CN213817222U - 一种过压保护电路、开关电源及电器设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过压保护电路、开关电源及电器设备，所述过压保护电路分别与开关电源中的初级控制电路、开关管和变压器的一次侧辅助绕组连接，所述过压保护电路根据所述变压器的一次侧辅助绕组电压输出检测电压至所述初级控制电路，所述初级控制电路在所述检测电压大于预设电压时控制所述开关管停止工作，本实用新型通过将过压保护电路设置在电源的一次侧，并简化了过压保护电路的结构，从而简化了电源结构，减少了在PCB板上的占用面积，降低成本。

Description

一种过压保护电路、开关电源及电器设备

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种过压保护电路、开关电源及电器设备。

背景技术

目前的隔离型开关电源方案大都通过稳压管及开关三极管组成的过压电路检测方式侦测输出电压的过压状态，再通过该电路改变反馈回路使一次侧的控制IC实现关断或限制输出电压幅度的效果，从而达到保护负载的目的，这种保护电路的特点是应用在开关电源二次侧，如图1所示，直接对输出电压进行检测，但是该保护电路电路需要的元件多，电路结构复杂，进而需要占用PCB面积较大，成本高。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种过压保护电路、开关电源及电器设备，将过压保护电路设置在电源的一次侧，并简化了过压保护电路的结构，从而简化了电源结构，减少了在PCB板上的占用面积，降低成本。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种过压保护电路，分别与开关电源中的初级控制电路、开关管和变压器的一次侧辅助绕组连接，所述过压保护电路根据所述变压器的一次侧辅助绕组电压输出检测电压至所述初级控制电路，所述初级控制电路在所述检测电压大于预设电压时控制所述开关管停止工作。

所述的过压保护电路中，所述过压保护电路包括第一二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻、所述第一二极管的正极连接所述变压器的一次侧辅助绕组，所述第一二极管的负极通过所述第一电阻连接所述第二电阻的一端和所述初级控制电路，所述第二电阻的另一端连接所述第三电阻的一端和所述开关管，所述第三电阻的另一端接地。

所述的过压保护电路中，所述初级控制电路包括控制器，所述控制器包括检测引脚和驱动引脚，所述检测引脚连接所述第二电阻的一端，所述驱动引脚连接所述开关管。

一种开关电源,包括变压器、开关管、初级控制电路和如上所述的过压保护电路，所述过压保护电路分别与开关电源中的初级控制电路、开关管和变压器的一次侧辅助绕组连接。

所述的开关电源中，所述初级控制电路包括控制器，所述控制器包括检测引脚和驱动引脚，所述检测引脚连接所述过压保护电路，所述驱动引脚连接所述开关管。

所述的开关电源，还包括输出滤波电路，所述输出滤波电路连接所述变压器的二次侧输出绕组和电压输出端。

所述的开关电源，还包括输出电压检测电路，所述输出电压检测电路连接所述控制器和所述输出滤波电路，所述输出电压检测电路还连接电压输出端。

所述的开关电源中，所述输出滤波电路包括第二二极管和第一电容，所述第二二极管的正极连接所述变压器的二次输出绕组，所述第二二极管的负极连接所述第一电容的一端和电压输出端，所述第一电容的另一端接地。

所述的开关电源中，所述输出电压检测电路包括光电耦合器和第四电阻、第五电阻和基准电压源，所述光电耦合器的第1脚连接所述电源输出端和所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接所述第五电阻的一端和所述基准电压源的参考极，所述第五电阻的另一端和所述基准电压源的阳极均接地，所述光电耦合器的第2脚连接所述基准电压源的阴极，所述光电耦合器的第3脚接地，所述光电耦合器的第4脚连接所述控制器。

一种电器设备，包括PCB板，所述PCB板上设置有如上所述的开关电源。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种过压保护电路、开关电源及电器设备，所述过压保护电路分别与开关电源中的初级控制电路、开关管和变压器的一次侧辅助绕组连接，所述过压保护电路根据所述变压器的一次侧辅助绕组电压输出检测电压至所述初级控制电路，所述初级控制电路在所述检测电压大于预设电压时控制所述开关管停止工作，本实用新型通过将过压保护电路设置在电源的一次侧，并简化了过压保护电路的结构，从而简化了电源结构，减少了在PCB板上的占用面积，降低成本。

附图说明

图1为现有的开关电源的原理框图；

图2为本实用新型提供的开关电源的结构框图；

图3为本实用新型提供的开关电源中过压保护电路的原理图；

图4为本实用新型提供的开关电源中输出平台电压、辅助绕组电压、辅助绕组平台电压和开关管导通时的电流的波形图。

具体实施方式

本实用新型提供一种过压保护电路、开关电源及电器设备，将过压保护电路设置在电源的一次侧，并简化了过压保护电路的结构，从而简化了电源结构，减少了在PCB板上的占用面积，降低成本。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，如图1所示的隔离型开关电源中的输出过压保护部分的原理为:在开关电源正常工作时,通过电阻R04和R05检测输出电压，再通过基准电压源U03的第1脚检测的电压经光电耦合器U02反馈到PWM控制IC的FB引脚，实时调节输出电压，使输出电压恒定。当开关电源电路输出异常时，为了避免输出电压过高对后级负载造成危害，通过稳压二极管ZD01对输出电压进行检测，当电压超过稳压二极管ZD01击穿值时，稳压二极管ZD01导通，二极管D02导通，三极管Q02导通，光电耦合器U02第2脚电压被三极管Q02拉低，PWM控制IC检测到FB异常后关断PWM信号，从而实现过压保护功能，也即图1中的开关电源采用对二次侧输出电压进行检测，当输出电压过压时，通过改变反馈环路的工作状态，使得一次侧PWM控制器IC断开或限制输出电压的幅度，进而达到过压保护的效果。

请参阅图2和图3，本实用新型提供的开关电源,包括前端滤波电路10、变压器20、开关管30、初级控制电路40和过压保护电路50，本实施例中所述开关管30为MOS管，所述变压器20的一次侧主绕组连接前端滤波电路10和开关管30的漏极，所述变压器20的一次侧辅助绕组连接所述过压保护电路50，所述变压器20的输出端连接电压输出端，所述过压保护电路50还连接所述初级控制电路40和所述开关管30的源极，所述初级控制电路40还连接所述开关管30的源极；交流电经前端滤波电路10进行整流滤波处理后输出至变压器20，当初级控制电路40控制开关管30导通时，变压器20存储能量，当初级控制电路40控制开关管30关断时，变压器20向二次侧输出绕组传输能量输出电压，变压器20的输出电压经输出整流电路整流后该负载供电；具体地，所述变压器20的第4脚至第6脚为一次侧主绕组，能够起到开关储能作用，所述变压器20的第1脚和第2脚为一次侧辅助绕组，一般用作给控制器提供VCC供电的作用，所述变压器20的第8脚至第11脚为二次侧输出绕组，为负载提供能量。

本实施例中将原有设置在变压器20的二次侧辅助绕组的过压保护部分也即稳压二极管ZD01、二极管D02、三极管Q02、电阻R02、R03和电容C01省去，而在变压器20的一次侧辅助绕组设置过压保护电路50，所述过压保护电路50根据所述变压器20的一次侧辅助绕组电压输出检测电压至所述初级控制电路40，所述初级控制电路40在所述检测电压大于预设电压时控制所述开关管30停止工作；具体来说，本实施例中，根据变压器20的辅助绕组与二次侧输出成比例的特性，通过过压保护电路50对一次侧辅助绕组电压U0的平台电压进行检测，即可得到与二次侧输出绕组的输出平台电压U1成比例的辅助绕组平台电压U2，之后由过压保护电路50将检测到的辅助绕组平台电压U2连接到初级控制电路40，由初级控制电路40判断出该电压大于预设电压时则关断输出给开关管30的驱动信号，即停止输出驱动信号给开关管30，使得所述开关管30停止工作，进而实现过压保护，简化了开关电源的电路结构，降低了成本。

进一步地，请继续参阅图3，所述过压保护电路50包括第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3、所述第一二极管D1的正极连接所述变压器20的一次侧辅助绕组，所述第一二极管D1的负极通过所述第一电阻R1连接所述第二电阻R2的一端和所述初级控制电路40，所述第二电阻R2的另一端连接所述第三电阻R3的一端和所述开关管30的源极，所述第三电阻R3的另一端接地，本实施例中在开关电源原有的基础上省去了二次侧输出绕组的过压保护部分，在一次侧辅助绕组增设了第一二极管D1和第一电阻R1，与原有的第二电阻R2和第三电阻R3形成过压保护电路50，相当于简化了原有的过压保护部分的电路结构，从而简化了开关电源的电路结构。

进一步地，请一并参阅图4，所述初级控制电路40包括控制器，包括控制器，所述控制器包括检测引脚CS和驱动引脚PWM，所述检测引脚CS连接所述第二电阻R2的一端，所述驱动引脚PWM连接开关管30的栅极，开关电源在正常工作时，通过控制器的检测引脚CS用作检测开关管30导通时的电流I0，用于环路补偿、过流、过载保护等作用。本实施例中利用了开关管30在断开后，经过一定时间t0的延迟，对一次侧辅助绕组的电压进行采样，进而达到检测输出电压的效果。

具体地，在t1时刻开关管30导通，控制器的检测引脚CS通过第二电阻R2和第三电阻R3对开关管30导通期间的电流I0进行检测，执行正常的环路补偿、过流、过载保护等作用；t2时刻开关管30关断，控制器中的控制芯片的检测引脚CS经过一定时间t0延时后，第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3对辅助绕组电压U0的平台电压进行检测，即对二次侧输出平台电压U1进行比例检测。通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值，可设定二次侧过电压保护值。其中，所述控制器中集成有比较器，通过比较器可比较出检测的辅助绕组平台电压U2与预设电压的大小，当二次侧输出平台电压U1过压时，辅助绕组电压平台U2也将会等比例变高，达到检测引脚CS的过压保护门限值时，控制器将关断开关管30的驱动信号，实现对二次侧输出电压的过压保护功能，本申请中通过在一次侧辅助绕组增设了第一二极管D1和第一电阻R1，与原有的第二电阻R2和第三电阻R3形成过压保护电路50复用了所述控制器的检测引脚,以实现过压保护功能。

进一步地，请继续参阅图2，所述开关电源还包括输出滤波电路60，所述输出滤波电路60连接所述变压器20的二次侧输出绕组和所述电压输出端，所述输出滤波电路60对二次侧输出电压进行滤波处理后为负载供电，确保输出电压的稳定可靠性。

进一步地，所述开关电源还包括输出电压检测电路70，所述输出电压检测电路70连接所述控制器和所述输出滤波电路60，所述输出电压检测电路70还连接电压输出端，相比于传统的开关电源，所述输出电压检测电路70还连接二次侧的过压保护部分，本实施例中的输出电压检测电路70不与过压保护部分连接，用于检测输出电压反馈给所述控制器，以便于调节输出电压的恒定，相对于传统的开关电源而言，简化了开关电源的结构。

进一步地，所述输出滤波电路60包括开关管30和第一电容C1，所述开关管30的正极连接所述变压器20的二次输出绕组，所述开关管30的负极连接所述第一电容C1的一端和所述电压输出端，所述第一电容C1的另一端接地，通过开关管30和第一电容C1对输出电压进行整流滤波处理，以便于为后续负载提供稳定的电压。

进一步地，所述输出电压检测电路70包括光电耦合器U11和第四电阻R4、第五电阻R5和基准电压源U22，所述光电耦合器U11的第1脚连接所述电源输出端和所述第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端连接所述第五电阻R5的一端和所述基准电压源U22的参考极，所述第五电阻R5的另一端和所述基准电压源U22的阳极均接地，所述光电耦合器U11的第2脚连接所述基准电压源U22的阴极，所述光电耦合器U11的第3脚接地，所述光电耦合器U11的第4脚连接所述控制器，通过第四电阻R4和第五电阻R5对输出电压的分压采样，并通过光电耦合器U11反馈给控制器，可有效调节输出电压，实现输出电压的恒定；其中，所述光断耦合器U11的设置可有效将变压器20的二次侧输出端的电压与一次侧辅助绕组的电压进行隔离。

进一步地，本实用新型还公开了一种过压保护电路，所述过压保护电路分别与开关电源中的初级控制电路、开关管和变压器的一次侧辅助绕组连接，由于上文对该过压保护电路进行了详述，在此不再赘述。

进一步地，本实用新型还公开了一种电器设备，所述电器设备包括PCB板，所述PCB板上设置有如上所述的开关电源，由于上文对该开关电源进行了详述，在此不再赘述。

综上所述，本实用新型提供的一种过压保护电路、开关电源及电器设备，所述过压保护电路分别与开关电源中的初级控制电路、开关管和变压器的一次侧辅助绕组连接，所述过压保护电路根据所述变压器的一次侧辅助绕组电压输出检测电压至所述初级控制电路，所述初级控制电路在所述检测电压大于预设电压时控制所述开关管停止工作，本实用新型通过将过压保护电路设置在电源的一次侧，并简化了过压保护电路的结构，从而简化了电源结构，减少了在PCB板上的占用面积，降低成本。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种过压保护电路，其特征在于，分别与开关电源中的初级控制电路、开关管和变压器的一次侧辅助绕组连接，所述过压保护电路根据所述变压器的一次侧辅助绕组电压输出检测电压至所述初级控制电路，所述初级控制电路在所述检测电压大于预设电压时控制所述开关管停止工作；所述过压保护电路包括第一二极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻、所述第一二极管的正极连接所述变压器的一次侧辅助绕组，所述第一二极管的负极通过所述第一电阻连接所述第二电阻的一端和所述初级控制电路，所述第二电阻的另一端连接所述第三电阻的一端和所述开关管，所述第三电阻的另一端接地。

2.一种开关电源,其特征在于,包括变压器、开关管、初级控制电路和权利要求1所述的过压保护电路，所述过压保护电路分别与开关电源中的初级控制电路、开关管和变压器的一次侧辅助绕组连接。

3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述初级控制电路包括控制器，所述控制器包括检测引脚和驱动引脚，所述检测引脚连接所述过压保护电路，所述驱动引脚连接所述开关管。

4.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，还包括输出滤波电路，所述输出滤波电路连接所述变压器的二次侧输出绕组和电压输出端。

5.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于，还包括输出电压检测电路，所述输出电压检测电路连接所述控制器和所述输出滤波电路，所述输出电压检测电路还连接电压输出端。

6.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述输出滤波电路包括第二二极管和第一电容，所述第二二极管的正极连接所述变压器的二次输出绕组，所述第二二极管的负极连接所述第一电容的一端和电压输出端，所述第一电容的另一端接地。

7.根据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述输出电压检测电路包括光电耦合器和第四电阻、第五电阻和基准电压源，所述光电耦合器的第1脚连接所述电压输出端和所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接所述第五电阻的一端和所述基准电压源的参考极，所述第五电阻的另一端和所述基准电压源的阳极均接地，所述光电耦合器的第2脚连接所述基准电压源的阴极，所述光电耦合器的第3脚接地，所述光电耦合器的第4脚连接所述控制器。

8.一种电器设备，包括PCB板，其特征在于，所述PCB板上设置有如权利要求2所述的开关电源。

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