CN217563310U - 一种欠压保护电路及电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种欠压保护电路及电源装置，该保护电路包括：用于接收输入电压的电压输入端、稳压单元、连接在电压输入端和稳压单元之间的第一可控开关、分别连接至电压输入端和第一可控开关的控制端的欠压检测单元、用于提供输出电压的电压输出端；以及连接在电压输出端和电压输入端之间的第二可控开关。根据电压输入端的输入电压是否大于预设电压阈值，控制第一可控开关导通或者断开，通过稳压单元和控制第二可控开关导通使电压输出端输出稳定电压，或控制第二可控开关断开使电压输出端输出为零。通过上述方式，本实用新型能够实现欠压保护及稳压输出，当输入电压欠压时，输出电压快速降为零，欠压点可调，应用灵活。

Description

一种欠压保护电路及电源装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种欠压保护电路及电源装置。

背景技术

现有的多数供电电路或电源模块，如DC/DC变换器等，为保证DC/DC变换器在一定波动的输入电压内可以有效正常工作，都需要欠压保护电路，以对过低的输入电压进行限制，以防止输入电流过大及变换器工作异常。

现有应用于欠压保护的技术主要有以下两种：一是采用线性稳压电源芯片实现，但是该方案的缺点是输出电压固定，应用不灵活，且输出需接负载电容，并且输入欠压后输出电压不确定。二是采用PWM稳压电源芯片实现，缺点是PWM稳压电源芯片价格较高，同样输出需接负载电容，且输入欠压保护后输出电压不能快速降为0。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种欠压保护电路，包括：用于接收输入电压的电压输入端、稳压单元、连接在所述电压输入端和所述稳压单元之间的第一可控开关、分别连接至所述电压输入端和所述第一可控开关的控制端的欠压检测单元、用于提供输出电压的电压输出端；以及连接在所述电压输出端和所述电压输入端之间的第二可控开关；其中，所述欠压检测单元被配置为：在所述电压输入端的输入电压小于或等于预设阈值时，控制所述第一可控开关断开；并且在所述电压输入端的输入电压大于等于所述预设阈值时，控制所述第一可控开关闭合；所述稳压单元被配置为：在所述第一可控开关闭合时，在所述第一可控开关与所述稳压单元之间的第一连接节点提供稳定电压；所述第二可控开关的控制端连接至所述第一连接节点，响应于所述第一连接节点的稳定电压而闭合，以使所述电压输出端提供目标电压。

可选的，所述欠压检测单元包括：第一稳压二极管和第一电阻；所述第一稳压二极管的阴极通过所述第一电阻连接至所述电压输入端，所述第一稳压二极管的阳极接地。

可选的，所述第一可控开关包括：第一开关管和第二电阻；所述第一开关管的发射极与所述电压输入端连接，所述第一开关管的集电极与所述第一连接节点连接；所述第一开关管的基极连接至所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接至位于所述第一电阻以及所述第一稳压二极管的阳极之间的第二连接节点。

可选的，所述稳压单元为第二稳压二极管；所述第二稳压二极管的阴极连接至所述第一连接节点；所述第二稳压二极管的阳极接地；所述第二稳压二极管的击穿电压低于所述第一稳压二极管的击穿电压。

可选的，所述第二可控开关包括：第二开关管和第三电阻；所述第二开关管的集电极与所述电压输出端连接，所述第二开关管的发射极与所述第三电阻的一端；所述第三电阻的另一端接地；所述第二开关管的基极连接至所述第一连接节点；所述电压输出端位于所述第二开关管的发射极与所述第三电阻之间。

可选的，所述第二可控开关还包括：第四电阻；所述第四电阻的一端与所述第一连接节点连接，所述第四电阻的另一端与所述第二开关管的基极以及所述第二稳压二极管的阳极连接。

可选的，欠压保护电路还包括：第五电阻；所述第五电阻的一端连接至所述第一连接节点，所述第五电阻的另一端接地。

本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种电源装置，包括：如上任一实施例所述的欠压保护电路；以及基于光耦控制的开关电路；其中，所述欠压保护电路的电压输出端与所述开关电路的光耦连接，用于为所述光耦提供驱动电流。

本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种电源装置，其特征在于，包括：如上任一实施例所述的欠压保护电路；以及负载电容；所述负载电容的一端与所述欠压保护电路的电压输出端连接，另一端接地。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型能够根据电压输入端的输入电压是否大于预设电压阈值，控制第一可控开关导通或者断开，通过稳压单元和控制第二可控开关导通使电压输出端输出稳定电压，或控制第二可控开关断开使电压输出端输出为零。实现欠压保护及稳压输出，当输入电压欠压时，输出电压快速降为零，欠压点可调，应用灵活。仅需使用三极管及稳压管，成本低。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种欠压保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种欠压保护电路的硬件结构图；

图3是本实用新型实施例提供的一种电源装置的硬件结构图；

图4是本实用新型实施例提供的一种稳压电源装置的硬件结构图。

具体实施方式

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的一种欠压保护电路的结构示意图，该欠压保护电路包括电压输入端100、稳压单元400、第一可控开关200、欠压检测单元300、电压输出端600和第二可控单元。其中，电压输入端100用于接收输入电压，分别连接欠压检测单元300、第一可控开关200和第二可控单元，第一可控开关200连接至稳压单元400，第二稳压单元400分别连接至电源输出端，和第一可控开关200和稳压单元400之间的第一连接节点。

具体地，电压输入端100接收输入电压，欠压检测单元300检测电压输入端100的输入电压，并将检测到的输入电压与预设阈值进行比对，并根据比对结果控制第一可控开关200闭合或断开。具体为：当电压输入端100的输入电压小于或等于预设阈值时，控制第一开关断开；当电压输入端100的输入电压大于预设阈值时，控制第一开关闭合。

具体地，当电压输入端100的输入电压大于预设阈值，第一开关闭合时，稳压单元400提供稳定电压输出至第二可控开关500；当电压输入端100的输入电压小于或等于预设阈值，第一开关断开时，稳压单元400输出电压为零。

具体地，当稳压单元400提供稳定电压输出至第二可控开关500时，第二可控开关500的控制端响应该稳定电压而闭合，使电压输出端600输出目标电压。需要说明的使，输出至第二可控开关500为稳定电压，因此电压输出端600所输出的目标电压也是稳定的。另外，当稳压单元400输出电压为零，第二可控开关500的控制端无响应，因此第二可控开关500处于断开状态。

在一些实施例中，欠压检测单元300包括第一稳压二极管ZD1和第一电阻R1，其中，第一稳压二极管ZD1的阴极通过第一电阻R1连接至电压输入端100，第一稳压二极管ZD1的阳极直接接地。

在一些实施例中，第一可控开关200包括第一开关管Q1和第二电阻R2，在本实施例中，第一开关管Q1为PNP三极管。具体地，第一开关管Q1的发射极连接至电压输入端100，集电极连接至稳压单元400和第一可控开关200之间的第一连接节点，基极连接至第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端连接至第一电阻R1和第一稳压二极管ZD1的阴极之间的第二连接节点。

在一些实施例中，稳压单元400为第二稳压二极管ZD2，其中第二稳压二极管ZD2的阴极连接至第一连接节点，阳极直接接地。

需要说明的是，第二稳压二极管ZD2的击穿电压小于第一稳压二极管ZD1的击穿电压。

在一些实施例中，第二可控开关500包括：第二开关管Q2和第三电阻R3。在本实施例中，第二开关管Q2为NPN三极管。具体地，第二开关管Q2的集电极连接至电压输出端600，发射极连接至第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端直接接地，第二开关管Q2的基极连接至第一连接节点。需要说明的是，电压输出端600位于第二开关管Q2的发射极和第三电阻R3之间。

在另一些实施例中，第二可控开关500还包括第四电阻R4，其中，第四电阻R4的一端连接至第一连接节点，第四电阻R4的另一端连接至第二开关管Q2的基极和第二稳压二极管ZD2的阴极。

在另一些实施例中，欠压保护电路还包括第五电阻R5，其中，第五电阻R5的一端连接至所述第一节点，第五电阻R5的另一端直接接地。

通过上述方式，本实用新型能够根据电压输入端100的输入电压是否大于预设电压阈值，控制第一可控开关200导通或者断开，通过稳压单元400和控制第二可控开关500导通使电压输出端600输出稳定电压，或控制第二可控开关500断开使电压输出端600输出为零。实现欠压保护及稳压输出，当输入电压欠压时，输出电压快速降为零，欠压点可调，应用灵活。且电路实现仅需使用三极管及稳压管，成本低。

请参阅图2，图2为本实用新型实施例提供的一种欠压保护电路的硬件结构图，具体包括第一稳压二极管ZD1、第二稳压二极管ZD2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。其中，第二开关管Q2的集电极连接至第一电阻R1的第一端，两者的连接节点作为电压输入端，第二开关管Q2的发射极连接至第三电阻R3的第一端；

第一电阻R1的第二端连接至第一稳压二极管ZD1的阴极，第一稳压二极管ZD1的阳极连接至第三电阻R3的第二端，两者的连接节点接地，作为接地端；

第一开关管Q1的发射极连接至电压输入端，第一开关管Q1的基极连接至第二电阻R2的第一端，第一开关管Q1的集电极连接至第四电阻R4的第一端；

第二电阻R2的第二端连接至第一电阻R1和第一稳压二极管ZD1之间的连接节点；

第四电阻R4的第二端连接至第二稳压二极管ZD2的阴极，第二稳压二极管ZD2的阳极连接至接地端；

第二开关管Q2的第二端连接至第四电阻R4和第二稳压二极管ZD2之间的连接节点；

第五电阻R5的第一端连接至第一开关管Q1和第四电阻R4之间的连接节点，第五电阻R5的第二端连接至接地端。

在本实施例中，以PNP三级管为第一开关管Q1，以NPN三极管为第二开关管Q2。

具体地，以第一稳压二极管ZD1的击穿电压为预设阈值。

需要说明的是，第一稳压二极管ZD1的击穿电压应大于第二稳压二极管ZD2的击穿电压，且第一稳压二极管ZD1的击穿电压与第二稳压二极管ZD2的击穿电压之间的差值应大于第一开关管Q1的导通电压。

具体地，当电压输入端的输入电压通过第一电阻R1输入至第一稳压二极管ZD1的阴极时，若输入电压大于第一稳压二极管ZD1的击穿电压时，使稳压二极管的阴极与第一电阻R1之间的第一连接节点保持一个稳定电压，即第一稳压二极管ZD1的击穿电压。第一稳压二极管ZD1的击穿电压小于输入电压，且两者之间的差值大于第一开关管Q1的导通电压，因此控制第一开关管Q1导通。

第一开关管Q1的集电极输出电压通过第四电阻R4至第二稳压二极管ZD2和第二开关管Q2的连接节点，该集电极电压大于第二稳压二极管ZD2的击穿电压，因此第二稳压二极管ZD2和第二开关管Q2的连接节点保持一个稳定电压，即第二稳压二极管ZD2的击穿电压。第二稳压二极管ZD2的击穿电压大于第二开关管Q2的导通电压，因此控制第二开关管Q2导通，且由于第二开关管Q2的基极电压等于第二稳压二极管ZD2的击穿电压，因此第二开关管Q2的发射极输出一个略小于第二稳压二极管ZD2的击穿电压的稳定电压，即电压输出端的输出电压。

当电压输入端的输入电压通过第一电阻R1输入至第一稳压二极管ZD1的阴极时，若输入电压小于或等于第一稳压二极管ZD1的击穿电压时，该电压无法击穿第一稳压二极管ZD1，使稳压二极管的阴极与第一电阻R1之间的第一连接节点的电压等于输入电压，两者之间的差值小于第一开关管Q1的导通电压，因此无法控制第一开关管Q1导通，第一开关管Q1处于断开状态。

因此第一开关管Q1的集电极无输出电压，即第二稳压二极管ZD2和第二开关管Q2的连接节点电压为零，因此无法控制第二开关管Q2导通，第二开关管Q2处于断开状态。因此第二开关管Q2的发射极输出为零。

需要说明的是，可通过调节第一稳压二极管ZD1的数值来调节预设阈值，即该电路的欠压保护点；通过调节第二稳压二极管ZD2的数值来调节输出电压。具体表现为更换第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD2。

通过以上方式，该欠压保护电路能够同时实现欠压保护及稳压输出，当输入电压欠压时，输出电压快速降为零，并且可通过调节稳压管进而调节欠压点，应用灵活。且电路实现仅需使用三极管及稳压管，成本低。

请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供的一种电源装置的硬件结构图，该电源装置包括如上任一实施例中的一种欠压保护电路和基于光耦控制的开关电路。

在一些实施例中，基于光耦控制的开关电路可包括N个光耦支路，每个光耦支路都包括一个电阻、一个光耦和一个开关管。本实施例中仅以开关电路中含2个光耦支路为例，开关管均为NPN三极管。第一光耦支路包括第六电阻R6、第一光耦U1、第三开关管Q3、第七电阻R7、第二光耦U2和第四开关管Q4。欠压保护电路的电压输出端连接分别连接第六电阻R6和第七电阻R7的一端，第六电阻R6的另一端连接至第一光耦U1的一端，第一光耦U1的另一端连接至第三开关管Q3的集电极，第三开关管Q3的基极用于输入PWM信号，发射极连接接地端；第七电阻R7的另一端连接至第二光耦U2的一端，第二光耦U2的另一端连接至第四开关管Q4的集电极，第四开关管Q4的基极用于输入PWM信号，发射极连接接地端。

当用光耦信号传输信号时，为保证信号的有效传输，光耦需要一定值的驱动电流，驱动电流过大会导致光耦损坏，驱动电流过小则无法保证信号有效的传输，可能会导致系统异常。

由上所述可知，当输入电压稳定时，欠压保护电路可实现输出稳定电压，为开关电路提供驱动电流；当输入电压欠压时，输出电压会快速降为零。当输入电压稳定时，欠压保护电路输出足以驱动第一光耦U1的驱动电流通过第六电阻R6至第一光耦U1，以保证第一光耦支路的光耦信号的有效传输。当输入电压欠压时，输出电压会快速降为零，第一光耦支路的电路为零0，开关电路内的光耦信号无法传输，保护整个电路系统不受损坏。第二光耦支路同理，欠压保护电路可以连接N个光耦支路，皆同理，此处不再赘述。

请参阅图4，图4为本实用新型实施例提供的一种电源装置的硬件结构图，该电源装置包括如上任一实施例中所述的欠压保护电路和负载电容C1。其中，负载电容C1的一端连接至电压保护电路的电压输出端，另一端连接接地端。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种欠压保护电路，其特征在于，包括：用于接收输入电压的电压输入端、稳压单元、连接在所述电压输入端和所述稳压单元之间的第一可控开关、分别连接至所述电压输入端和所述第一可控开关的控制端的欠压检测单元、用于提供输出电压的电压输出端；以及连接在所述电压输出端和所述电压输入端之间的第二可控开关；

其中，所述欠压检测单元被配置为：在所述电压输入端的输入电压小于或等于预设阈值时，控制所述第一可控开关断开；并且在所述电压输入端的输入电压大于等于所述预设阈值时，控制所述第一可控开关闭合；

所述稳压单元被配置为：在所述第一可控开关闭合时，在所述第一可控开关与所述稳压单元之间的第一连接节点提供稳定电压；

所述第二可控开关的控制端连接至所述第一连接节点，响应于所述第一连接节点的稳定电压而闭合，以使所述电压输出端提供目标电压。

2.根据权利要求1所述的欠压保护电路，其特征在于，所述欠压检测单元包括：第一稳压二极管和第一电阻；

所述第一稳压二极管的阴极通过所述第一电阻连接至所述电压输入端，所述第一稳压二极管的阳极接地。

3.根据权利要求2所述的欠压保护电路，其特征在于，所述第一可控开关包括：第一开关管和第二电阻；

所述第一开关管的发射极与所述电压输入端连接，所述第一开关管的集电极与所述第一连接节点连接；

所述第一开关管的基极连接至所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接至位于所述第一电阻以及所述第一稳压二极管的阳极之间的第二连接节点。

4.根据权利要求2所述的欠压保护电路，其特征在于，所述稳压单元为第二稳压二极管；

所述第二稳压二极管的阴极连接至所述第一连接节点；所述第二稳压二极管的阳极接地；

所述第二稳压二极管的击穿电压低于所述第一稳压二极管的击穿电压。

5.根据权利要求4所述的欠压保护电路，其特征在于，所述第二可控开关包括：第二开关管和第三电阻；

所述第二开关管的集电极与所述电压输出端连接，所述第二开关管的发射极与所述第三电阻的一端；所述第三电阻的另一端接地；所述第二开关管的基极连接至所述第一连接节点；

所述电压输出端位于所述第二开关管的发射极与所述第三电阻之间。

6.根据权利要求5所述的欠压保护电路，其特征在于，所述第二可控开关还包括：第四电阻；

所述第四电阻的一端与所述第一连接节点连接，所述第四电阻的另一端与所述第二开关管的基极以及所述第二稳压二极管的阳极连接。

7.根据权利要求4所述的欠压保护电路，其特征在于，还包括：第五电阻；所述第五电阻的一端连接至所述第一连接节点，所述第五电阻的另一端接地。

8.一种电源装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-7任一项所述的欠压保护电路；以及

基于光耦控制的开关电路；

其中，所述欠压保护电路的电压输出端与所述开关电路的光耦连接，用于为所述光耦提供驱动电流。

9.一种电源装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-7任一项所述的欠压保护电路；以及

负载电容；所述负载电容的一端与所述欠压保护电路的电压输出端连接，另一端接地。

Images