五端与所述采样模块140连接；所述输出单元121的第一端与第一负载的正端和第二负载的正端连接，所述输出单元121的第四端与所述第一负载的负端连接，所述输出单元121的第五端与所述第二负载的负端连接。

进一步的，所述输出单元121包括输出电容C3、反馈子单元1212和均流子单元1211，其中，

所述输出电容C3的第一端分别与所述隔离单元122的第三端和所述反馈子单元1212的第一端连接，所述反馈子单元1212的第二端与所述均流子单元1211的第一端连接；所述均流子单元1211的第二端与所述第一负载的负端连接，所述均流子单元1211的第三端与所述第二负载的负端连接。

进一步的，所述采样模块140包括：过压采样单元141、短路采样单元142和压差采样单元143，其中，所述过压采样单元141的第一端与所述隔离单元122的第五端连接，所述过压采样单元141的第二端与所述三端可调稳压器U1的第一端连接；所述短路采样单元142的第一端与所述反馈子单元1212的第二端连接，所述短路采样单元142的第二端与所述三端可调稳压器U1的第一端连接；所述压差采样单元143的第一端与所述均流子单元1211的第二端连接，所述压差采样单元143的第二端与所述均流子单元1211的第三端连接，所述压差采样单元143的第三端与所述三端可调稳压器U1的第一端连接。

具体的，所述过压采样单元141包括第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2，其中，所述第三电阻R3的第一端与所述隔离单元122的第五端连接，所述第三电阻R3的第二端分别与所述第四电阻R4的第一端、所述第二电容C2的第一端和所述三端可调稳压器U1的第一端连接；所述第四电阻R4的第二端与所述第二电容C2的第二端连接。

进一步的，在本实施例中，第三电阻R3的第一端与所述隔离单元122的第五端连接，即与变压器T的15V-25V输出端相连，当功率模块的输出电压上升时，变压器T的15V-25V输出端的输出电压也上升，由于变压器T的15V-25V输出端输出的电压值比较小，采集该端电压可以降低电路损耗。

进一步的，在本实施例中，功率模块120的输出电压上升时，变压器T的15V-25V输出端的输出电压也上升，第三电阻R3和第四电阻R4采集该端电压值，使得三端可调稳压器U1第一端即控制端的电压升高，触发三端可调稳压器U1导通，进而使得发光二极管PC1的阴极接地并导通，发光二极管PC1发光，通过光电耦合使得光敏晶体管PC2导通，触发电路保护。同时，第一晶体管Q1的基极通过三端可调稳压器U1接地，第一晶体管Q1导通，使得三端可调稳压器U1的控制端被拉高，电路进行自锁状态。需要整个保护电路掉电后重新上电才能正常工作。

具体的，所述短路采样单元142包括第一二极管D1和第五电阻R5，其中，所述第一二极管D1的阳极与所述反馈子单元1212的第二端连接，所述第一二极管D2的阴极与所述第五电阻R5的第一端连接；所述第五电阻R5的第二端与所述三端可调稳压器U1的第一端连接。

进一步的，在本实施例中，当负载发生短路时，反馈子单元1212的第二端LEB-FB端的电压升高，使得第一二极管D1导通，触发三端可调稳压器U1导通，进而使得发光二极管PC1的阴极接地并导通，发光二极管PC1发光，通过光电耦合使得光敏晶体管PC2导通，触发电路保护。同时，第一晶体管Q1的基极通过三端可调稳压器U1接地，第一晶体管Q1导通，使得三端可调稳压器U1的控制端被拉高，电路进行自锁状态。需要整个保护电路掉电后重新上电才能正常工作。

具体的，所述压差采样单元143包括第二二极管D2、第三二极管D3和第六电阻R6，其中，所述第二二极管D2的阳极与所述均流子单元1212的第二端连接，所述第二二极管D2的阴极与所述第六电阻R6的第一端连接；所述第三二极管D3的阳极与所述均流子单元1212的第三端连接，所述第三二极管D3的阴极与所述第六电阻R6的第一端连接；所述第六电阻R6的第二端与所述三端可调稳压器U1的第一端连接。

进一步的，在本实施例中，当所述均流子单元1212的第二端LED-1和所述均流子单元1212的第三端LED-2存在不均流时，必然导致第二端LED-1和第三端LED-4有一端是高电压，使得高电压所在支路的二极管导通，触发三端可调稳压器U1导通，进而使得发光二极管PC1的阴极接地并导通，发光二极管PC1发光，通过光电耦合使得光敏晶体管PC2导通，触发电路保护。同时，第一晶体管Q1的基极通过三端可调稳压器U1接地，第一晶体管Q1导通，使得三端可调稳压器U1的控制端被拉高，电路进行自锁状态。需要整个保护电路掉电后重新上电才能正常工作。

本实用新型实施例还提供了一种设备，所述设备包括如上述实施例中提供的任意所述的保护电路。

本实用新型实施例所提供的设备可包括本实用新型任意实施例所提供的保护电路，具备执行保护电路相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种保护电路，其特征在于，包括：保护模块、功率模块、控制模块和采样模块，所述保护模块包括晶体管单元和光耦单元，其中，

所述采样模块，分别与所述功率模块和所述晶体管单元连接，用于采集功率模块的反馈信号，并输出至所述晶体管单元；

所述晶体管单元，与所述光耦单元连接，用于根据接收到的反馈信号，生成光耦控制信号，并输出至所述光耦单元；

所述光耦单元，与所述控制模块连接，用于根据接收到的光耦控制信号，生成保护信号，并输出至所述控制模块；

所述控制模块，与所述功率模块连接，用于根据所述保护信号，控制所述功率模块的导通或关断。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述晶体管单元包括三端可调稳压器和第一晶体管；其中，

所述三端可调稳压器的第一端分别与所述第一晶体管的第一端和所述采样电路的第一端连接，所述三端可调稳压器的第二端分别与所述第一晶体管的第二端和所述光耦单元的第一端连接；

所述第一晶体管的第三端与电源模块第一端连接。

3.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述光耦单元包括发光二极管、光敏晶体管、第一电阻、第二电阻和第一电容；其中，

所述发光二极管的阳极分别与所述三端可调稳压器的第二端和所述第一电阻的第一端连接，所述发光二极管的阴极分别与所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述电源模块第二端连接；

所述光敏晶体管的第一端分别与所述第一电容的第一端和所述控制模块第一端连接。

4.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述功率模块包括功率变换单元、隔离单元和输出单元，

所述功率变换单元的第一端与所述控制模块连接，所述功率变换单元的第二端与所述隔离单元的第一端连接，所述功率变换单元的第三端与所述隔离单元的第二端连接；

所述隔离单元的第三端与所述输出单元的第一端连接，所述隔离单元的第四端所述输出单元的第二端连接，所述隔离单元的第五端与所述采样模块连接；

所述输出单元的第一端与第一负载的正端和第二负载的正端连接，所述输出单元的第四端与所述第一负载的负端连接，所述输出单元的第五端与所述第二负载的负端连接。

5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述输出单元包括输出电容、反馈子单元和均流子单元，其中，

所述输出电容的第一端分别与所述隔离单元的第三端和所述反馈子单元的第一端连接，所述反馈子单元的第二端与所述均流子单元的第一端连接；

所述均流子单元的第二端与所述第一负载的负端连接，所述均流子单元的第三端与所述第二负载的负端连接。

6.根据权利要求5所述的保护电路，其特征在于，所述采样模块包括：过压采样单元、短路采样单元和压差采样单元，其中，

所述过压采样单元的第一端与所述隔离单元的第五端连接，所述过压采样单元的第二端与所述三端可调稳压器的第一端连接；

所述短路采样单元的第一端与所述反馈子单元的第二端连接，所述短路采样单元的第二端与所述三端可调稳压器的第一端连接；

所述压差采样单元的第一端与所述均流子单元的第二端连接，所述压差采样单元的第二端与所述均流子单元的第三端连接，所述压差采样单元的第三端与所述三端可调稳压器的第一端连接。

7.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述过压采样单元包括第三电阻、第四电阻和第二电容，其中，

所述第三电阻的第一端与所述隔离单元的第五端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端、所述第二电容的第一端和所述三端可调稳压器的第一端连接；

所述第四电阻的第二端与所述第二电容的第二端连接。

8.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述短路采样单元包括第一二极管和第五电阻，其中，

所述第一二极管的阳极与所述反馈子单元的第二端连接，所述第一二极管的阴极与所述第五电阻的第一端连接；

所述第五电阻的第二端与所述三端可调稳压器的第一端连接。

9.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述压差采样单元包括第二二极管、第三二极管和第六电阻，其中，

所述第二二极管的阳极与所述均流子单元的第二端连接，所述第二二极管的阴极与所述第六电阻的第一端连接；

所述第三二极管的阳极与所述均流子单元的第三端连接，所述第三二极管的阴极与所述第六电阻的第一端连接；

所述第六电阻的第二端与所述三端可调稳压器的第一端连接。

10.一种设备，其特征在于，所述设备包含如权利要求1至9中任一所述的保护电路。