CN215343894U - 一种输出过压保护电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型用于电气技术领域，提供一种输出过压保护电路及开关电源，电路包括检测模块、比较模块和过压保护模块，检测模块与待检测电源的输出端连接，用于检测待检测电源的输出电压并输出检测电压；比较模块与检测模块连接，用于将检测电压与基准电压比较后输出比较信号；过压保护模块与比较模块以及待检测电源的电源芯片的目标控制引脚连接，用于接收比较信号，并根据比较信号控制电源芯片的工作状态。本实用新型通过检测待检测电源的输出电压，然后控制待检测电源的电源芯片的工作状态，能准确根据待检测电源的输出电压对电源芯片的工作状态进行控制，实现精准过压保护功能。

Description

一种输出过压保护电路及开关电源

技术领域

本实用新型属于电气技术领域，尤其涉及一种输出过压保护电路及开关电源。

背景技术

开关电源(Switch Mode Power Supply，简称SMPS)，又称交换式电源、开关变换器，开关电源是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑，而开关电源就进行市电和个人电脑之间电压及电流的转换。

开关电源的稳压主要通过反馈稳压电路实现，反馈稳压电路是当输入电压或者负载的电流发生变化时，通过输出电路的反馈，控制开关管的占空比，从而保持输出电压的基本不变。现有开关电源的过压保护通常采用检测线圈感应电压实现，但是，检测线圈感应的电压不稳定，导致电压检测精准度较差，无法做到精确过压保护功能。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种输出过压保护电路，旨在解决开关电源的电压保护的检测精度不高的问题。

本实用新型实施例提供一种输出过压保护电路，包括：

检测模块，与待检测电源的输出端连接，用于检测待检测电源的输出电压并输出检测电压；

比较模块，与检测模块连接，用于将检测电压与基准电压比较后输出比较信号；

过压保护模块，与比较模块以及待检测电源的电源芯片的目标控制引脚连接，用于接收比较信号，并根据比较信号控制电源芯片的工作状态。

第二方面，本申请还提供一种开关电源，开关电源包括如上述的输出过压保护电路。

本实用新型实施例通过检测模块检测待检测电源的输出电压，然后根据待检测电源的输出电压输出检测电压至比较模块，比较模块将检测电压与基准电压进行比较后输出比较信号至过压保护模块，过压保护模块与待检测电源的电压芯片的目标控制引脚连接，从而根据该比较信号控制待检测电源的电源芯片的工作状态，能准确根据待检测电源的输出电压对电源芯片的工作状态进行控制，实现精准过压保护功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种输出过压保护电路一个实施例的模块示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种输出过压保护电路另一个实施例的模块示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种输出过压保护电路一个实施例的电路结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种输出过压保护电路另一个实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。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。

现在的开关电源采用检测线圈感应电压实现过压保护，电压检测精准度不高。本实用新型能准确根据待检测电源的输出电压对电源芯片的工作状态进行控制，实现精准过压保护功能。

实施例一

在一些可选实施例中，如图1所示，本申请一个实施例提供一种输出过压保护电路，包括检测模块1、比较模块2和过压保护模块3。

检测模块1与待检测电源的输出端V1连接，用于检测待检测电源的输出电压并输出检测电压；

比较模块2与检测模块1连接，用于将检测电压与基准电压比较后输出比较信号；

过压保护模块3与比较模块2以及待检测电源的电源芯片U1的目标控制引脚连接，用于接收比较信号，并根据比较信号控制电源芯片U1的工作状态。

在实施时，检测模块1与待检测电源的输出端V1以及比较模块2的输入端耦合，待检测电源是本申请输出过压保护电路进行过压保护的开关电源，检测模块1通过检测待检测电源的输出电压，并输出检测电压至比较模块2的输入端，比较模块2根据该检测电压与基准电压进行比对，在一些实施例中，基准电压是可以由基准电压电路提供，基准电压电路与比较模块2连接，以将基准电压输出至比较模块2，比较模块2输出比较信号至过压保护模块3，过压保护模块3与比较模块2和电源芯片U1的目标控制引脚耦合，目标控制引脚的电信号能控制电源芯片U1的工作状态，例如目标控制引脚可以是电源芯片U1的使能脚或者反馈脚，以目标控制引脚为电源芯片U1的使能脚为例，过压保护模块3与使能脚连接，从而可以控制电源芯片U1的工作状态，例如当检测电压小于基准电压时，过压保护模块3通过该使能脚使能电源芯片U1工作；而检测电压大于基准电压时，过压保护模块3通过该使能脚使能电源芯片U1不工作，实现过压保护功能。

在一些实施例中，电源芯片U1可以采用常用的电源管理芯片，电源管理芯片包括但不限于HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500或者SM750等，检测模块1可以采用分压电阻检测方式对待检测电源的输出电压进行检测，比较模块2可以采用运放或者比较器，以比较模块2采用运算放大器为例，运算放大器的同相输入端和反相输入端分别连接基准电压和检测电压，过压保护模块3可以采用开关元件，开关元件包括但不限于三极管、MOS管、光耦合器或者其组合等，以过压保护模块3包括第一三极管为例，运算放大器的输出端与第一三极管的基极连接，第一三极管的集电极接芯片工作电压，第一三极管的发射极通过一个电阻接地，第二三极管的发射极还连接电源芯片U1的目标控制引脚，例如第二三极管的集电极连接电源芯片U1的反馈脚，在正常工作过程中，当基准电压小于检测电压，运算放大器输出高电平，第一三极管导通，此时，电源芯片U1的反馈脚连接芯片工作电压。而当基准电压大于检测电压时，运算放大器输出低电平，第一三极管截止，此时，电源芯片U1的反馈脚接地，基准电压小于检测电压或者基准电压大于检测电压会使反馈脚的电压不同，进而使得电源芯片U1的工作状态不同，例如反馈脚高电平时电源芯片U1工作而反馈脚低电平时电源芯片U1不工作，或者反馈脚高电平时电源芯片U1不工作而反馈脚低电平时电源芯片U1工作，从而精确根据待检测电源的输出电压进行过压保护功能。

本申请实施例通过检测模块1检测待检测电源的输出电压，然后根据待检测电源的输出电压输出检测电压至比较模块2，比较模块2将检测电压与基准电压进行比较后输出比较信号至过压保护模块3，过压保护模块3与待检测电源的电压芯片U1的目标控制引脚连接，从而根据该比较信号控制待检测电源的电源芯片U1的工作状态，能准确根据待检测电源的输出电压对电源芯片U1的工作状态进行控制，实现精准过压保护功能。

实施例二

在一些可选实施例中，如图2所示，电路还包括基准电压模块4，基准电压模块4与比较模块2连接，用于输出基准电压至比较模块2。

在实施时，基准电压模块4用于产生基准电压，例如基准电压模块4采用TL431，TL431是一种可控精密稳压源，TL431的输出电压用两个电阻就可以设置从Vref(2.5V)到36V范围内的任何值，从而为比较模块2提供稳定的基准电压信号。

实施例三

在一些可选实施例中，如图3所示，检测模块1包括第一电阻R1和第二电阻R2；

第一电阻R1的一端与待检测电源的输出端V1连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接；第二电阻R2的一端与比较模块2连接，第二电阻R2的另一端接地。

在实施时，第一电阻R1和第二电阻R2串联后接地，待检测电源的输出端V1的输出电压经过第一电阻R1和第二电阻R2的分压后，第一电阻R1和第二电阻R2之间的线路输出检测电压至比较模块2。第一电阻R1和第二电阻R2采用可调电阻或偏置电阻从而输出不同电压值的检测电压，在另一些实施例中，还可以通过更换第一电阻R1和/或第二电阻R2以使检测电压的电压值不同。

在一些实施例中，比较模块2包括比较器或者运算放大器，比较器或者运算放大器的反相输入端与第二电阻R2的一端连接，比较器或者运算放大器的同相输入端与基准电压模块4连接，比较器或者运算放大器的输出端与过压保护模块3连接。

为便于理解，图3中的U1A可以是比较器也可以是运算放大器，在一些实施例中，以比较模块2采用运算放大器U1A为例，运算放大器U1A的反相输入端与第二电阻R2的一端连接接入检测电压，运算放大器U1A的同相输入端与基准电压模块4连接接入基准电压，运算放大器U1A的输出端与过压保护模块3连接，当检测电压大于基准电压，运算放大器U1A输出低电平至过压保护模块3，当检测电压小于基准电压，运算放大器U1A输出高电平至过压保护模块3。

在一些实施例中，基准电压模块4包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1和稳压器U2；在实施时，以运算放大器U1A为例，稳压器U2采用上述的TL431，稳压器U2包括阳极、阴极和输出电压设定端，第三电阻R3的一端与第一电压端V+连接，第三电阻R3的另一端与同相输入端、第四电阻R4的一端以及稳压器U2的输出电压设定端连接；第四电阻R4的另一端接地；稳压器U2的阳极接地，稳压器U2的阴极与第五电阻R5的一端、过压保护模块3的输入端以及运算放大器U1A的输出端连接；第五电阻R5的另一端与第一电容C1的一端连接；第一电容C1的另一端与同相输入端连接。

稳压器U2采用可控精密稳压源TL431,TL431的Vref脚(稳压器U2的阴极)既有输出电压的稳压租用，也兼顾比较器或者运算放大器的基准电压，不需再多一个基准稳压芯片或参考基准电压点，就可以实现过压保护功能。

在一些实施例中，过压保护模块3包括第六电阻R6和光耦合器U3；光耦合器U3包括输入正脚j1、输入负脚j2、输出正脚j3和输出负脚j4，光耦合器U3的输入正脚j1通过第六电阻R6与第一电压端V+连接，光耦合器U3的输入负脚j2与比较器U1A的输出端连接，光耦合器U3的输出正脚j3与电源芯片U1的第一控制引脚uj1连接，光耦合器U3的输出负脚j4与电源芯片U1的第二控制引脚uj2连接。

在实施时，比较器U1A可以采用LM358，第一控制引脚uj1可以是电源芯片U1的Fb脚(反馈脚)或者EN脚(使能脚)，第二控制引脚uj2是电源芯片U1的接地脚或者芯片检测电流口。以基准电压模块4输出2.5V基准电压为例，光耦合器U3的输出正脚j3和输出负脚j4分别连接Fb脚和芯片检测电流口，比较器U1A的反向输入端接入第一电阻R1和第二电阻R2进行分压检测后输出的检测电压，比较器U1A的同相输入端接入2.5V基准电压，一般情况下，当检测电压低于基准电压，比较器U1A输出高电平，光耦合器U3正常导通且不影响电源芯片U1的Fb脚和芯片检测电流口之间的电流，电源芯片U1正常工作；当检测电压高于基准电压时，比较器U1A输出低电平，通过光耦合器U3的电流增大，使得电源芯片U1的Fb脚和芯片检测电流口之间的电流也变大，超过芯片检测电流口的最大检测电流，使得电源芯片U1停止工作，实现精准过压保护功能。

在另一些实施例中，运算放大器U1A可以采用LM393，当采用LM393时，需要在LM393的输出端上拉电阻，在一些实施例中，如图4所示，比较模块2还包括第七电阻R7，第七电阻R7的一端与LM393的输出端连接，第七电阻R7的另一端与第一电压端V+连接。

以基准电压模块4输出2.5V基准电压为例，光耦合器U3的输出正脚j3和输出负脚j4分别连接Fb脚和芯片检测电流口，运算放大器U1A的反向输入端接入第一电阻R1和第二电阻R2进行分压检测后输出的检测电压，运算放大器U1A的同相输入端接入2.5V基准电压，一般情况下，当检测电压低于基准电压，运算放大器U1A输出高电平，光耦合器U3正常导通且不影响电源芯片U1的Fb脚和芯片检测电流口之间的电流，电源芯片U1正常工作；当检测电压高于基准电压时，运算放大器U1A输出低电平，通过光耦合器U3的电流增大，使得电源芯片U1的Fb脚和芯片检测电流口之间的电流也变大，超过芯片检测电流口的最大检测电流，使得电源芯片U1停止工作，实现精准过压保护功能。

实施例四

在一些可选实施例中，本申请还提供一种开关电源，开关电源包括如上述的输出过压保护电路。电路包括检测模块1、比较模块2和过压保护模块3。

检测模块1与待检测电源的输出端V1连接，用于检测待检测电源的输出电压并输出检测电压；

比较模块2与检测模块1连接，用于将检测电压与基准电压比较后输出比较信号；

过压保护模块3与比较模块2以及待检测电源的电源芯片U1的目标控制引脚连接，用于接收比较信号，并根据比较信号控制电源芯片U1的工作状态。。

在实施时，待检测电源即开关电源，电源芯片U1即开关电源的电源管理芯片，检测模块1与待检测电源的输出端V1以及比较模块2的输入端耦合，待检测电源是本申请输出过压保护电路进行过压保护的开关电源，检测模块1通过检测待检测电源的输出电压，并输出检测电压至比较模块2的输入端，比较模块2根据该检测电压与基准电压进行比对，在一些实施例中，基准电压是可以由基准电压电路提供，基准电压电路与比较模块2连接，以将基准电压输出至比较模块2，比较模块2输出比较信号至过压保护模块3，过压保护模块3与比较模块2和电源芯片U1的目标控制引脚耦合，目标控制引脚的电信号能控制电源芯片U1的工作状态，例如目标控制引脚可以是电源芯片U1的使能脚或者反馈脚，以目标控制引脚为电源芯片U1的使能脚为例，过压保护模块3与使能脚连接，从而可以控制电源芯片U1的工作状态，例如当检测电压小于基准电压时，过压保护模块3通过该使能脚使能电源芯片U1工作；而检测电压大于基准电压时，过压保护模块3通过该使能脚使能电源芯片U1不工作，实现过压保护功能。

在一些实施例中，检测模块1可以采用分压电阻检测方式对待检测电源的输出电压进行检测，比较模块2可以采用运放或者比较器，以比较模块2采用运算放大器为例，运算放大器的同相输入端和反相输入端分别连接基准电压和检测电压，过压保护模块3可以采用光耦合器，运算放大器与光耦合器连接，光耦合器还可以与电源芯片U1的反馈脚和电流检测引脚连接，在正常工作过程中，当基准电压小于检测电压，运算放大器输出高电平，光耦合器正常导通电流不变，此时，电源芯片U1的反馈脚和电流检测引脚之间的电流不变，电压芯片U1正常工作。而当基准电压小于检测电压时，运算放大器输出低电平，光耦合器的电流变大，导致电源芯片U1的反馈脚和电流检测引脚之间的电流不变大且大于电源芯片U1的最大检测电流时，电压芯片U1停止工作，从而精确根据待检测电源的输出电压进行过压保护功能。

本申请实施例通过检测模块1检测待检测电源的输出电压，然后根据待检测电源的输出电压输出检测电压至比较模块2，比较模块2将检测电压与基准电压进行比较后输出比较信号至过压保护模块3，过压保护模块3与待检测电源的电压芯片U1的目标控制引脚连接，从而根据该比较信号控制待检测电源的电源芯片U1的工作状态，能准确根据待检测电源的输出电压对电源芯片U1的工作状态进行控制，实现精准过压保护功能。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输出过压保护电路，其特征在于，包括：

检测模块，与待检测电源的输出端连接，用于检测所述待检测电源的输出电压并输出检测电压；

比较模块，与所述检测模块连接，用于将所述检测电压与基准电压比较后输出比较信号；

过压保护模块，与所述比较模块以及所述待检测电源的电源芯片的目标控制引脚连接，用于接收所述比较信号，并根据所述比较信号控制所述电源芯片的工作状态。

2.如权利要求1所述的输出过压保护电路，其特征在于，所述电路还包括：

基准电压模块，与所述比较模块连接，用于输出所述基准电压至所述比较模块。

3.如权利要求2所述的输出过压保护电路，其特征在于，所述检测模块包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述待检测电源的输出端连接，另一端与所述第二电阻的一端连接；

所述第二电阻的一端与所述比较模块连接，另一端接地。

4.如权利要求3所述的输出过压保护电路，其特征在于，所述比较模块包括比较器或者运算放大器，所述比较器或者运算放大器的反相输入端与所述第二电阻的一端连接，同相输入端与所述基准电压模块连接，输出端与所述过压保护模块连接。

5.如权利要求4所述的输出过压保护电路，其特征在于，所述基准电压模块包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和稳压器；

所述第三电阻的一端与第一电压端连接，另一端与所述同相输入端、所述第四电阻的一端以及所述稳压器的输出电压设定端连接；

所述第四电阻的另一端接地；

所述稳压器的阳极接地，阴极与所述第五电阻的一端以及所述比较器或者运算放大器的输出端连接；

所述第五电阻的另一端与所述第一电容的一端连接；

所述第一电容的另一端与所述同相输入端连接。

6.如权利要求5所述的输出过压保护电路，其特征在于，所述过压保护模块包括第六电阻和光耦合器；

所述光耦合器的输入正脚通过所述第六电阻与第一电压端连接，输入负脚与所述比较器的输出端连接，输出正脚与所述电源芯片的第一控制引脚连接，输出负脚与所述电源芯片的第二控制引脚连接。

7.如权利要求6所述的输出过压保护电路，其特征在于，所述比较模块还包括第七电阻，所述第七电阻的一端与所述比较器的输出端连接，另一端与所述第一电压端连接。

8.如权利要求6所述的输出过压保护电路，其特征在于，所述第一控制引脚为所述电源芯片的反馈端引脚或使能端引脚。

9.如权利要求6所述的输出过压保护电路，其特征在于，所述第二控制引脚为所述电源芯片的电流检测端引脚。

10.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括如权利要求1至9中任一项所述的输出过压保护电路。

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