CN209881390U - 一种开关电源电路及其输入过压欠压保护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种开关电源电路及其输入过压欠压保护电路，所述输入过压欠压保护电路连接开关电源的输入整流滤波的输出端进行电压取样，取样电压分两路控制两个级联的三极管的开关状态，以识别过压或欠压，进而输出控制信号控制PWM控制电路的工作状态，本实用新型采用三极管级联控制方式，通过三个三极管和少量的外围器件即可形成有效的输入过压欠压保护，成本低，性能稳定可靠。

Description

一种开关电源电路及其输入过压欠压保护电路
技术领域
本实用新型涉及开关电源领域，尤其涉及一种开关电源电路及其输入过压欠压保护电路。
背景技术
开关电源的主要电路是由EMI电路、输入整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有防雷单元、输入过压欠压保护电路、输出过压欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
目前的输入过压保护电路通常采用比较器电路，输入过压欠压保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压，取样电压分为两路，分别输入第一比较器和第二比较器，和基准电压进行比较，第一组取样电压高于基准电压时，输出高电平去控制PWM控制电路关断，使电源无输出，第二组取样电压低于基准电压时，输出高电平去控制PWM控制电路关断，使电源无输出。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新型的开关电源电路及其输入过压欠压保护电路，不采用比较器，具有更低的成本，同时性能稳定可靠。
为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
一种开关电源的输入过压欠压保护电路，包括
第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一分压电路、第二分压电路和第三分压电路；
所述第一分压电路和第二分压电路的两端均分别连接到电压取样点和电源地，所述第三分压电路的两端分别连接一稳定电压和电源地；所述电压取样点为开关电源的输入整流滤波电路的输出端；所述稳定电压为开关电源的PWM控制电路的供电电压；
所述第一分压电路的第一分压点和第一三极管的基极连接；
所述第二分压电路的第一分压点和第一三极管的集电极连接；
所述第二分压电路的第二分压点和第二三极管的基极连接；
在所述第二分压电路中，第一分压点的电压高于第二分压点的电压；
所述第三分压电路的第一分压点和第二三极管的集电极连接；
所述第三分压电路的第二分压点和第三三极管的基极连接；
在所述第三分压电路中，第一分压点的电压高于第二分压点的电压；
所述第三三极管的集电极和PWM控制电路的使能端连接，用于控制PWM控制的工作状态；
所述第一三极管、第二三极管、第三三极管的发射极接地；
所述第一分压电路的第一分压点的电压和取样电压的比值小于所述第二分压电路的第二分压点的电压和取样电压的比值，
当所述电压取样点的取样电压大于最大限值时，所述第一三极管导通，第二三极管关断，从而使第三三极管导通，并输出低电平；
当所述电压取样点的电压在最小限值和最大限值之间时，所述第一三极管关断，第二三极管导通，从而使第三三极管关断，并输出高电平；
当所述电压取样点的电压小于最小限值时，所述第一三极管关断，第二三极管关断，从而使第三三极管导通，并输出低电平；
当所述PWM控制电路的使能端为低电平时，所述PWM控制电路停止工作；
当所述PWM控制电路的使能端为高电平时，所述PWM控制电路工作。
进一步的，在第二三极管的集电极和发射极之间还并有电容；通过电容的充放电，进一步对输出的使能信号起平滑作用，提高电路的抗干扰能力。
进一步的，在所述电压取样点和所述第一分压电路的第一分压点之间，设置有一阶或二阶的阻容滤波电路，所述阻容滤波电路的电阻为第一分压电路的串联电阻，所述阻容滤波电路的电容接电源地。
进一步的，在所述电压取样点和所述第二分压电路的第一分压点之间，设置有一阶或二阶的阻容滤波电路，所述阻容滤波电路的电阻为第一分压电路的串联电阻，所述阻容滤波电路的电容接电源地。低通滤波电路，对采样电压起平滑作用，提高电路的抗干扰能力。
本实用新型还提供了以下技术方案：
一种开关电源电路，应用如上所述的输入过压欠压保护电路。
本实用新型的开关电源的输入过压欠压保护电路，采样三极管级联控制方式，通过三个三极管和少量的外围器件即形成有效的输入过压欠压保护，成本低，性能稳定可靠。
附图说明
图1是本实用新型的一个较佳实施例的开关电源电路的电路原理图；
图2是图1的输入过压欠压保护电路。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
开关电源的主要电路是由EMI电路、输入整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有防雷单元、输入过压欠压保护电路、输出过压欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
输入过压欠压保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压，取样电压分为两路，分别输入第一比较器和第二比较器，和基准电压进行比较，第一组取样电压高于基准电压时，输出高电平去关断PWM控制电路，使电源无输出，第二组取样电压低于基准电压时，输出高电平去关断PWM控制电路，使电源无输出。
本实用新型公开了一种开关电源的输入过压欠压保护电路，应用于如图1所示的开关电源电路中。开关电源的主要电路是由EMI电路、输入整流滤波电路100、功率变换电路、PWM控制电路300、输出整流滤波电路组成。辅助电路包括有防雷单元、输入过压欠压保护电路、输出过压欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
如图2所示的是输入过压欠压保护电路400的细节部分，输入过压欠压保护电路400包括过压电路410、欠压电路420和使能电路430，过压电路410和欠压电路420的输入连接输入整流滤波电路100的直流输出，VB+为取样电压，使能电路430的输出连接到PWM控制电路300的使能端VSS。
输入过压欠压保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压，当处于过压或欠压状态时，均通过使能端VSS停止PWM控制电路300的工作，以关闭输出电路，以避免后级电路工作在不稳定的过压或欠压状态下工作。
电路构成：
过压电路410由电阻R25、R26、R105、R27、R28，电容C4、C5，三极管Q4组成，过压电路410连接输入整流滤波电路100的输出VB+，电阻R25、R26、R105、R27、R28串联构成第一分压电路，电阻R27、R28的中间节点连接至三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接地。
其中，电阻R26、R105和电容C4、C5还构成二阶低通滤波电路，用于滤除输出端VB+上的尖峰干扰。
欠压电路420由电阻R31、R101、R106、R103、R104，电容C6、C7，三极管Q45组成，欠压单元420连接输入整流滤波电路100的输出VB+，电阻R31、R101、R106、R103、R104串联构成第二分压电路，电阻R103、R104的中间节点连接至三极管Q45的基极，电阻R106和R103的中间节点连接到三极管Q4的集电极，三极管Q45的发射极接地。
其中，电阻R101、R106和电容C6、C7还构成二阶低通滤波电路，用于滤除输出端VB+上的尖峰干扰。
使能电路430由电阻R30、R10、R29和三极管Q46组成，其中电阻R30、R10、R29串联构成第三分压电路，电阻R30的一端连接到PWM控制电路300的电源端VCCP，电阻R30、R10的中间节点和三极管Q45的集电极连接，电阻R10和R29的中间节点和三极管Q46的基极连接。
工作原理：
在本具体实施例中，
当取样电压VB+高于过压阈值时，通过第一分压电路，三极管Q4导通，输出低电平；进而使三极管Q45截止，输出高电平；三极管Q46导通，使能端VSS为低电平，PWM控制电路300停止工作；
当取样电压VB+低于过压阈值且高于欠压阈值时，通过第一分压电路，三极管Q4截止；通过第二分压电路，三极管Q45导通，输出低电平；进而使三极管Q46截止，使能端VSS在上拉电阻的作用下，为高电平，PWM控制电路300工作；
当取样电压VB+低于欠压阈值时，通过第二分压电路，三极管Q45截止；在第三分压电路的作用下，三极管Q46导通，VSS为低电平，PWM控制电路300停止工作。
本实用新型的输入过压欠压保护电路，采样三极管级联控制方式，通过三个三极管和少量的外围器件即形成有效的输入过压欠压保护，成本低，性能稳定可靠。
在第一分压电路和第二分压电路中均设置了二阶低通滤波电路，对采样电压起平滑作用，及在三极管Q46的基极设置了电容，通过电容的充放电，进一步对输出的使能信号起平滑作用，提高了电路的抗干扰能力。
电路参数：
在本具体实施例中，过压电路410中的电阻R25、R26、R105、R27、R28的阻值之和为4748.2KΩ，R28的阻值为8.2kΩ，节点A的输出电压VA等于VB+*(8.2/4748.2),从而获得，该电路的过压保护电压为0.7*(4748.2/8.2)＝405V。同理，欠压电路420中的电阻R31、R101、R106、R103、R104的阻值之和为2755kΩ，R104的阻值为15kΩ，因此，VB+的欠压保护电压为0.7*(2755/15)＝128V；
当VB+的电压达到404V时，在节点A产生0.7V的分压，从而使三极管Q4导通，三极管Q4的集电极输出低电平，三极管Q45关断，三极管Q46在第三分压电路控制下导通，PWM控制电路300的使能端VSS处于低电平状态。
在本具体实施例中，PWM控制电路300的PWM控制器M11为UC3845，该使能端VSS为UC3845电路的软启动的控制点，在该点输入控制电压可控制UC3845的启动，在本具体实施例中，采用的是UC3845的典型电路，可通过芯片资料获得，在此，不对其电路部分和工作原理做具体阐述。UC3845为UCx84y PWM控制器系列中的一款，其中x为1或2或3，y为2或3或4或5。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种开关电源的输入过压欠压保护电路，其特征在于：包括
第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一分压电路、第二分压电路和第三分压电路；
所述第一分压电路和第二分压电路的两端均分别连接到电压取样点和电源地，所述第三分压电路的两端分别连接一稳定电压和电源地；所述电压取样点为开关电源的输入整流滤波电路的输出端；所述稳定电压为开关电源的PWM控制电路的供电电压；
所述第一分压电路的第一分压点和第一三极管的基极连接；
所述第二分压电路的第一分压点和第一三极管的集电极连接；
所述第二分压电路的第二分压点和第二三极管的基极连接；
在所述第二分压电路中，第一分压点的电压高于第二分压点的电压；
所述第三分压电路的第一分压点和第二三极管的集电极连接；
所述第三分压电路的第二分压点和第三三极管的基极连接；
在所述第三分压电路中，第一分压点的电压高于第二分压点的电压；
所述第三三极管的集电极和PWM控制电路的使能端连接，用于控制PWM控制电路的工作状态；
所述第一三极管、第二三极管、第三三极管的发射极接地；
所述第一分压电路的第一分压点的电压和取样电压的比值小于所述第二分压电路的第二分压点的电压和取样电压的比值，
当所述电压取样点的取样电压大于最大限值时，所述第一三极管导通，第二三极管关断，从而使第三三极管导通，并输出低电平；
当所述电压取样点的电压在最小限值和最大限值之间时，所述第一三极管关断，第二三极管导通，从而使第三三极管关断，并输出高电平；
当所述电压取样点的电压小于最小限值时，所述第一三极管关断，第二三极管关断，从而使第三三极管导通，并输出低电平；
当所述PWM控制电路的使能端为低电平时，所述PWM控制电路停止工作；
当所述PWM控制电路的使能端为高电平时，所述PWM控制电路工作。
2.如权利要求1所述的输入过压欠压保护电路，其特征在于：在第二三极管的集电极和发射极之间还并有电容。
3.如权利要求1所述的输入过压欠压保护电路，其特征在于：在所述电压取样点和所述第一分压电路的第一分压点之间，设置有一阶或二阶的阻容滤波电路，所述阻容滤波电路的电阻为第一分压电路的串联电阻，所述阻容滤波电路的电容接电源地。
4.如权利要求1所述的输入过压欠压保护电路，其特征在于：在所述电压取样点和所述第二分压电路的第一分压点之间，设置有一阶或二阶的阻容滤波电路，所述阻容滤波电路的电阻为第一分压电路的串联电阻，所述阻容滤波电路的电容接电源地。
5.一种开关电源电路，其特征在于：应用如权利要求1-4任一项所述的输入过压欠压保护电路。
6.如权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于，所述PWM控制电路的PWM控制器为UCx84y，其中x为1或2或3，y为2或3或4或5。
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