CN217063555U - 一种具有过压保护的开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有过压保护的开关电源，包括整流滤波电路、变压器、次级整流滤波电路、控制电路、反馈电路及电压保护电路。整流滤波电路的输入端连接供电电路；变压器的一次侧连接整流滤波电路的输出端；次级整流滤波电路连接在变压器的二次侧与负载之间；控制电路包括PWM控制芯片，PWM控制芯片的控制端与变压器的一次侧相连；反馈电路连接在次级整流滤波电路的输出端与PWM控制芯片的FB管脚之间；电压保护电路包括输入电压保护电路及输出电压保护电路，输入电压保护电路连接与整流滤波电路的输出端与PWM控制芯片之间；输出电压保护电路连接在变压器辅助绕组与PWM控制芯片之间。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源领域，特别涉及一种具有过压保护的开关电源。
背景技术
电源是各个电子设备不可或缺的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标以及其能否安全可靠的工作，而目前主流应用是开关电源 (Switch Mode PowerSupply)。
因此需要在输入电压和输出电压异常的时候对开关电源进行保护，对开关电源主电路起到有效的保护。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有过压保护的开关电源。
本实用新型要解决的是开关电源在电压过高时对其主电路的保护问题。
为了解决上述问题，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种具有过压保护的开关电源，包括：整流滤波电路，所述整流滤波电路的输入端连接供电电路；变压器，所述变压器的一次侧连接所述整流滤波电路的输出端；次级整流滤波电路，所述次级整流滤波电路连接在所述变压器的二次侧与负载之间；控制电路，所述控制电路包括PWM控制芯片，所述PWM控制芯片的控制端与所述变压器的一次侧相连；反馈电路，所述反馈电路连接在所述次级整流滤波电路的输出端与所述PWM控制芯片的FB管脚之间；电压保护电路，所述电压保护电路包括输入电压保护电路及输出电压保护电路，所述输入电压保护电路连接与所述整流滤波电路的输出端与所述PWM控制芯片之间；所述输出电压保护电路连接在所述变压器辅助绕组与所述PWM控制芯片之间。
进一步地，所述输入电压保护电路包括的电压采样电路、开关控制电路以及开关管，所述电压采样电路与所述整流滤波电路的输出端相连，所述开关控制电路连接于所述电压采样电路与所述开关管之间，所述开关管与所述PWM控制芯片的电源管脚相连。
进一步地，所述电压采样电路包括串联的第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的另一端连接所述整流滤波电路的输出端，所述第二电阻的另一端接地；其中，所述开关控制电路的输入端连接在所述第一电阻及所述第二电阻的公共端。
进一步地，所述开关控制电路包括连接在所述第一电阻及所述第二电阻的公共端的第一电容以及与所述第一电容另一端相连的可控稳压源，所述可控稳压源的阳极连接所述第二电阻的另一端、参考极连接所述第一电阻及所述第二电阻的公共端、阴极连接所述开关管，所述第一电容的另一端连接所述开关管。
进一步地，所述开关管为PNP三极管，所述第一电容及所述可控稳压源的阴极均连接在所述开关管的基极，所述可控稳压源的阳极与所述开关管的集电极相连，所述开关管的源级通过第三电阻与其基极相连，所述三极管的源级与所述PWM控制芯片的电源管脚相连。
进一步地，所述输出电压保护电路包括连接在所述变压器辅助绕组一端的保护触发组件以及连接在所述变压器辅助绕组另一端的开关管组件，所述触发组件与所述开关管组件相连，所述开关管组件连接所述PWM控制芯片的反馈管脚。
进一步地，所述保护触发组件包括阴极与所述变压器的辅助绕组的输出端相连的二极管以及阳极与所述二极管的阳极相连的稳压管，所述稳压管的阴极与所述开关管组件相连。
进一步地，所述开关管组件包括发射级与所述变压器的辅助绕组相连的三极管、连接所述三极管的基极后连接所述变压器的辅助绕组的第六电阻、串联连接在所述三极管的发射级的第四电阻及第五电阻；所述三极管的集电极连接在所述第四电阻与所述第五电阻的公共端，所述第五电阻的另一端连接所述PWM 控制芯片的反馈管脚。
进一步地，所述输出电压保护电路还包括串联在所述变压器的辅助绕组的两端的第二二极管及电解电容，所述第二二极管的阳极与所述电解电容的负极相连后接地。
进一步地，开关电源还包括连接在供电电路与所述整流滤波电路之间的EMI 滤波电路。
与现有技术相比，本实用新型技术方案及其有益效果如下：
(1)本实用新型的开关电源，在控制电路与滤波整流电路之间设置有输入电压保护电路，从而有效的在输入电压过高的时候对PWM控制芯片及主电路起到保护作用，同时通过辅助绕组耦合二次侧绕组的输出电流形成的直流电，传输至输出电压保护电路，在输出电压超过阈值后，输出电压保护电路将信号反馈至PWM控制芯片，从而在输出电压过高时对PWM控制芯片及主电路起到保护作用。利用输入电压保护电路与输出电压保护电路的双重保护下，对PWM控制芯片及主电路进行有效的过压保护。
(2)本实用新型的输入电压保护电路利用简单的电路对母线电压进行采样监控，在母线电压高于过压保护的时候，控制PWM控制芯片的供电电压使PWM 控制芯片进入过压保护状态，从而达到保护主电路的目的，成本低可靠性高。
(3)本实用新型的输出电压保护电路连接辅助绕组耦合二次侧绕组的交流电压，二次侧绕组的电压在负载空载或者满载的影响较小，只有不到1V，即辅助绕组受负载影响也仅为不足1V，从而使得空载和满载的过压保护电压阈值相差在1V之内，有效的解决了以往空载和满载的过压保护阈值差距过大的问题，从而更加有有效的对PWM控制芯片及主电路进行保护。
附图说明
图1本实用新型实施例提供的一种具有过压保护的开关电源的模块图；
图2本实用新型实施例提供的EMI滤波电路及整流滤波电路的原理图；
图3本实用新型实施例提供的次级整流滤波电路的原理图；
图4本实用新型实施例提供的保护电路的原理图；
图5本实用新型实施例提供的一种具有过压保护的开关电源的整体电路图。
图示说明：
EMI滤波电路-100；整流滤波电路-200；次级整流滤波电路-300；控制电路 -400；反馈电路-500；输入电压保护电路-600；输出电压保护电路-700。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。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。
参阅图1，一种具有过压保护的开关电源，包括整流滤波电路200、变压器 T1、次级整流滤波电路300、控制电路400、反馈电路500及电压保护电路。整流滤波电路200的输入端连接供电电路，整流滤波电路200的输出端连接变压器T1的一次侧，次级整流滤波电路300连接在所变压器T1的二次侧与负载之间，控制电路400包括PWM控制芯片U1，PWM控制芯片U1的控制端与变压器T1 的一次侧相连，反馈电路500连接在次级整流滤波电路300的输出端与PWM控制芯片U1的FB管脚之间，电压保护电路包括输入电压保护电路600及输出电压保护电路700，输入电压保护电路600连接与整流滤波电路200的输出端与 PWM控制芯片U1之间，输出电压保护电路700连接在变压器T1的辅助绕组与 PWM控制芯片U1之间，在变压器的输入母线与副边绕组的负极输出端之间连接有安规电容CY1。在供电电路与整流滤波电路200之间还设置有EMI滤波电路 100，用于滤除外界的电磁干扰。
输入电压保护电路包括的电压采样电路、开关控制电路以及开关管，电压采样电路与整流滤波电路的输出端相连，开关控制电路连接于电压采样电路与开关管之间，开关管与PWM控制芯片U1的电源管脚相连。电压采样电路检测母线电压并生产采样信号输出至开关控制电路，在母线电压高于过压保护点时，输出控制电平给开关管，使得PWM控制芯片U1进入输入过压保护状态。输出电压保护电路包括连接在变压器辅助绕组一端的保护触发组件以及连接在变压器辅助绕组另一端的开关管组件，触发组件与开关管组件相连，开关管组件连接 PWM控制芯片的反馈管脚。变压器的辅助绕组与二次侧绕组耦合，将二次侧绕组的交流电耦合为直流电并将该直流电输出至输出电压保护电路，触发组件采集辅助绕组的电压并提供给开关管组件，开关管组件感应辅助绕组的电压变化，在触发组件采集的电压超过阈值时，向PWM控制芯片U1输出反馈信号使得PWM 控制芯片U1执行过压保护动作。从而使得PWM控制芯片U1及其电源主要电路，在输入电压过高或输出电压过高时都能得到良好的保护。
参阅图2，进一步地，图2显示了EMI滤波电路和整流滤波电路的一种具体电路，交流电源节日开关电源时，先连接保险丝F1，然后再经过共模电感L1，以过滤共模的电磁干扰信号，共模电感L1等结构是EMI滤波电路的主要结构，整流滤波电路包括了二极管正式结构BD1，更多的结构可以继续参考图2。
参阅图3，进一步地，图3显示了次级整流滤波电路的一种具体电路，用于将变压器二次侧的交流电整流成直流电并滤波后提供至负载。包括了整流二极管以及RC滤波电路等结构。
参阅图4，进一步地，图4显示了输入电压保护电路、输出电压保护电路以及控制电路的实现电路，电压采样电路包括串联的第一电阻R20及第二电阻R21，第一电阻R20的另一端连接整流滤波电路的输出端，第二电阻R21的另一端接地，开关控制电路的输入端连接在第一电阻R20及第二电阻R21的公共端。开关控制电路包括连接在第一电阻R20及第二电阻R21的公共端的第一电容C7 以及与第一电容C7另一端相连的可控稳压源U4，可控稳压源U4的阳极连接第二电阻R21的另一端、参考极连接第一电阻R20及第二电阻R21的公共端、阴极连接开关管，第一电容C17的另一端连接开关管。开关管Q1为PNP三极管，第一电容C7及可控稳压源U4的阴极均连接在开关管Q1的基极，可控稳压源 U4的阳极与开关管Q1的集电极相连，开关管Q1的源级通过第三电阻R22与其基极相连，三极管Q1的源级与PWM控制芯片U1的电源管脚相连。本实施例中，可控稳压源采用的是TL431可控精密稳压源。
继续参阅图4，保护触发组件包括阴极与变压器的辅助绕组的输出端相连的二极管D2以及阳极与二极管的阳极相连的稳压管ZD2，稳压管ZD2的阴极与开关管组件相连。开关管组件包括发射级与变压器的辅助绕组相连的三极管Q2、连接三极管Q2的基极后连接变压器的辅助绕组的第六电阻R6、串联连接在三极管的发射级的第四电阻R24及第五电阻R25；三极管Q1的集电极连接在第四电阻R24与第五电阻R25的公共端，第五电阻R25的另一端连接PWM控制芯片U1 的反馈管脚。输出电压保护电路还包括串联在变压器的辅助绕组的两端的第二二极管D5及电解电容C3，第二二极管D5的阳极与电解电容C3的负极相连后接地。
参阅图5，一种具有过压保护的开关电源的实施例电路，反馈电路与控制电路之间采用光电耦合器件U2连接，使得反馈电信号能够很好的进行传输，同时又起到良好的隔离作用。PWM控制芯片U1可以采用LY9531，开关管Q2可以采用PNP三极管，更多的结构可以继续参考图5，在此就不再展开阐述。
上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有过压保护的开关电源，其特征在于，包括：
整流滤波电路，所述整流滤波电路的输入端连接供电电路；
变压器，所述变压器的一次侧连接所述整流滤波电路的输出端；
次级整流滤波电路，所述次级整流滤波电路连接在所述变压器的二次侧与负载之间；
控制电路，所述控制电路包括PWM控制芯片，所述PWM控制芯片的控制端与所述变压器的一次侧相连；
反馈电路，所述反馈电路连接在所述次级整流滤波电路的输出端与所述PWM控制芯片的FB管脚之间；
电压保护电路，所述电压保护电路包括输入电压保护电路及输出电压保护电路，所述输入电压保护电路连接与所述整流滤波电路的输出端与所述PWM控制芯片之间；所述输出电压保护电路连接在所述变压器辅助绕组与所述PWM控制芯片之间。
2.根据权利要求1所述的一种具有过压保护的开关电源，其特征在于，所述输入电压保护电路包括的电压采样电路、开关控制电路以及开关管，所述电压采样电路与所述整流滤波电路的输出端相连，所述开关控制电路连接于所述电压采样电路与所述开关管之间，所述开关管与所述PWM控制芯片的电源管脚相连。
3.根据权利要求2所述的一种具有过压保护的开关电源，其特征在于，所述电压采样电路包括串联的第一电阻及第二电阻，所述第一电阻的另一端连接所述整流滤波电路的输出端，所述第二电阻的另一端接地；其中，所述开关控制电路的输入端连接在所述第一电阻及所述第二电阻的公共端。
4.根据权利要求3所述的一种具有过压保护的开关电源，其特征在于，所述开关控制电路包括连接在所述第一电阻及所述第二电阻的公共端的第一电容以及与所述第一电容另一端相连的可控稳压源，所述可控稳压源的阳极连接所述第二电阻的另一端、参考极连接所述第一电阻及所述第二电阻的公共端、阴极连接所述开关管，所述第一电容的另一端连接所述开关管。
5.根据权利要求4所述的一种具有过压保护的开关电源，其特征在于，所述开关管为PNP三极管，所述第一电容及所述可控稳压源的阴极均连接在所述开关管的基极，所述可控稳压源的阳极与所述开关管的集电极相连，所述开关管的源级通过第三电阻与其基极相连，所述三极管的源级与所述PWM控制芯片的电源管脚相连。
6.根据权利要求1所述的一种具有过压保护的开关电源，其特征在于，所述输出电压保护电路包括连接在所述变压器辅助绕组一端的保护触发组件以及连接在所述变压器辅助绕组另一端的开关管组件，所述触发组件与所述开关管组件相连，所述开关管组件连接所述PWM控制芯片的反馈管脚。
7.根据权利要求6所述的一种具有过压保护的开关电源，其特征在于，所述保护触发组件包括阴极与所述变压器的辅助绕组的输出端相连的二极管以及阳极与所述二极管的阳极相连的稳压管，所述稳压管的阴极与所述开关管组件相连。
8.根据权利要求7所述的一种具有过压保护的开关电源，其特征在于，所述开关管组件包括发射级与所述变压器的辅助绕组相连的三极管、连接所述三极管的基极后连接所述变压器的辅助绕组的第六电阻、串联连接在所述三极管的发射级的第四电阻及第五电阻；所述三极管的集电极连接在所述第四电阻与所述第五电阻的公共端，所述第五电阻的另一端连接所述PWM控制芯片的反馈管脚。
9.根据权利要求8所述的一种具有过压保护的开关电源，其特征在于，所述输出电压保护电路还包括串联在所述变压器的辅助绕组的两端的第二二极管及电解电容，所述第二二极管的阳极与所述电解电容的负极相连后接地。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种具有过压保护的开关电源，其特征在于，还包括连接在供电电路与所述整流滤波电路之间的EMI滤波电路。
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