CN213693458U - 一种开关电源的输出过压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源的输出过压保护电路，用于与电压环采样反馈电路并联，包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、稳压二极管D11、电容C11和NMOS管Q11，电阻R11的一端作为输入端，用于连接开关电源的输出电压，电阻R11的另一端连接稳压二极管D11的阴极，稳压二极管D11的阳极连接电容C11的一端、电阻R12的一端和电阻R13的一端的连接点，电阻R13的另一端连接NMOS管Q11的栅极，NMOS管Q11的漏极作为供电端，用于依次通过电压环采样反馈电路的电阻R25和光耦U2的发光侧U2A连接到供电电压Vcc，电容C11的另一端、电阻R12的另一端和NMOS管Q11的源极共同接地GND_S。本实用新型有效地解决了运放构成的电压环采样反馈电路失效造成电源产品输出过压的问题，提高了产品的可靠性。

Description

一种开关电源的输出过压保护电路

技术领域

本实用新型涉及输出过压保护电路领域，特别涉及一种辅助电压环采样反馈电路工作的输出过压保护电路。

背景技术

在现代电子技术电路中，由于电子器件对输出或输入信号要求较高，因此，对电子器件的输入信号或者输出信号的范围控制较为严格。例如，电压信号过高，容易导致电子器件烧毁或影响使用寿命。

现有开关电源中，一般都要求具备输出过压保护功能，所述的输出过压保护功能是为了防止开关电源输出电压因超过正常输出范围而引起用电设备损坏，同时，也是为了防止开关电源自身的损坏。常规设计都是采样输出电压并根据情况对开关电源进行关断控制，如图1所示，为现有的一种方案，电压环采样反馈电路，含运放U21，通过采样输出电压-Vin与基准电压+Vin进行比较，对光耦发光二极管侧的发光强度进行调节，从而实现对光耦感光侧的阻抗进行调节，进而调节开关电源的控制IC的电压环反馈引脚comp的电压，实现稳压输出电压的作用。当电压环采样反馈电路中运放U21失效，或者光耦U2失效，都有可能造成控制IC的电压环反馈引脚comp失调，最终导致输出电压失调或过高现象发生。

实用新型内容

针对相关技术中存在的问题，本实用新型提出了一种输出过压保护电路。当电压环采样反馈电路失效导致电压环反馈引脚comp失调时，输出过压保护电路工作，使得光耦的发光二极管侧电流可控，发光强度可控，从而控制光耦感光侧的阻抗，调节控制IC的电压环反馈引脚comp的电压，在电压环采样反馈电路失效后实现稳压输出电压作用。当电压环采样反馈电路正常工作时，输出过压保护电路不参与电路的工作，不影响正常电压反馈调节。这个技术有效地解决了运放构成的电压环采样反馈电路失效造成的电源产品输出过压问题，提高了产品的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提出了以下技术措施：

一种开关电源的输出过压保护电路，用于与电压环采样反馈电路并联，包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、稳压二极管D11、电容C11和NMOS管Q11，电阻R11的一端作为输入端，用于连接开关电源的输出电压，电阻R11的另一端连接稳压二极管D11的阴极，稳压二极管D11的阳极连接电容C11的一端、电阻R12的一端和电阻R13的一端的连接点，电阻R13的另一端连接NMOS管Q11的栅极，NMOS管Q11的漏极作为供电端，用于依次通过电压环采样反馈电路的电阻R25和光耦U2的发光侧U2A连接到供电电压Vcc，电容C11的另一端、电阻R12的另一端和NMOS管Q11的源极共同接地GND_S。

另一种开关电源的输出过压保护电路，用于与电压环采样反馈电路并联，包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、稳压二极管D11、电容C11、NMOS管Q11和电阻R14，电阻R11的一端作为输入端，用于连接开关电源的输出电压，电阻R11的另一端连接稳压二极管D11的阴极，稳压二极管D11的阳极连接电容C11的一端、电阻R12的一端和电阻R13的一端的连接点，电阻R13的另一端连接NMOS管Q11的栅极，电阻R14的一端连接NMOS管Q11的漏极，电阻R14的另一端作为供电端，，用于通过电压环采样反馈电路的光耦U2的发光侧U2A连接到供电电压Vcc，电容C11的另一端、电阻R12的另一端和NMOS管Q11的源极共同接地GND_S。

又一种开关电源的输出过压保护电路，用于与电压环采样反馈电路并联，包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、稳压二极管D11、电容C11、NMOS管Q11、电阻R14和光耦U1，电阻R11的一端作为输入端，用于连接开关电源的输出电压，电阻R11的另一端连接稳压二极管D11的阴极，稳压二极管D11的阳极连接电容C11的一端、电阻R12的一端和电阻R13的一端的连接点，电阻R13的另一端连接NMOS管Q11的栅极，电阻R14的一端连接NMOS管Q11的漏极，电阻R14的另一端连接光耦U1的发光侧U1A的阴极，光耦U1的发光侧U1A的阳极作为供电端，用于连接到供电电压Vcc，光耦U1的感光侧U1B与电压环采样反馈电路的光耦U2的感光侧U2B的相同脚位并联，电容C11的另一端、电阻R12的另一端和NMOS管Q11的源极共同接地GND_S。

优选地，光耦U1的感光侧U1B以及光耦U2的感光侧U2B，用于连接于电压环采样反馈电路的采样信号反馈处，根据具体控制电路的反馈原理，应用于开关电源控制IC电压反馈引脚comp与地之间，或应用于开关电源的控制IC电压反馈引脚comp与其基准电压引脚ref之间。

优选地，电压环采样反馈电路、输出过压保护电路与开关电源输出地共地。

与现有技术相比，本实用新型具有以下进步效果：

1、本实用新型通过输出过压保护电路在电压环采样反馈电路失效时对输出电压进行采样反馈，保证输出电压在任何异常状态下受控稳定，提高了电源的可靠性；

2、本实用新型通过对输出过压保护电路的简化，优化了电路设计，更好地减小了电路的体积。

附图说明

图1为现有的电压环采样反馈电路原理图；

图2为本实用新型第一实施例电路应用原理图；

图3为本实用新型第二实施例电路应用原理图；

图4为本实用新型第三实施例电路原理图；

图5为本实用新型第三实施例电路应用原理图。

具体实施方式

下面结合给出本实用新型实施例中的附图，更清楚、完整地说明本实用新型的技术方案。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。

第一实施例

图2是本实用新型第一实施例的输出过压保护电路的应用电路图，一种开关电源的输出过压保护电路，用于与电压环采样反馈电路并联，包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、稳压二极管D11、电容C11和NMOS管Q11，电阻R11的一端作为输入端，用于连接开关电源的输出电压，电阻R11的另一端连接稳压二极管D11的阴极，稳压二极管D11的阳极连接电容C11的一端、电阻R12的一端和电阻R13的一端的连接点，电阻R13的另一端连接NMOS管Q11的栅极，NMOS管Q11的漏极作为供电端，用于顺序通过电压环采样反馈电路的电阻R25和光耦U2的发光侧U2A连接到供电电压Vcc，电容C11的另一端、电阻R12的另一端和NMOS管Q11的源极共同接地GND_S。电压环采样反馈电路、输出过压保护电路与开关电源输出地共地。

输出过压保护电路与电压环采样反馈电路共用光耦U2进行反馈，输出过压保护电路通过NMOS管Q11的漏极连接电压环采样反馈电路中运放U21的输出引脚。

该电路的具体工作过程描述如下：

电路正常工作过程，电压环采样反馈电路正常工作，输出电压稳定为+Vo，由于输出电压+Vo不超过稳压二极管D11的稳压值与NMOS管Q11的门限电压之和，NMOS管Q11不导通，输出过压保护电路不参与电路反馈工作。

电压环采样反馈电路中的运放U21失效，或者光耦U2的发光侧U2A失效，导致光耦U2的感光侧U2B阻抗升高甚至断开，控制IC的电压环反馈引脚comp失调，输出电压失调或过高。此时，输出电压+Vo超过稳压二极管D11的稳压值，稳压二极管D11被击穿，进行稳压工作，电容C11通过电阻R11和电阻R12的分压进行充电，另外通过电阻R13提高NMOS管Q11的栅源电压，当NMOS管Q11的栅源电压达到NMOS管Q11的门限电压，NMOS管Q11逐渐导通，并进入可变电阻区，从而调节光耦U2的发光侧U2A的发光强度，并通过光耦U2的感光侧U2B阻抗变化调节控制IC的电压环反馈引脚comp的电压，实现稳压过压的输出电压的保护作用。

电压环采样反馈电路中光耦U2的感光侧U2B失效，导致光耦U2的感光侧U2B阻抗减小，输出过压保护电路工作过程同上，控制IC的电压环反馈引脚comp的工作电流增大，从而减小输出电压+Vo，也不会出现输出过压的问题。

第二实施例

图3是本实用新型第二实施例的输出过压保护电路的应用电路图，与第一实施例相比，不同之处在于：第二实施例输出过压保护电路还包括电阻R14，电阻R14的一端连接NMOS管Q11的漏极，电阻R14的另一端作为新的供电端，用于通过电压环采样反馈电路的光耦U2的发光侧U2A连接到供电电压Vcc，输出过压保护电路通过电阻R14的另一端连接电压环采样反馈电路中运放U21的输出引脚。

第二实施例的工作原理与第一实施例一致，在此不再赘述。

电阻R14的作用与电阻R25基本一致，用于限制流过光耦发光侧的电流，防止光耦发光二极管电流突变引起的输出电压过冲等问题。

第三实施例

图4是本实用新型第三实施例的输出过压保护电路图，与第一实施例相比，不同之处在于：还包括电阻R14和光耦U1，电阻R14的一端连接NMOS管Q11的漏极，电阻R14的另一端连接光耦U1的发光侧U1A的阴极，光耦U1的发光侧U1A的阳极作为新的供电端，用于连接到供电电压Vcc，光耦U1的感光侧U1B与电压环采样反馈电路的光耦U2的感光侧U2B的相同脚位并联。

图5是本实用新型第三实施例的输出过压保护电路的应用电路图，光耦U1的感光侧U1B连接于电压环采样反馈电路的采样信号反馈处，参考开关电源控制IC的电压反馈设计，应用于开关电源控制IC的电压环反馈引脚comp与地GND_S之间。

输出过压保护电路使用光耦U1，电压环采样反馈电路使用光耦U2，分别进行反馈，同时共用一个供电电压Vcc。

除电压环采样反馈电路工作中使用的是光耦U2外，第三实施例的工作原理与第一实施例基本一致，在此不再赘述。

以上仅是本实用新型优选的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述具体实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体控制方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (7)

1.一种开关电源的输出过压保护电路，用于与电压环采样反馈电路并联，其特征在于：包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、稳压二极管D11、电容C11和NMOS管Q11，电阻R11的一端作为输入端，用于连接开关电源的输出电压，电阻R11的另一端连接稳压二极管D11的阴极，稳压二极管D11的阳极连接电容C11的一端、电阻R12的一端和电阻R13的一端的连接点，电阻R13的另一端连接NMOS管Q11的栅极，NMOS管Q11的漏极作为供电端，用于依次通过电压环采样反馈电路的电阻R25和光耦U2的发光侧U2A连接到供电电压Vcc，电容C11的另一端、电阻R12的另一端和NMOS管Q11的源极共同接地GND_S。

2.根据权利要求1所述的开关电源的输出过压保护电路，其特征在于：还包括电阻R14，电阻R14的一端连接NMOS管Q11的漏极，电阻R14的另一端作为新的供电端，用于通过电压环采样反馈电路的光耦U2的发光侧U2A连接到供电电压Vcc。

3.根据权利要求1所述的开关电源的输出过压保护电路，其特征在于：还包括电阻R14和光耦U1，电阻R14的一端连接NMOS管Q11的漏极，电阻R14的另一端连接光耦U1的发光侧U1A的阴极，光耦U1的发光侧U1A的阳极作为新的供电端，用于连接到供电电压Vcc，光耦U1的感光侧U1B与电压环采样反馈电路的光耦U2的感光侧U2B的相同脚位并联。

4.一种开关电源的输出过压保护电路，用于与电压环采样反馈电路并联，其特征在于：包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、稳压二极管D11、电容C11、NMOS管Q11和电阻R14，电阻R11的一端作为输入端，用于连接开关电源的输出电压，电阻R11的另一端连接稳压二极管D11的阴极，稳压二极管D11的阳极连接电容C11的一端、电阻R12的一端和电阻R13的一端的连接点，电阻R13的另一端连接NMOS管Q11的栅极，电阻R14的一端连接NMOS管Q11的漏极，电阻R14的另一端作为供电端，用于通过电压环采样反馈电路的光耦U2的发光侧U2A连接到供电电压Vcc，电容C11的另一端、电阻R12的另一端和NMOS管Q11的源极共同接地GND_S。

5.一种开关电源的输出过压保护电路，用于与电压环采样反馈电路并联，其特征在于：包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、稳压二极管D11、电容C11、NMOS管Q11、电阻R14和光耦U1，电阻R11的一端作为输入端，用于连接开关电源的输出电压，电阻R11的另一端连接稳压二极管D11的阴极，稳压二极管D11的阳极连接电容C11的一端、电阻R12的一端和电阻R13的一端的连接点，电阻R13的另一端连接NMOS管Q11的栅极，电阻R14的一端连接NMOS管Q11的漏极，电阻R14的另一端连接光耦U1的发光侧U1A的阴极，光耦U1的发光侧U1A的阳极作为供电端，用于连接到供电电压Vcc，光耦U1的感光侧U1B 与电压环采样反馈电路的光耦U2的感光侧U2B的相同脚位并联，电容C11的另一端、电阻R12的另一端和NMOS管Q11的源极共同接地GND_S。

6.根据权利要求5所述的开关电源的输出过压保护电路，其特征在于：光耦U1的感光侧U1B以及光耦U2的感光侧U2B，用于连接于电压环采样反馈电路的采样信号反馈处，根据具体控制电路的反馈原理，应用于开关电源控制IC电压反馈引脚comp与地之间，或应用于开关电源的控制IC电压反馈引脚comp与其基准电压引脚ref之间。

7.根据权利要求1至6任一所述的开关电源的输出过压保护电路，其特征在于：电压环采样反馈电路、输出过压保护电路与开关电源输出地共地。

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