CN218071301U - 一种过温保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及开关电源领域，公开了一种过温保护电路，其包括：供电电路、采样电路、开关电路以及控制电路；供电电路的输入端与控制电路的输出端连接并输出一电压信号至采样电路；采样电路根据电压信号输出一第一电平信号至开关电路；开关电路接收第一电平信号后据以输出一第二电平信号提供给控制电路；控制电路根据第二电平信号调节开关电源主控芯片所输出的驱动信号的脉冲宽度，以降低控制电路输出端的输出电压。过温保护电路直接从开关电源的副边电路获取供电电压，实现对隔离型开关电源的副边功率器件进行温度采样及降额保护，无需增加额外的辅助电源，在减少电路布板空间大小的同时，提高开关电源在高温应用下的可靠性。

Description

一种过温保护电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，更具体地涉及一种用于隔离型开关电源副边功率器件的过温保护电路。

背景技术

过温保护电路用于检测开关电源温度，并在系统内功率器件超过一定温度限值时作出保护动作，从而防止功率器件因为温度过高而损坏。

开关电源副边功率器件温升较高时，需要设置相应的过温保护电路，当过温保护电路设置在副边时，需要额外的辅助电源以实现过温后输出电压打嗝式保护，当在功率密度要求较高的场合，增加额外的辅助电源并不可行，因此往往退而求其次将过温保护电路设置在原边，通过导热性较好的绝缘材质将副边功率器件的热导到原边采样点，这种措施可靠性性较低。

实用新型内容

基于现有技术的不足，本实用新型提出一种过温保护电路，通过开关电源的副边电路的输出电压为过温保护电路供电，实现对开关电源副边的功率器件进行温度采样及降额保护，无需增加额外的辅助电源，在减少电路布板空间大小的同时，提高开关电源在高温应用下的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提出了以下技术措施：

第一方面，提供一种过温保护电路，应用于开关电源，所述过温保护电路包括：供电电路、采样电路、开关电路以及控制电路；

所述供电电路的输入端与所述控制电路的输出端连接，且所述控制电路输出端用于与所述开关电源的副边电路的输出端连接，所述供电电路从所述开关电源的副边电路获取供电电压，并根据所述供电电压输出一电压信号至所述采样电路；

所述采样电路的输入端与所述供电电路的输出端连接，所述采样电路根据所述供电电路提供的所述电压信号输出一第一电平信号至所述开关电路；

所述开关电路的输入端与所述采样电路的输出端连接，用于接收所述第一电平信号并据以输出一第二电平信号提供给所述控制电路；

所述控制电路的的输入端与所述开关电路的输出端连接，所述控制电路根据所述第二电平信号调节所述开关电源主控芯片所输出的驱动信号，所述驱动信号的脉冲宽度减小，所述控制电路输出端的输出电压降低，所述驱动信号的脉冲宽度增大，所述控制电路输出端的输出电压升高。

进一步地，当所述第二电平信号为低电平时，所述控制电路调节所述开关电源主控芯片所输出的驱动信号的脉冲宽度，使得驱动信号脉冲宽度变小，以降低所述控制电路输出端的输出电压。

进一步地，所述供电电路包括：电阻R8、电阻R9、NPN三极管Q2以及稳压二极管D4；所述电阻R8的第一端连接所述供电电路输入端，所述电阻R8的第二端连接所述NPN三极管Q2的集电极；所述电阻R9的第一端连接所述供电电路输入端，所述电阻R9的第二端分别连接所述稳压二极管D4的阴极和所述NPN三极管Q2的基极；所述稳压二极管D4的阳极接地；所述NPN三极管Q2的发射极作为所述供电电路的输出端，输出所述电压信号至所述采样电路的输入端。

进一步地，所述采样电路包括温度传感器，所述温度传感器的输入引脚连接所述采样电路的输入端，用以接收所述供电电路输出的电压信号，所述温度传感器的接地引脚接地，所述温度传感器的输出引脚作为所述采样电路的输出端，输出所述第一电平信号至所述开关电路。

进一步地，所述开关电路包括：二极管D1、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3、NPN三级管Q1，稳压二极管D2、稳压二极管D3以及电阻R4；

所述二极管D1的阳极连接所述开关电路的输入端，用以接收所述采样电路输出的第一电平信号，所述二极管D1的阴极连接所述电阻R1的第一端，所述电阻R1的第二端分别连接所述电阻R2的第一端和所述电容C1的第一端，所述电阻R2的第二端分别连接所述NPN三极管Q1的基极和所述电阻R3的第一端；所述NPN三极管Q1的集电极分别与所述稳压二极管D2的阴极和所述稳压二极管D3的阳极连接；所述电容C1的第二端、所述电阻R3的第二端、所述NPN三极管Q1的发射极、所述稳压二极管D2的阳极接地；所述稳压二极管D3阴极与所述电阻R4的第一端相连，所述电阻R4的第二端作为所述开关电路的输出端，输出所述第二电平信号至所述控制电路。

进一步地，所述控制电路包括：光耦、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2以及稳压芯片；所述光耦的发光二极管的阴极与所述电阻R5的第一端的连接节点作为所述控制电路的输入端，与所述开关电路的输出端连接，用以接收所述开关电路输出的第二电平信号，所述光耦的发光二极管的阳极与所述电阻R6第一端的连接节点作为所述控制电路的输出端，输出所述控制电路的输出电压，所述光耦的三极管的集电极与所述控制电路的电压反馈引脚Comp相连，所述光耦的三极管的发射极接地；所述电阻R5的第二端分别与所述电容C2的第一端和所述稳压芯片的阴极连接，所述电阻R6的第二端分别与所述所述电容C2的第二端、所述电阻R7的第一端和所述稳压芯片的参考端连接；所述电阻R7的第二端和所述稳压芯片的阳极接地。

进一步地，所述温度传感器的输出引脚电压会随着温度的升高而升高。

第二方面，提供一种过温保护电路，应用于开关电源，包括：供电电路、采样电路、开关电路和控制电路；

所述供电电路包括：电阻R8、电阻R9、NPN三极管Q2和稳压二极管D4；

所述采样电路包括温度传感器；所述开关电路包括：二极管D1、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3、NPN三级管Q1，稳压二极管D2、稳压二极管D3、电阻R4；

所述控制电路包括：光耦、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2以及稳压芯片；

所述电阻R8的第一端连接所述过温保护电路的输入端，所述电阻R8的第二端连接所述NPN三极管Q2的集电极；所述电阻R9的第一端连接所述过温保护电路的输入端，所述电阻R9的第二端分别连接所述稳压二极管D4的阴极和所述NPN三极管Q2的基极；所述稳压二极管D4的阳极接地；所述NPN三极管Q2的发射极连接所述温度传感器的输入引脚，所述温度传感器的接地引脚接地，所述温度传感器的输出引脚连接所述所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接所述电阻R1的第一端，所述电阻R1的第二端分别连接所述电阻R2的第一端和所述电容C1的第一端，所述电阻R2的第二端分别连接所述NPN三极管Q1的基极和所述电阻R3的第一端；所述NPN三极管Q1的集电极分别与所述稳压二极管D2的阴极和所述稳压二极管D3的阳极连接；所述电容C1的第二端、所述电阻R3的第二端、所述NPN三极管Q1的发射极、所述稳压二极管D2的阳极接地；所述稳压二极管D3阴极与所述电阻R4的第一端相连，所述电阻R4的第二端分别与所述光耦的发光二极管的阴极与所述电阻R5的第一端连接；所述光耦的发光二极管的阳极分别与所述电阻R6第一端和所述过温保护电路的输出端连接；所述光耦的三极管的集电极与所述控制电路的电压反馈引脚Comp相连，所述光耦的三极管的发射极接地；所述电阻R5的第二端分别与所述电容C2的第一端和所述稳压芯片的阴极连接，所述电阻R6的第二端分别与所述所述电容C2的第二端、所述电阻R7的第一端和所述稳压芯片的参考端连接；所述电阻R7的第二端和所述稳压芯片的阳极接地。

本申请的工作原理将结合具体的实施例进行描述，在这里不进行赘述，与现有技术相比，本实用新型具有以下进步效果：供电电路直接从开关电源副边电路的输出端取电，不需要增加额外的辅助电源，在减少电路布板空间大小的同时，减小了产品的体积，提高了开关电源在高温应用下的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型电路框图；

图2为本实用新型第一实施例供电电路原理图；

图3为本实用新型第一实施例采样电路原理图；

图4为本实用新型第一实施例开关电路原理图；

图5为本实用新型第一实施例控制电路原理图；

图6为本实用新型过温保护电路的工作流程图。

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。

请参考图1，在本实施例中，提供一种过温保护电路，应用于开关电源，所述过温保护电路包括：供电电路、采样电路、开关电路以及控制电路；

供电电路的输入端V1与控制电路的输出端Vout连接，且控制电路的输出端Vout用于与开关电源的副边电路的输出端Vout连接，供电电路从开关电源的副边电路获取供电电压，并根据供电电压输出一电压信号至采样电路；采样电路的输入端V3与供电电路的输出端V2连接，采样电路根据供电电路提供的电压信号输出一第一电平信号至开关电路；开关电路的输入端V5与采样电路的输出端V4连接，用于接收第一电平信号并据以输出一第二电平信号提供给控制电路；控制电路的的输入端V7与开关电路的输出端V6连接，控制电路根据第二电平信号调节开关电源主控芯片所输出的驱动信号的脉冲宽度，以降低控制电路输出端Vout的输出电压。

请参考图2，作为供电电路的一个具体实施方式，供电电路包括：

电阻R8、电阻R9、NPN三极管Q2以及稳压二极管D4；电阻R8的第一端和电阻R9的第一端连接供电电路的输入端V1，电阻R8的第二端连接NPN三极管Q2的集电极，电阻R9的第二端分别连接稳压二极管D4的阴极和NPN三极管Q2的基极；稳压二极管D4的阳极接地；NPN三极管Q2的发射极作为供电电路的输出端V2，输出一电压信号至采样电路的输入端V3。

请参考图3，作为采样电路的一个具体实施方式，采样电路主要为温度传感器，温度传感器的引脚电压会随着温度的升高而升高，温度传感器的输入引脚连接采样电路的输入端V3，用以接收供电电路输出的电压信号，温度传感器的接地引脚接地，温度传感器的输出引脚作为采样电路的输出端V4，输出第一电平信号至开关电路。

请参考图4，作为开关电路的一个具体实施方式，开关电路包括：

二极管D1、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3、NPN三级管Q1，稳压二极管D2、稳压二极管D3以及电阻R4；

二极管D1的阳极连接开关电路的输入端V5，用以接收采样电路输出的第一电平信号，二极管D1的阴极连接电阻R1的第一端，电阻R1的第二端分别连接电阻R2的第一端和电容C1的第一端，电阻R2的第二端分别连接NPN三极管Q1的基极和电阻R3的第一端；NPN三极管Q1的集电极分别与稳压二极管D2的阴极和稳压二极管D3的阳极连接；电容C1的第二端、电阻R3的第二端、NPN三极管Q1的发射极、稳压二极管D2的阳极接地；稳压二极管D3的阴极与电阻R4的第一端相连，电阻R4的第二端作为开关电路的输出端V6，输出第二电平信号至控制电路。

请参考图5，作为控制电路的一个具体实施方式，控制电路包括：

光耦OC1、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2以及稳压芯片IC2；光耦OC1的发光二极管的阴极与电阻R5的第一端的连接节点作为控制电路的输入端V7，与开关电路的输出端V6连接，用以接收开关电路输出的第二电平信号，光耦OC1的发光二极管的阳极与电阻R6第一端的连接节点作为控制电路的输出端Vout，输出控制电路的输出电压，光耦OC1的三极管的集电极与控制电路的电压反馈引脚Comp相连，光耦OC1的三极管的发射极接地；电阻R5的第二端分别与电容C2的第一端和稳压芯片IC2的阴极连接，电阻R6的第二端分别与电容C2的第二端、电阻R7的第一端和稳压芯片IC2的参考端连接；电阻R7的第二端和稳压芯片IC2的阳极接地。

请参考图6，本实施例的工作原理如下：

在本实施例中，稳压二极管D3和稳压二极管D2的稳压值均小于控制电路输出端Vout的输出电压，但稳压二极管D3与稳压二极管D2的稳压值相加时则大于控制电路输出端Vout的输出电压；因此，当开关电源副边的功率器件正常工作时，过温保护电路的稳压二极管D3和稳压二极管D2均不导通，开关电路的输出端V6为高电平。

当开关电源副边的功率器件温度持续升高并高出预设的工作温度值时，开关电源副边电路的输出电压随之升高，供电电路所接收到的供电电压升高并输出一高电压信号至采样电压的输入端V3，采样电路的温度传感器根据供电电路所输出的高电压信号将输出端V4的电平信号由低电平信号升高至第一高电平信号，并将第一高电平信号输送至开关电路的输入端V5；第一高电平信号通过二极管D1、电阻R1对电容C1充电，电容C1两端的电压不断升高并经由电阻R2与电阻R3分压使得NPN三极管Q1饱和导通，此时，稳压二极管D2被NPN三极管Q1短路，控制电路输出端Vout输出的电压通过光耦OC1、电阻R4和NPN三极管Q1使稳压二极管D3导通，开关电路输出端V6的电平信号由高电平信号转变为第二低电平信号，并将第二低电平信号输送至控制电路的输入端V7，控制电路电压反馈引脚Comp根据第二低电平信号减小开关电源主控芯片所输出的驱动信号的脉冲宽度，从而降低控制电路输出端Vout的输出电压，降低开关电源的功率，实现开关电源功率器件的过温保护。

当开关电源副边的功率器件温度低于预设工作温度值时，采样电路的输出端V4的电压下降，且输出端V4的电平信号由第一高电平信号转变为第一低电平信号，此时二极管D1截止，电容C1放电至两端电压经电阻R2和电阻R3分压后无法使NPN三极管Q1导通时，NPN三极管Q1截止，稳压二极管D3截止，过温保护电路不工作，开关电源输出恢复正常。

以上仅是本实用新型优选的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述具体实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体控制方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (8)

1.一种过温保护电路，应用于开关电源，其特征在于：所述过温保护电路包括供电电路、采样电路、开关电路以及控制电路；

所述供电电路的输入端与所述控制电路的输出端连接，且所述控制电路输出端用于与所述开关电源的副边电路的输出端连接，所述供电电路从所述开关电源的副边电路获取供电电压，并根据所述供电电压输出一电压信号至所述采样电路；

所述采样电路的输入端与所述供电电路的输出端连接，所述采样电路根据所述供电电路提供的所述电压信号输出一第一电平信号至所述开关电路；

所述开关电路的输入端与所述采样电路的输出端连接，用于接收所述第一电平信号并据以输出一第二电平信号提供给所述控制电路；

所述控制电路的输入端与所述开关电路的输出端连接，所述控制电路根据所述第二电平信号调节所述开关电源主控芯片所输出的驱动信号，当所述驱动信号的脉冲宽度减小时，所述控制电路输出端的输出电压降低，当所述驱动信号的脉冲宽度增大时，所述控制电路输出端的输出电压升高。

2.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于：当所述第二电平信号为低电平时，所述控制电路调节所述开关电源主控芯片所输出的驱动信号的脉冲宽度，使得驱动信号脉冲宽度变小，以降低所述控制电路输出端的输出电压。

3.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于：所述供电电路包括电阻R8、电阻R9、NPN三极管Q2以及稳压二极管D4；所述电阻R8的第一端连接所述供电电路输入端，所述电阻R8的第二端连接所述NPN三极管Q2的集电极；所述电阻R9的第一端连接所述供电电路输入端，所述电阻R9的第二端分别连接所述稳压二极管D4的阴极和所述NPN三极管Q2的基极；所述稳压二极管D4的阳极接地；所述NPN三极管Q2的发射极作为所述供电电路的输出端，输出所述电压信号至所述采样电路的输入端。

4.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于：所述采样电路包括温度传感器，所述温度传感器的输入引脚连接所述采样电路的输入端，用以接收所述供电电路输出的电压信号，所述温度传感器的接地引脚接地，所述温度传感器的输出引脚作为所述采样电路的输出端，输出所述第一电平信号至所述开关电路。

5.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于：所述开关电路包括二极管D1、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3、NPN三级管Q1，稳压二极管D2、稳压二极管D3以及电阻R4；

所述二极管D1的阳极连接所述开关电路的输入端，用以接收所述采样电路输出的第一电平信号，所述二极管D1的阴极连接所述电阻R1的第一端，所述电阻R1的第二端分别连接所述电阻R2的第一端和所述电容C1的第一端，所述电阻R2的第二端分别连接所述NPN三极管Q1的基极和所述电阻R3的第一端；所述NPN三极管Q1的集电极分别与所述稳压二极管D2的阴极和所述稳压二极管D3的阳极连接；所述电容C1的第二端、所述电阻R3的第二端、所述NPN三极管Q1的发射极、所述稳压二极管D2的阳极接地；所述稳压二极管D3阴极与所述电阻R4的第一端相连，所述电阻R4的第二端作为所述开关电路的输出端，输出所述第二电平信号至所述控制电路。

6.根据权利要求1所述的过温保护电路，其特征在于：所述控制电路包括光耦、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2以及稳压芯片；所述光耦的发光二极管的阴极与所述电阻R5的第一端的连接节点作为所述控制电路的输入端，与所述开关电路的输出端连接，用以接收所述开关电路输出的第二电平信号，所述光耦的发光二极管的阳极与所述电阻R6第一端的连接节点作为所述控制电路的输出端，输出所述控制电路的输出电压，所述光耦的三极管的集电极与所述控制电路的电压反馈引脚相连，所述光耦的三极管的发射极接地；所述电阻R5的第二端分别与所述电容C2的第一端和所述稳压芯片的阴极连接，所述电阻R6的第二端分别与所述电容C2的第二端、所述电阻R7的第一端和所述稳压芯片的参考端连接；所述电阻R7的第二端和所述稳压芯片的阳极接地。

7.根据权利要求4所述的采样电路，其特征在于：所述温度传感器的输出引脚电压会随着温度的升高而升高。

8.一种过温保护电路，应用于开关电源，其特征在于，包括：供电电路、采样电路、开关电路和控制电路；

所述供电电路包括电阻R8、电阻R9、NPN三极管Q2和稳压二极管D4；

所述采样电路包括温度传感器；所述开关电路包括：二极管D1、电阻R1、电容C1、电阻R2、电阻R3、NPN三级管Q1，稳压二极管D2、稳压二极管D3、电阻R4；

所述控制电路包括光耦、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2以及稳压芯片；

所述电阻R8的第一端连接所述过温保护电路的输入端，所述电阻R8的第二端连接所述NPN三极管Q2的集电极；所述电阻R9的第一端连接所述过温保护电路的输入端，所述电阻R9的第二端分别连接所述稳压二极管D4的阴极和所述NPN三极管Q2的基极；所述稳压二极管D4的阳极接地；所述NPN三极管Q2的发射极连接所述温度传感器的输入引脚，所述温度传感器的接地引脚接地，所述温度传感器的输出引脚连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接所述电阻R1的第一端，所述电阻R1的第二端分别连接所述电阻R2的第一端和所述电容C1的第一端，所述电阻R2的第二端分别连接所述NPN三极管Q1的基极和所述电阻R3的第一端；所述NPN三极管Q1的集电极分别与所述稳压二极管D2的阴极和所述稳压二极管D3的阳极连接；所述电容C1的第二端、所述电阻R3的第二端、所述NPN三极管Q1的发射极、所述稳压二极管D2的阳极接地；所述稳压二极管D3阴极与所述电阻R4的第一端相连，所述电阻R4的第二端分别与所述光耦的发光二极管的阴极与所述电阻R5的第一端连接；所述光耦的发光二极管的阳极分别与所述电阻R6第一端和所述过温保护电路的输出端连接；所述光耦的三极管的集电极与所述控制电路的电压反馈引脚相连，所述光耦的三极管的发射极接地；所述电阻R5的第二端分别与所述电容C2的第一端和所述稳压芯片的阴极连接，所述电阻R6的第二端分别与所述电容C2的第二端、所述电阻R7的第一端和所述稳压芯片的参考端连接；所述电阻R7的第二端和所述稳压芯片的阳极接地。

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