CN211018251U

CN211018251U - 过温保护电路、过温关断电路及过温保护装置

Info

Publication number: CN211018251U
Application number: CN201922204603.4U
Authority: CN
Inventors: 陈成辉; 刘志成; 温锡奎; 吴炎亮
Original assignee: TCL Technology Electronics Huizhou Co Ltd
Current assignee: TCL Technology Electronics Huizhou Co Ltd
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2029-12-09

Abstract

本实用新型公开了一种过温保护电路、过温关断电路及过温保护装置，所述过温保护电路包括：稳压输入电路、分压电路及测温电路；所述测温电路用于检测所述开关电源的散热片温度，在散热片温度上升时，增大所述分压电路的下电阻；在散热片温度下降时，减小所述分压电路的下电阻；所述分压电路用于在所述下电阻增大时，降低所述开关电源的输出端的输出电压；在所述下电阻减小时，增大所述开关电源的输出端的输出电压。本实用新型通过简单的电路结构实现开关电源的过温保护，避免开关电源因温度过高而发生损坏，提升开关电源的使用寿命。

Description

过温保护电路、过温关断电路及过温保护装置

技术领域

本实用新型涉及电路电子领域，尤其涉及过温保护电路、过温关断电路及过温保护装置。

背景技术

开关电源在电子电路领域的应用中十分普及，开关电源在输出过程中，其散热片或输出二极管通常会发生快速升温从而导致电路器件因高温而发生损坏。因此，通常会对开关电源上的各个元件的温度进行监测，在温度过高时降低开关电源的功率，以避免高温损坏电路器件。

而在现有技术中，主要通过运放电路对开关电源的发热器件进行温度检测，从而控制输出电压或关闭电源。但运放电路结构复杂，并且需要单独电压源进行供电。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种过温保护电路、过温关断电路及过温保护装置，旨在解决现有开关电源的温度保护电路结构复杂的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种过温保护电路，包括：

用于与开关电源连接并输入稳定电压的稳压输入电路；

分压电路，所述分压电路与所述稳压输入电路连接，所述分压电路还与所述开关电源的输出端连接；

测温电路，所述测温电路分别与所述开关电源的输出端和所述分压电路连接；

所述测温电路，用于实时检测所述开关电源的温度，在温度上升时，增大所述分压电路的下电阻；在温度下降时，减小所述分压电路的下电阻；

所述分压电路，用于在所述下电阻增大时，降低所述开关电源的输出端的输出电压；在所述下电阻减小时，增大所述开关电源的输出端的输出电压。

可选地，所述分压电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述测温电路包括第四电阻、第一三极管及热敏电阻；

所述稳压输入电路的输入端分别与所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述开关电源的输出端连接，所述第二电阻的第二端接地；

所述稳压输入电路的输入端还通过所述第三电阻与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极通过所述热敏电阻接地，所述第一三极管的基极还通过所述第四电阻与所述开关电源的输出端连接。

可选地，所述测温电路还包括第一电容，所述第一电容的两端分别与所述第一三极管的集电极和发射极连接。

可选地，所述测温电路还包括第二电容，所述第二电容的两端分别与所述第一三极管的集电极与基极连接。

可选地，所述测温电路还包括第三电容，所述第三电容与所述第四电阻并联。

可选地，所述稳压输入电路包括稳压基准源，所述稳压基准源的负极与所述开关电源的输出端连接，所述稳压基准源的正极接地，所述稳压基准源的参考极与所述分压电路连接。

可选地，所述稳压基准源为TL431型。

此外，本实用新型还提供一种过温保护电路，包括：初级绕组、次级绕组、辅助绕组以及过温保护电路，所述过温保护电路被配置为如上所述的过温保护电路，所述次级绕组的输出端与所述过温保护电路连接，所述辅助绕组与开关电源的电源芯片连接；

所述辅助绕组，用于在所述次级绕组的输出电压降低时，将输出至电源芯片的输出电压降低至预设供电电压以下。

可选地，所述电源芯片，用于在所述辅助绕组的输出电压低于所述预设供电电压时，停止工作并关断所述开关电源。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种过温保护装置，所述过温保护装置包括与开关电源的输出端连接的过温保护电路，所述过温保护电路被配置为如上所述的过温保护电路。

本实用新型通过在开关电源上设置测温电路，能够对开关电源的温度进行检测，在温度过高时及时降低输出电压，避免温度继续升高。在温度降低时则能够提升输出电压，以恢复正常输出功率。并且测温电路无需单独提供电源进行供电。通过简单的电路结构实现了开关电源的过温保护，能够避免开关电源因温度过高而发生损坏，提升开关电源的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型过温保护电路一实施例的模块示意图；

图2为本实用新型过温保护电路第一实施例、第二实施例的电路结构示意图；

图3为本实用新型过温保护电路第三实施例的电路结构示意图；

图4为本实用新型过温保护电路第四实施例的电路结构示意图；

图5为本实用新型过温关断电路一实施例的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种过温保护电路，应用于过温保护装置中，该过温保护装置与开关电源连接，能够检测开关电源的发热器件的温度，在温度过高时降低开关电源的输出电压以避免高温损坏电路器件。

参见图1，在一实施例中，所述过温保护电路包括稳压输入电路20、分压电路30以及测温电路40，稳压输入电路20与开关电源10连接，并与分压电路30连接，稳压输入电路20可以向分压电路30输入稳定直流电压，分压电路30与开关电源10的输出端连接，测温电路40则分别与开关电源10的输出端以及分压电路30连接。测温电路40上设置有用于测量开关电源10的发热器件温度的热敏电阻NTC。热敏电阻NTC可以对开关电源10的输出二极管或散热片的温度进行实时检测。以下以热敏电阻NTC对开关电源10的散热片进行温度检测为例进行说明。

测温电路40上的热敏电阻NTC可以对开关电源10内的散热片的温度进行检测。开关电源10在不工作状态下且散热片的温度保持稳定时，散热片的温度为工作温度区间的温度下限值。在散热片的温度升高到一定温度上限时，即使散热片的温度再上升，热敏电阻NTC的阻值也不再减小，此时散热片的温度为工作温度区间的温度上限值。在由温度下限值和温度上限值构成的温度区间内，散热片的温度上升时，热敏电阻NTC的阻值减小，从而使得分压电路的下电阻的阻值增大；散热片的温度下降时，热敏电阻NTC的阻值增大，从而使得分压电路的下电阻的阻值减小。分压电路30可以根据上电阻和下电阻的阻值比对开关电源10的输出电压进行调节。在分压电路30的下电阻的阻值增大时，开关电源10的输出端的输出电压减小，以在温度过高时及时降低输出电压，避免高温导致电路发生损坏。在分压电路30的下电阻的阻值减小时，开关电源10的输出端的输出电压增大，以提升开关电源10的输出功率。

在上述实施例中，通过在开关电源10上设置测温电路40，能够对开关电源10的温度进行检测，在温度过高时及时降低输出电压，避免温度继续升高。在温度降低时则能够提升输出电压，以恢复正常输出功率。并且测温电路40 无需单独提供电源进行供电。通过简单的电路结构实现开关电源10的过温保护，避免开关电源10因温度过高而发生损坏。

一并参见图1和图2，在第一实施例中，分压电路30包括第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3，第一电阻R1为上电阻，第二电阻R2和第三电阻R3共同构成下电阻。测温电路40包括第四电阻R4、第一三极管Q1及热敏电阻NTC。稳压输入电路20的输入端分别与第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端连接，第一电阻R1的第二端与开关电源10的输出端连接，第二电阻R2的第二端接地。稳压输入电路20的输入端还通过第三电阻R3 与第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管 Q1的基极通过热敏电阻NTC接地，第一三极管Q1的基极还通过第四电阻R4与开关电源10的输出端连接。在温度正常时，热敏电阻NTC的阻值较大，在温度升高时，热敏电阻NTC的阻值降低。开关电源10的输出端的输出电压经过热敏电阻NTC和第四电阻R4分压后，在热敏电阻NTC的阻值较大时，热敏电阻NTC两端电压较大，第一三极管Q1的基极上的电平值高于第一三极管Q1的导通电压值，第一三极管Q1导通。在热敏电阻NTC的阻值较小时，热敏电阻NTC两端电压较小，第一三极管Q1的基极上的电平值低于第一三极管Q1的导通电压值，第一三极管Q1关断。其中，第一三极管Q1的导通电压值通常为0.65V。

在第一三极管Q1导通时，分压电路30中第二电阻R2与第三电阻R3共同构成下电阻，并与作为上电阻的第一电阻R1进行分压。此时开关电源10 的输出端的输出电压为：

Vout1＝VFB+VFB*(R1/(R2//R3))。

其中，VFB为稳压输入电路20输入的稳定直流电压。R2//R3表示第二电阻R2和第三电阻R3并联后的阻值(R2*R3)/(R2+R3)。

在第一三极管Q1关断时，第三电阻R3相当于断路，分压电路30中第二电阻R2单独作为下电阻与作为上电阻的第一电阻R1进行分压。此时开关电源10的输出端的输出电压为：

Vout2＝VFB+VFB*(R1/R2)。

由于两个电阻并联后的等效电阻小于其中任意一个电阻，即R2//R3＝ (R2*R3)/(R2+R3)<R2，在第一三极管Q1关断后，分压电路30的下电阻增大，因此Vout1>Vout2。即第一三极管Q1关断后，开关电源10输出端的输出电压降低。在输出电压降低时，热敏电阻NTC和第四电阻R4两端的电压也都会降低，则第一三极管Q1的基极上的电平也随之降低，第一三极管 Q1将继续保持关断状态。即，在本实施例中，开关电源10的温度上升时，热敏电阻NTC的阻值降低导致第一三极管Q1基极的电平值降低，在电平值低于第一三极管Q1的导通电压时第一三极管Q1关断，从而在温度过高时降低开关电源10的输出端的输出电压。

在上述第一实施例中，若第一三极管Q1关断时将开关电源10断电并重新上电，此时开关电源10的输出端的输出电压为Vout2，由于Vout2的输出电压降低，在第四电阻R4和热敏电阻NTC进行分压后第一三极管Q1基极上的电平值无法达到导通电压值，从而导致第一三极管Q1始终保持在关断状态，则开关电源10也始终为低电压输出状态，无法实现正常功率的输出。

为了解决上述开关电源10通电后无法输出高电压的技术问题，继续参照图2，在第二实施例中，上述测温电路40中还可以设置第一电容C1，第一电容C1的两端分别与第一三极管Q1的集电极和发射极连接。在第一三极管Q1 关断的过程中，开关电源10的输出电压可以通过第一电阻R1和第三电阻R3 为第一电容C1进行充电。在开关电源10断电并重新上电的一瞬间，充电后的第一电容C1能够释放积蓄的电荷，从而相当于将第一三极管Q1的集电极和发射极短路。则第三电阻R3的两端分别与稳压输入电路20和地连接，与第一电阻R1和第二电阻R2共同构成分压电路30。此时开关电源10的输出电压瞬间将会升高至Vout1，从而使得经过第四电阻R4和热敏电阻NTC分压后的电平值能够使得第一三极管Q1导通。开关电源10的输出电压可以恢复为Vout1，从而输出正常功率。

一并参照图1和图3，在第三实施例中，测温电路40中还可以设置第二电容C2，第二电容C2的两端分别与第一三极管Q1的集电极与基极连接。在第一三极管Q1关断过程中第二电容C2通过第一电阻R1和第三电阻R3进行充电，开关电源10断电并重新上电的一瞬间，第二电容C2相当于短路，即此时第一三极管Q1的基极上的电平值为稳压输入电路20输入的稳定电压与开关电源10的输出电压经过第三电阻R3、第四电阻R4与热敏电阻NTC进行分压后的电平值：

VBE＝(Vout/R4+VFB/R3)*(R3//R4//NTC)；

其中，VBE为第一三极管Q1基极的电平值，NTC为热敏电阻NTC的电阻值。此时VBE高于第一三极管Q1的导通电压，从而使得第一三极管Q1 导通，开关电源10的输出电压恢复为Vout1。

一并参照图1和图4，在第四实施例中，测温电路40中还可以设置第三电容C3，第三电容C3与第四电阻R4并联。在开关电源10上电瞬间，第三电容C3将第四电阻R4短路，第一三极管Q1的基极上的电平值为开关电源 10输出端的输出电压，从而使得基极电平值高于导通电压值而使得第一三极管Q1导通。第一三极管Q1导通时，输出电压对第三电容C3进行充电，在充电完成后，第一三极管Q1基极的电平值为输出电压经过第四电阻R4与热敏电阻NTC分压后的电平值，从而使得第一三极管Q1持续导通，开关电源 10的输出电压可以保持为Vout1。

在上述实施例中，稳压输入电路20可以为稳压基准源，稳压基准源可以输出稳定直流电压。稳压基准源的负极与开关电源10的输出端连接，稳压基准源的正极接地，稳压基准源的参考极与分压电路30连接。稳压基准源可以通过开关电源10的输出电压为分压电路30提供稳定电压，以使分压电路30 能够根据分压电阻的变化对开关电源10的输出电压进行调压。上述稳压基准源可以为稳压二极管。

需要说明的是，上述技术方案着重保护过温保护电路的硬件电路结构，开关电源10、稳压输入电路20所采用的稳压基准源以及涉及到的微控制单元控制程序均是采用的本领域的常用技术手段，在此不做赘述。

优选地，上述稳压基准源还可以为TL431型可控精密稳压源，其输出的稳定直流电压可在2.5V-36V之间进行调整。

本实用新型提供还一种过温关断电路，一并参见图1和图5，开关电源 10可以包括有初级绕组PW、次级绕组SW、辅助绕组AW以及上述实施例中的过温保护电路，次级绕组SW上设置有第一二极管D和第四电容C4次级绕组SW的第一端与第一二极管D的正极连接，第四电容C4的两端分别与第一二极管D的负极和地连接，次级绕组SW的第二端接地。上述设置第四电容 C4以及第一二极管D的电路为开关电源10的设置变压模块常用的技术手段，在此不做赘述。过温保护电路与第一二极管D的负极连接，辅助绕组AW与开关电源10的电源芯片U连接。初级绕组PW和次级绕组SW构成变压回路，从而根据相应的匝数比使得次级绕组SW的输出相应的输出电压。辅助绕组 AW与初级绕组PW设置在同一侧，辅助绕组AW的输出端输出的电压可以为开关电源10的电源芯片U进行供电。由于次级绕组SW与辅助绕组AW之间的电压比与匝数比之间成正比，在匝数不改变的情况下，次级绕组SW的输出电压降低时，辅助绕组AW的输出电压随之降低。而电源芯片U具有相应的预设供电电压，在辅助绕组AW的输出电压降低至预设供电电压以下时，电源芯片U停止工作，并向开关电源10发送关断信号，从而在开关电源10 的温度过高时将开关电源10进行关断，以保护开关电源10避免受损。

本实用新型还提供一种过温保护装置，该过温保护装置包括与开关电源的输出端连接的过温保护电路，该过温保护电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的过温保护装置采用了上述过温保护电路的技术方案，因此该过温保护装置具有上述过温保护电路所有的有益效果。

以上仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种过温保护电路，其特征在于，包括：

用于与开关电源连接并输入稳定电压的稳压输入电路；

2.如权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于，所述分压电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述测温电路包括第四电阻、第一三极管及热敏电阻；

3.如权利要求2所述的过温保护电路，其特征在于，所述测温电路还包括第一电容，所述第一电容的两端分别与所述第一三极管的集电极和发射极连接。

4.如权利要求2所述的过温保护电路，其特征在于，所述测温电路还包括第二电容，所述第二电容的两端分别与所述第一三极管的集电极与基极连接。

5.如权利要求2所述的过温保护电路，其特征在于，所述测温电路还包括第三电容，所述第三电容与所述第四电阻并联。

6.如权利要求1-5中任一项所述的过温保护电路，其特征在于，所述稳压输入电路包括稳压基准源，所述稳压基准源的负极与所述开关电源的输出端连接，所述稳压基准源的正极接地，所述稳压基准源的参考极与所述分压电路连接。

7.如权利要求6所述的过温保护电路，其特征在于，所述稳压基准源为TL431型。

8.一种过温关断电路，其特征在于，包括：初级绕组、次级绕组、辅助绕组以及过温保护电路，所述过温保护电路被配置为如权利要求1-7任一项所述的过温保护电路，所述次级绕组的输出端与所述过温保护电路连接，所述辅助绕组与开关电源的电源芯片连接；

9.如权利要求8所述的过温关断电路，其特征在于，所述电源芯片，用于在所述辅助绕组的输出电压低于所述预设供电电压时，停止工作并关断所述开关电源。

10.一种过温保护装置，其特征在于，所述过温保护装置包括与开关电源的输出端连接的过温保护电路，所述过温保护电路被配置为如权利要求1-7任一项所述的过温保护电路。