CN215870744U - 一种欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种欠压保护电路，应用于高压启动电路，所述的高压启动电路用于为开关电源中的主控芯片提供工作电压，所述的高压启动电路至少包括N级串联的均压电路、N级串联的电流源电路、稳压电路和输出电路，其中N为大于或等于2的自然数；正电压输入端依次经第1级至第N级均压电路以及稳压电路后连接至负电压输入端，正电压输入端还依次经第1级至第N级电流源电路后连接至输出电压端，各级电流源电路的控制端连接到对应级均压电路的输出端，输出电路连接在负电压输入端和输出电压端之间；所述的欠压保护电路包括电阻R3，电阻R3并联在所述的稳压电路的两端。本实用新型仅需一只电阻即实现了欠压保护，成本低，易于设计。

Description

一种欠压保护电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源，特别涉及开关电源启动电路的欠压保护，适用于光伏等高电压、宽输入范围的应用场合。

背景技术

近年来，随着光伏发电、超高压输电等电力行业的迅速发展，其配电系统的输入电压范围非常宽，低至一两百伏、高达几千伏，所以配电系统的辅助电源很难设计，尤其是辅助电源中的高压启动电路的设计非常困难。

如图1所示为现有技术提供的一种高压启动电路。用于为辅助电源中的主控芯片提供启动电压VCC，包括：N级串联的均压电路、N级串联的电流源电路、输出电路、稳压电路、关断电路、正电压输入端VIN+、负电压输入端VIN-，以及输出电压端VCC，其中N为大于或等于2的自然数；其中：第N级均压电路的输入端记为A点、第N级电流源电路的输入端记为B点，第N级均压电路的输出端记为C点；电路的连接关系为：正电压输入端VIN+ 依次经第1级至第N级均压电路以及稳压电路后连接至负电压输入端VIN-，正电压输入端 VIN+还依次经第1级至第N级电流源电路后连接至输出电压端VCC，各级电流源电路的控制端连接到对应级均压电路的输出端，输出电路连接在负电压输入端VIN-和输出电压端VCC 之间，关断电路并联在稳压电路两端。

图1中各单元电路包括的元器件如下：

N级均压电路的第1级包括电阻RJ1、第2级包括电阻RJ2……第N级包括电阻RJN；

N级电流源电路的第1级电流源电路包括MOS管QF1和限流电阻RF1、第2级电流源电路包括MOS管QF2和限流电阻RF2、…、第N级电流源电路包括MOS管QFN和限流电阻RFN，各级电流源电路中MOS管和限流电阻串联，各级电流源中的MOS管的栅极为对应级电流源电路的控制端；

输出电路包括电容C1和稳压二极管Z2；

稳压电路包括稳压二极管Z1；

关断电路包括三极管Q1、电阻R1和电阻R2。

该电路的工作原理为：N级均压电路均分开关电源的正输入端VIN+和负输入端VIN-之间的电压后获得的均分电压，分别为N级电流源电路中各级的MOS管提供栅极驱动电压，通过设置各级电流源电路中的限流电阻的阻值，可以控制启动电路对输出电路中的电容C1 充电的速度，从而使得电容C1充电完成后能为开关电源的主控芯片提供启动电压VCC，实现开关电源的正常工作。

申请号为201110099831.5的中国专利申请文件也公开了一种高压启动电路，该专利中的技术方案和图1较为相似，工作原理在其说明书中有详细介绍，与图1电路的工作原理也较为相似，不同之处在于在正电压输入端VIN+和负电压输入端VIN-之间还串联了N个电容进一步提高均压电路的均压效果，另外在第1级至第N-1级均压电路中均串联了稳压电路，同时各级电流源电路中还对其中的MOS管设置了开关保护电路。

在现有技术中，一般还会使用多个器件搭建如图2所示的欠压保护电路，实现对开关电源输入欠压启动的保护。图2所示的欠压保护电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、NMOS管Q5，NPN三极管Q4以及TL431。当输入电压VIN小于开关电源主控芯片设定的启动电压值时，通过图2所示的欠压保护电路能将电容C1电压拉低，无法给开关电源主控芯片提供启动电压VCC，从而开关电源不能启动；当输入电压大于开关电源主控芯片设定的启动电压值时，此时欠压保护电路不工作，电容C1充电完成后给开关电源主控芯片提供启动电压VCC。

图2所示的电路虽然实现了对开关电源输入欠压启动的保护，但电路较为复杂，增加了开关电源的成本，且随着元器件的增多，电路的失效概率也大大的增加，降低了电路的可靠性。

因此有必要对现有技术进行改进。

需要说明的是，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

另外，背景技术图1和201110099831.5专利中的启动电路的具体的电路图不应当构成对本实用新型保护范围的限制，本实用新型对由此进行的等同替换、增加或减少辅助器件、进一步改进或润饰后的启动电路也适用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种欠压保护电路，实现现有的高压启动电路具备欠压保护功能，且电路简单、可靠性高。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：

一种欠压保护电路，应用于高压启动电路，所述的高压启动电路用于为开关电源中的主控芯片提供工作电压，所述的高压启动电路至少包括N级串联的均压电路、N级串联的电流源电路、稳压电路、输出电路、正电压输入端VIN+、负电压输入端VIN-，以及输出电压端 VCC，其中N为大于或等于2的自然数；正电压输入端VIN+依次经第1级至第N级均压电路以及稳压电路后连接至负电压输入端VIN-，正电压输入端VIN+还依次经第1级至第N级电流源电路后连接至输出电压端VCC，各级电流源电路的控制端连接到对应级均压电路的输出端，输出电路连接在负电压输入端VIN-和输出电压端VCC之间；

其特征在于：所述的欠压保护电路包括电阻R3，所述的电阻R3并联在所述的稳压电路的两端。

进一步地，所述的稳压电路的稳压值大于或等于开关电源主控芯片的最小启动电压加上第N级电流源电路的开通阈值电压。

本实用新型的工作原理将结合具体的实施例进行详细分析，在此不赘述，与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过复用高压启动电路中的N级串联的均压电路和稳压电路，仅用一颗电阻器实现了为高压启动电路快速引入欠压保护功能，器件成本低，易于设计，并提高了开关电源的可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1为常用的启动电路的电路原理图；

图2为现有技术的欠压保护电路在启动电路中应用的电路原理图；

图3为本实用新型的欠压保护电路在启动电路中应用的电路原理图。

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。

图3是本实用新型的欠压保护电路在启动电路中应用的电路原理图，仅在图1的基础上增加一个电阻器R3，设置稳压二极管Z1的稳压值大于或等于开关电源主控芯片的最小启动电压加上最后一级电流源电路中的MOS管QFN的栅极开通阈值电压，即可实现图2所示欠压保护电路的功能。

工作原理分析如下：

当输入电压VIN大于开关电源主控芯片设定的启动电压时，输入电压VIN通过电阻RJ1 至RJN和R3进行串联分压，电阻R3两端的电压逐渐上升，当其两端的电压大于MOS管QFN的栅极开通电压阈值VTH，此时MOS管QFN打开，随即QFN至QF1相继打开，各级电流源电路开始工作，此时输出电路开始向电容C1充电，电容C1两端的电压VCC等于电阻R3两端的电压减去MOS管QFN的栅极开通阈值电压VTH，当输入电压上升至开关电源主控芯片设定的启动电压时，电阻R3两端的电压等于稳压二极管Z1的稳压值，随即稳压二极管Z1被击穿，电容C1两端的电压VCC不再上升，此时VCC等于开关电源主控芯片设定的启动电压，开关电源可正常启动；

当输入电压VIN小于开关电源设定的启动电压时，电阻R3两端的电压小于稳压二极管 Z1的稳压值，稳压二极管Z1的两端的电压小于MOS管QFN的栅极开通阈值电压，各级电流源电路不工作，或者虽然各级电流源电路工作，但电容C1两端的电压VCC小于开关电源主控芯片设定的启动电压，开关电源不能启动，从而实现了对开关电源启动的欠压保护。

以上实施例只是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干等同替换、改进和润饰，这些等同替换、改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围，这里不再用实施例赘述。

Claims (2)

1.一种欠压保护电路，应用于高压启动电路，所述的高压启动电路用于为开关电源中的主控芯片提供工作电压，所述的高压启动电路至少包括N级串联的均压电路、N级串联的电流源电路、稳压电路、输出电路、正电压输入端VIN+、负电压输入端VIN-，以及输出电压端VCC，其中N为大于或等于2的自然数；正电压输入端VIN+依次经第1级至第N级均压电路以及稳压电路后连接至负电压输入端VIN-，正电压输入端VIN+还依次经第1级至第N级电流源电路后连接至输出电压端VCC，各级电流源电路的控制端连接到对应级均压电路的输出端，输出电路连接在负电压输入端VIN-和输出电压端VCC之间；

其特征在于：所述的欠压保护电路包括电阻R3，所述的电阻R3并联在所述的稳压电路的两端。

2.根据权利要求1所述的欠压保护电路，其特征在于：所述的稳压电路的稳压值大于或等于开关电源主控芯片的最小启动电压加上第N级电流源电路的开通阈值电压。

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