CN218041197U - 一种开关电源限流电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源限流电路及电子设备，开关电源限流电路包括：电源输入接口，其包括零线端子、火线端子；电源输出接口，其包括正输出端、负输出端；主控电路；整流电路，其第一输入端连接零线端子，其第一输出端连接正输出端，其第二输出端连接负输出端；开关电路，其开关通路的一端连接火线端子，其开关通路的另一端连接整流电路的第二输入端，其控制端连接主控电路；其开关通路的两端并联有第一限流电容；即使交流电源频繁启停，第一限流电容始终可以正常地限流，起到限流保护作用，解决了交流电源频繁开关时容易失去限流作用的问题，保证限流功能的稳定性，提高整个电路的安全性，而且电路结构简单、成本低、便于实现。

Description

一种开关电源限流电路及电子设备

技术领域

本实用新型属于电路技术领域，具体地说，是涉及一种开关电源限流电路及电子设备。

背景技术

目前，开关电源充电限流电路，普遍采用PTC或者NTC来限流。上电瞬间，利用PTC或者NTC的阻值来限制给电解电容的充电电流，防止电流过大，保证最大电流不会损坏整流桥和电解电容。

但是如果频繁地开关电源，PTC或者NTC就会失去作用。PTC会导致无法充电，NTC会导致失去限流作用，而失去限流作用容易导致整流桥和电解电容损坏。

发明内容

本实用新型提供了一种开关电源限流电路，解决了交流电源频繁开关时容易失去限流作用的问题。

为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种开关电源限流电路，包括：

电源输入接口，其包括零线端子、火线端子；

电源输出接口，其包括正输出端、负输出端；

主控电路；

整流电路，其第一输入端连接所述零线端子，其第一输出端连接所述正输出端，其第二输出端连接所述负输出端；

开关电路，其开关通路的一端连接所述火线端子，其开关通路的另一端连接所述整流电路的第二输入端，其控制端连接所述主控电路；其开关通路的两端并联有第一限流电容。

本申请一些实施例中，所述第一限流电容的两端并联有放电电阻。

本申请一些实施例中，所述开关电路包括第一开关件、第二开关件；

所述第一开关件的开关通路的一端连接所述火线端子，所述第一开关件的开关通路的另一端连接所述整流电路的第二输入端，所述第一开关件的开关通路的两端并联所述第一限流电容；

所述第一开关件的控制端连接所述第二开关件的开关通路；所述第二开关件的控制端连接所述主控电路。

本申请一些实施例中，所述第一开关件为继电器，所述继电器的常开触点的一端连接所述火线端子，所述继电器的常开触点的另一端连接所述整流电路的第二输入端；所述继电器的常开触点的两端并联所述第一限流电容；

所述第二开关件的开关通路串联在所述继电器的线圈的供电回路中。

本申请一些实施例中，所述开关电源限流电路还包括：

保护电路，其包括第三开关件、分压电路；

所述第三开关件的开关通路的一端连接所述整流电路的第一输出端，所述第三开关件的开关通路的另一端连接所述电源输出接口的正输出端；所述主控电路控制所述第三开关件的通断；

所述分压电路并联在所述第三开关件的开关通路的两端；

所述分压电路的分压节点输出击穿信号，并传输至所述第二开关件的控制端。

本申请一些实施例中，所述保护电路还包括第四开关件、第五开关件；所述第四开关件、第五开关件、第二开关件均为高导通压降开关管；

所述分压电路的分压节点连接所述第四开关件的控制端，所述第四开关件的开关通路的一端接地，所述第四开关件的开关通路的另一端通过上拉电阻连接直流电源，所述第四开关件的开关通路的另一端连接所述第五开关件的控制端，所述第五开关件的开关通路的一端接地，所述第五开关件的开关通路的另一端连接所述第二开关件的控制端。

本申请一些实施例中，所述第三开关件的开关通路的两端并联有第二限流电容。

本申请一些实施例中，所述开关电源限流电路还包括正向并联的两个二极管，所述两个二极管的阳极连接所述负输出端，所述两个二极管的阴极连接所述正输出端。

本申请一些实施例中，所述第三开关件为IGBT，所述第四开关件为NPN三极管，所述第五开关件为NMOS管，所述第二开关件为NMOS管。

基于上述开关电源限流电路的设计，本实用新型还提出了一种电子设备，包括所述的开关电源限流电路；所述开关电源限流电路，包括：

电源输入接口，其包括零线端子、火线端子；

电源输出接口，其包括正输出端、负输出端；

主控电路；

整流电路，其第一输入端连接所述零线端子，其第一输出端连接所述正输出端，其第二输出端连接所述负输出端；

开关电路，其开关通路的一端连接所述火线端子，其开关通路的另一端连接所述整流电路的第二输入端，其控制端连接所述主控电路；其开关通路的两端并联有第一限流电容。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的开关电源限流电路及电子设备，通过在火线端子与整流电路之间设计开关电路，且在开关电路的开关通路两端并联第一限流电容；在开关电路断开，火线端子、零线端子上电瞬间，由第一限流电容进行限流；在开关电路导通后，整流电路输出直流电至电源输出接口，为负载供电；本实用新型的开关电源限流电路，即使交流电源频繁启停，第一限流电容始终可以正常地限流，起到限流保护作用，解决了交流电源频繁开关时容易失去限流作用的问题，保证限流功能的稳定性，提高整个电路的安全性，而且电路结构简单、成本低、便于实现。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所提出的开关电源限流电路的一个实施例的原理框图；

图2是本实用新型所提出的开关电源限流电路的一个实施例的电路原理图。

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，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

针对目前开关电源限流电路在交流电源频繁开关时容易失去限流作用的技术问题，本实用新型提出了一种开关电源限流电路及电子设备，解决了交流电源频繁开关时容易失去限流作用的问题，保证限流功能的稳定性，提高电路安全性，而且电路结构简单、成本低、便于实现。下面，结合附图对本实用新型的开关电源限流电路及电子设备进行详细说明。

实施例一、

本实施例的开关电源限流电路，主要包括电源输入接口、电源输出接口、主控电路、整流电路、开关电路等，参见图1、图2所示。

电源输入接口，与交流电源连接；电源输入接口包括零线端子CN1、火线端子CN2；零线端子CN1与零线连接，火线端子CN2与火线连接。

电源输出接口，其包括正输出端CN3、负输出端CN4；正输出端CN3和负输出端CN4输出直流电，供负载使用。例如，负载为电机等。

整流电路，其用于将输入的交流电整流为直流电。整流电路具有第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端。整流电路的第一输入端连接零线端子CN1，整流电路的第一输出端连接正输出端CN3，整流电路的第二输出端连接负输出端CN4。本申请一些实施例中，整流电路选用整流桥BD1。整流电路的第一输出端与第二输出端之间并联有电阻R5、电解电容E1、电容C1。

开关电路，其开关通路的一端连接火线端子CN2，其开关通路的另一端连接整流电路的第二输入端，其控制端连接主控电路；其开关通路的两端并联有第一限流电容C31。

主控电路，其控制开关电路的通断。

为了保护电路安全，在零线端子CN1与火线端子CN2之间并联有压敏电阻RV1，用于在过压时进行电压钳位，保护电路的其他元器件。在火线端子CN2与开关电路的连接线路上串联有熔断器FUSE1，用于在过流时断开，保护电路。

在开关电路关断，火线端子CN2、零线端子CN1上电瞬间（即交流电源上电瞬间），火线电流传输至第一限流电容C31，由第一限流电容C31进行限流，第一限流电容C31的容抗比较大，瞬时充电电流比较小。即使交流电源频繁启停，第一限流电容C31始终可以正常地限流，起到保护作用。

在火线端子、零线端子上电后，主控电路控制开关电路导通，火线端子CN2与整流电路的第二输入端之间的连接线路导通，火线电流经开关电路的开关通路传输至整流电路的第二输入端，零线电流传输至整流电路的第一输入端，经过整流电路整流后，整流电路的第一输出端和第二输出端输出直流电，并传输至电源输出接口的正输出端CN3、负输出端CN4，为用电负载供电。

容抗Xc的计算公式为Xc=1/(2πfC)，f为交流电频率，C为电容量，选择容抗较大的第一限流电容C31，假设，第一限流电容C31的容抗Xc=1/(2*3.14*100*47*10^4*10^(-12))=3388ohm，交流电源启动瞬间，假设电解电容E1两端电压为0V，瞬时充电电流=220V/3388ohm=65mA 。即使交流电源频繁地启停，第一限流电容C31始终可以正常地限流。如果在电路中设计PTC或者NTC用于限流，当交流电源频繁地启停时，因为温度的问题，PTC或者NTC的阻值无法恢复，导致不能很好地起到保护作用。

本实施例的开关电源限流电路，使用第一限流电容C31来限流，充电电流不会过大，即使反复断电重启，给电解电容E1充电限流功能始终稳定地存在，能可靠地保护整流桥以及电解电容。

本实施例的开关电源限流电路，通过在火线端子CN2与整流电路之间设计开关电路，且在开关电路的开关通路两端并联第一限流电容C31；在开关电路断开，火线端子、零线端子上电瞬间，由第一限流电容C31进行限流；在开关电路导通后，整流电路输出直流电至电源输出接口，为负载供电；本实施例的开关电源限流电路，即使交流电源频繁启停，第一限流电容C31始终可以正常地限流，起到限流保护作用，解决了交流电源频繁开关时容易失去限流作用的问题，保证限流功能的稳定性，提高整个电路的安全性，而且电路结构简单、成本低、便于实现。

本实施例的开关电源限流电路，即使频繁地启停交流电源，使用第一限流电容C31可以稳定地给整流桥和电解电容E1限流，很好地保护整流桥和电解电容。

本申请一些实施例中，第一限流电容C31的两端并联有放电电阻R55，参见图2所示。在开关电路导通时，第一限流电容C31的电荷通过放电电阻R55泄放，以便于在下次上电瞬间继续起到限流作用。

在本实施例中，第一限流电容C31与电阻R56串联后，再并联到开关电路的开关通路的两端。

本申请一些实施例中，开关电路包括第一开关件K1、第二开关件Q1；第一开关件K1的开关通路的一端连接火线端子CN2，第一开关件K1的开关通路的另一端连接整流电路的第二输入端，第一开关件K1的开关通路的两端并联第一限流电容C31；第一开关件K1的控制端连接第二开关件Q1的开关通路；第二开关件Q1的控制端连接主控电路。

当主控电路控制第二开关件Q1断开时，第一开关件K1断开，火线端子CN2与整流电路的第二输入端之间的连接线路断开，交流电源无法为整流电路正常供电。

当主控电路控制第二开关件Q1导通时，第一开关件K1导通，火线端子CN2与整流电路的第二输入端之间的连接线路导通，交流电源为整流电路正常供电，继而整流电路正常为负载供电。

通过在开关电路中设计第一开关件K1和第二开关件Q1，方便控制火线端子CN2与整流电路的第二输入端之间连接线路的通断，便于控制为用电负载供电与否，而且，电路结构简单，便于实现。

本申请一些实施例中，第一开关件K1为继电器K1，继电器K1的常开触点的一端连接火线端子CN2，继电器K1的常开触点的另一端连接整流电路的第二输入端；继电器K1的常开触点的两端并联第一限流电容C31；第二开关件Q1的开关通路串联在继电器K1的线圈的供电回路中。

例如，第二开关件Q1的开关通路的一端接地，第二开关件Q1的开关通路的另一端连接继电器K1的线圈的负极端子，线圈的正极端子通过限流电阻R11连接直流电源VCC。

当主控电路控制第二开关件Q1断开时，继电器K1的线圈断电，常开触点断开，火线端子CN2与整流电路的第二输入端之间的连接线路断开，交流电源无法为整流电路正常供电。

当主控电路控制第二开关件Q1导通时，继电器K1的线圈的供电回路导通，线圈上电，常开触点闭合，火线端子CN2与整流电路的第二输入端之间的连接线路导通，交流电源为整流电路正常供电，继而整流电路正常为负载供电。

通过选择上述的第一开关件K1和第二开关件Q1，方便控制火线端子CN2与整流电路的第二输入端之间连接线路的通断，便于控制为用电负载供电与否，而且，电路结构简单，便于实现。

本申请一些实施例中，开关电源限流电路还包括保护电路。

保护电路，其包括第三开关件IC1、分压电路。

第三开关件IC1的开关通路的一端连接整流电路的第一输出端，第三开关件IC1的开关通路的另一端连接电源输出接口的正输出端；主控电路控制第三开关件IC1的通断。

分压电路并联在第三开关件IC1的开关通路的两端；分压电路的分压节点输出击穿信号，并传输至第二开关件Q1的控制端。

在交流电源上电后，整流电路正常输出直流电时，主控电路控制第三开关件IC1导通，第三开关件IC1的开关通路两端具有导通压降，分压电路并联在第三开关件IC1的开关通路两端，分压电路的分压节点处的电压信号为高电平信号，不会使得第二开关件Q1关断。

当由于电流过大导致第三开关件IC1被击穿时，第三开关件IC1的开关通路两端的压降为0，分压电路的分压节点处的电压信号（低电平的击穿信号）传输至第二开关件Q1的控制端，使得第二开关件Q1关断，进而使得第一开关件K1关断，切断火线端子CN2与整流电路的第二输入端之间的连接线路，从而保护电路。

本申请一些实施例中，第二开关件Q1为高导通压降开关件。

通过设计第三开关件IC1和分压电路，在第三开关件IC1被击穿时，分压电路的分压节点输出低电平的击穿信号至第二开关件Q1的控制端，使得第二开关件Q1关断，进而使得第一开关件K1关断，切断火线端子与整流电路的连接线路，从而保护电路，防止电流过大损毁其他元器件。

分压电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1的一端连接第三开关件IC1的开关通路的一端，电阻R1的另一端连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接第三开关件IC1的开关通路的另一端，电阻R1和电阻R2的连接节点即为分压节点。当第三开关件IC1被击穿时，分压节点处的电压为0，使得第二开关件Q1关断。

本申请一些实施例中，为了方便控制第二开关件Q1的通断，保护电路还包括第四开关件N1、第五开关件Q2；第四开关件N1、第五开关件Q2、第二开关件Q1均为高导通压降开关管。

分压电路的分压节点连接第四开关件N1的控制端，第四开关件N1的开关通路的一端接地，第四开关件N1的开关通路的另一端通过上拉电阻R15连接直流电源，第四开关件N1的开关通路的另一端连接第五开关件Q2的控制端，第五开关件Q2的开关通路的一端接地，第五开关件Q2的开关通路的另一端连接第二开关件Q1的控制端。

当第三开关件IC1的导通时，分压电路的分压节点处的高电平信号传输至第四开关件N1的控制端，使得第四开关件N1导通，进而使得第五开关件Q2的控制端被拉为低电平，第五开关件Q2关断。由主控单元控制第二开关件Q1的通断。

当第三开关件IC1被击穿，分压电路的分压节点处的低电平击穿信号传输第四开关件N1的控制端，使得第四开关件N1关断，进而使得第五开关件Q2的控制端被上拉为高电平，第五开关件Q2导通，将第二开关件Q1的控制端拉为低电平，第二开关件Q1关断，使得第一开关件K1关断，切断火线端子CN2与整流电路的第二输入端的连接线路，从而保护电路。

本申请一些实施例中，第三开关件IC1选为IGBT，第四开关件为NPN三极管，第五开关件为NMOS管，第二开关件为NMOS管。通过选择上述类型的开关件，控制简单，方便控制通断，性能稳定，成本低。

分压节点（电阻R1和R2的连接节点）连接第四开关件N1的基极，第四开关件N1的发射极接地，第四开关件N1的集电极通过上拉电阻R15连接直流电源，第四开关件N1的集电极连接第五开关件Q2的栅极，第五开关件Q2的源极接地，第五开关件Q2的漏极连接第二开关件Q1的栅极，第二开关件Q1的源极接地，第二开关件Q1漏极连接继电器线圈的负极端子。

当第三开关件为IGBT时，主控电路通过驱动电路控制IGBT的通断。

本申请一些实施例中，第三开关件IC1的开关通路的两端并联有第二限流电容C16。上电瞬间，主控电路控制第三开关件IC1关断，第二限流电容C16起到限流作用，保护电路上电安全。

本申请一些实施例中，开关电源限流电路还包括正向并联的两个二极管D1，两个二极管的阳极连接负输出端CN4，两个二极管的阴极连接正输出端CN3，起到保护电路的作用。

实施例二、

基于实施例一的开关电源限流电路的设计，本实施例二提出了一种电子设备，包括负载以及实施例一所述的开关电源限流电路。开关电源限流电路的电源输出接口为负载供电。

通过在电子设备中设计所述的开关电源限流电路，即使交流电源频繁启停，第一限流电容C31始终可以正常地限流，起到限流保护作用，保证限流功能的稳定性，提高整个电路以及用电负载的安全性，保护整个电子设备。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型个实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种开关电源限流电路，其特征在于：包括：

电源输入接口，其包括零线端子、火线端子；

电源输出接口，其包括正输出端、负输出端；

主控电路；

整流电路，其第一输入端连接所述零线端子，其第一输出端连接所述正输出端，其第二输出端连接所述负输出端；

开关电路，其开关通路的一端连接所述火线端子，其开关通路的另一端连接所述整流电路的第二输入端，其控制端连接所述主控电路；其开关通路的两端并联有第一限流电容。

2.根据权利要求1所述的开关电源限流电路，其特征在于：所述第一限流电容的两端并联有放电电阻。

3.根据权利要求1所述的开关电源限流电路，其特征在于：所述开关电路包括第一开关件、第二开关件；

所述第一开关件的开关通路的一端连接所述火线端子，所述第一开关件的开关通路的另一端连接所述整流电路的第二输入端，所述第一开关件的开关通路的两端并联所述第一限流电容；

所述第一开关件的控制端连接所述第二开关件的开关通路；所述第二开关件的控制端连接所述主控电路。

4.根据权利要求3所述的开关电源限流电路，其特征在于：所述第一开关件为继电器，所述继电器的常开触点的一端连接所述火线端子，所述继电器的常开触点的另一端连接所述整流电路的第二输入端；所述继电器的常开触点的两端并联所述第一限流电容；

所述第二开关件的开关通路串联在所述继电器的线圈的供电回路中。

5.根据权利要求3所述的开关电源限流电路，其特征在于：所述开关电源限流电路还包括：

保护电路，其包括第三开关件、分压电路；

所述第三开关件的开关通路的一端连接所述整流电路的第一输出端，所述第三开关件的开关通路的另一端连接所述电源输出接口的正输出端；所述主控电路控制所述第三开关件的通断；

所述分压电路并联在所述第三开关件的开关通路的两端；

所述分压电路的分压节点输出击穿信号，并传输至所述第二开关件的控制端。

6.根据权利要求5所述的开关电源限流电路，其特征在于：所述保护电路还包括第四开关件、第五开关件；所述第四开关件、第五开关件、第二开关件均为高导通压降开关管；

所述分压电路的分压节点连接所述第四开关件的控制端，所述第四开关件的开关通路的一端接地，所述第四开关件的开关通路的另一端通过上拉电阻连接直流电源，所述第四开关件的开关通路的另一端连接所述第五开关件的控制端，所述第五开关件的开关通路的一端接地，所述第五开关件的开关通路的另一端连接所述第二开关件的控制端。

7.根据权利要求5所述的开关电源限流电路，其特征在于：所述第三开关件的开关通路的两端并联有第二限流电容。

8.根据权利要求1所述的开关电源限流电路，其特征在于：所述开关电源限流电路还包括正向并联的两个二极管，所述两个二极管的阳极连接所述负输出端，所述两个二极管的阴极连接所述正输出端。

9.根据权利要求6所述的开关电源限流电路，其特征在于：所述第三开关件为IGBT，所述第四开关件为NPN三极管，所述第五开关件为NMOS管，所述第二开关件为NMOS管。

10.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求1至9中任一项所述的开关电源限流电路。

Images