CN218733218U - 一种开关电源的输入保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及开关电源输入保护技术领域，特别涉及一种开关电源的输入保护电路，包括第一电压基准源、第二电压基准源和分压模块，第一电压基准源的阴极端和第二电压基准源的阴极端分别与开关电源的供电端电连接，第一电压基准源的阳极端分别与分压模块和第二电压基准源的阳极端电连接，第一电压基准源的基准电压端和第二电压基准源的基准电压端分别与分压模块电连接，第一电压基准源的基准电压值小于第二电压基准源的基准电压值，第二电压基准源的基准电压值小于开关电源的供电端的开启电压值，通过第一电压基准源和第二电压基准源公用一个分压模块和第一电压基准源与第二电压基准源选用不同基准电压值，以达到开关电源过压、欠压功能的实现。

Description

一种开关电源的输入保护电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源输入保护技术领域，特别涉及一种开关电源的输入保护电路。

背景技术

对于开关电源的输入电压往往是波动比较大的，当输入电压超出开关电源的工作电压范围，就会对开关电源造成不可逆的损坏。目前开关电源很多无过压、欠压保护功能，而现有部分有过压、欠压功能，但其是利用开关电源工作后来检测输入电压是否过压、欠压，这种方式需要产品先工作一段时间才能起到保护，这种短时间的工作也会对器件造成损伤。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种开关电源的输入保护电路，实现对输入电压的监控以达到开关电源过压、欠压功能的实现。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种开关电源的输入保护电路，包括第一电压基准源、第二电压基准源和分压模块，所述第一电压基准源的阴极端和第二电压基准源的阴极端均分别与外设的开关电源的供电端电连接，所述第一电压基准源的阳极端分别与分压模块和第二电压基准源的阳极端电连接，所述第一电压基准源的基准电压端和第二电压基准源的基准电压端均分别与分压模块电连接，所述第一电压基准源的基准电压值小于第二电压基准源的基准电压值，所述第二电压基准源的基准电压值小于外设的开关电源的供电端的开启电压值。

进一步的，还包括第一开关模块，所述第一开关模块的一端与第一电压基准源的阴极端电连接，所述第一开关模块的另一端分别与第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

进一步的，所述第一开关模块包括三极管Q1和稳压管ZD101，所述三极管Q1的基极与稳压管ZD101的阳极电连接，所述稳压管ZD101的阴极与第一电压基准源的阴极端电连接，所述三极管Q1的集电极分别与第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

进一步的，还包括电阻R1，所述电阻R1的一端与第一开关模块电连接，所述电阻R1的另一端分别与第一电压基准源的阳极端、分压模块和第二电压基准源的阳极端电连接。

进一步的，还包括电阻R2，所述电阻R2的一端分别与第一开关模块的一端和第一电压基准源的阴极端电连接，所述电阻R2的另一端分别与第一开关模块的另一端、第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

进一步的，还包括第二开关模块，所述第二开关模块的一端与第二电压基准源的阴极端电连接，所述第二开关模块的另一端分别与第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

进一步的，所述第二开关模块包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极与第二电压基准源的阴极端电连接，所述三极管Q2的发射极分别与第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

进一步的，还包括电阻R8，所述电阻R8的一端与第二开关模块电连接，所述电阻R8的另一端分别与第二电压基准源的阳极端、分压模块和第一电压基准源的阳极端电连接。

进一步的，还包括电阻R7，所述电阻R7的一端分别与第二开关模块的一端和第二电压基准源的阴极端电连接，所述电阻R7的另一端分别与第二开关模块的另一端、第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

进一步的，所述分压模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R3的一端与电阻R4的一端电连接，所述电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端和第二电压基准源的电压基准端电连接，所述电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端和第一电压基准源的电压基准端电连接，所述电阻R6的另一端分别与第一电压基准源的阳极端和第二电压基准源的阳极端电连接。

本实用新型的有益效果在于：

通过第一电压基准源和第二电压基准源公用一个分压模块以及第一电压基准源与第二电压基准源选用不同基准电压值，来实现对输入电压的监控以达到开关电源过压、欠压功能的实现，使得开关电源只在设定的输入电压范围内工作，其他工作电压不工作，以此来保证开关电源的可靠性。

附图说明

图1所示为根据本实用新型的一种开关电源的输入保护电路的电路原理图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1所示，本实用新型提供的技术方案：

一种开关电源的输入保护电路，包括第一电压基准源、第二电压基准源和分压模块，所述第一电压基准源的阴极端和第二电压基准源的阴极端均分别与外设的开关电源的供电端电连接，所述第一电压基准源的阳极端分别与分压模块和第二电压基准源的阳极端电连接，所述第一电压基准源的基准电压端和第二电压基准源的基准电压端均分别与分压模块电连接，所述第一电压基准源的基准电压值小于第二电压基准源的基准电压值，所述第二电压基准源的基准电压值小于外设的开关电源的供电端的开启电压值。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：

通过第一电压基准源和第二电压基准源公用一个分压模块以及第一电压基准源与第二电压基准源选用不同基准电压值，来实现对输入电压的监控以达到开关电源过压、欠压功能的实现，使得开关电源只在设定的输入电压范围内工作，其他工作电压不工作，以此来保证开关电源的可靠性。

进一步的，还包括第一开关模块，所述第一开关模块的一端与第一电压基准源的阴极端电连接，所述第一开关模块的另一端分别与第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

进一步的，所述第一开关模块包括三极管Q1和稳压管ZD101，所述三极管Q1的基极与稳压管ZD101的阳极电连接，所述稳压管ZD101的阴极与第一电压基准源的阴极端电连接，所述三极管Q1的集电极分别与第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

进一步的，还包括电阻R1，所述电阻R1的一端与第一开关模块电连接，所述电阻R1的另一端分别与第一电压基准源的阳极端、分压模块和第二电压基准源的阳极端电连接。

从上述描述可知，电阻R1是下拉电阻，当三极管Q1无信号输入时确保三极管可靠截止。

进一步的，还包括电阻R2，所述电阻R2的一端分别与第一开关模块的一端和第一电压基准源的阴极端电连接，所述电阻R2的另一端分别与第一开关模块的另一端、第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

从上述描述可知，电阻R2是限流电阻，用于限制三极管Q1的基极电流集电极电流。

进一步的，还包括第二开关模块，所述第二开关模块的一端与第二电压基准源的阴极端电连接，所述第二开关模块的另一端分别与第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

进一步的，所述第二开关模块包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极与第二电压基准源的阴极端电连接，所述三极管Q2的发射极分别与第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

进一步的，还包括电阻R8，所述电阻R8的一端与第二开关模块电连接，所述电阻R8的另一端分别与第二电压基准源的阳极端、分压模块和第一电压基准源的阳极端电连接。

从上述描述可知，电阻R8是下拉电阻，当三极管Q2无信号输入时确保三极管可靠截止。

进一步的，还包括电阻R7，所述电阻R7的一端分别与第二开关模块的一端和第二电压基准源的阴极端电连接，所述电阻R7的另一端分别与第二开关模块的另一端、第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

从上述描述可知，电阻R7是限流电阻，用于限制三极管Q2的基极电流集电极电流。

进一步的，所述分压模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R3的一端与电阻R4的一端电连接，所述电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端和第二电压基准源的电压基准端电连接，所述电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端和第一电压基准源的电压基准端电连接，所述电阻R6的另一端分别与第一电压基准源的阳极端和第二电压基准源的阳极端电连接。

请参照图1所示，本实用新型的实施例一为：

一种开关电源的输入保护电路，包括第一电压基准源、第二电压基准源和分压模块，所述第一电压基准源的阴极端和第二电压基准源的阴极端均分别与外设的开关电源的供电端电连接，所述第一电压基准源的阳极端分别与分压模块和第二电压基准源的阳极端电连接，所述第一电压基准源的基准电压端和第二电压基准源的基准电压端均分别与分压模块电连接，所述第一电压基准源的基准电压值小于第二电压基准源的基准电压值，所述第二电压基准源的基准电压值小于外设的开关电源的供电端的开启电压值。

所述第一电压基准源包括芯片U1，所述第二电压基准源包括芯片U2，在本实施例中，所述芯片U1和芯片U2的型号均为TL431，所述第一电压基准源的阈值电压(即基准电压值)为1.24V，所述第二电压基准源的阈值电压(即基准电压值)为2.5V，开关电源的供电端的开启电压值为6.8V。

还包括第一开关模块，所述第一开关模块的一端与第一电压基准源的阴极端电连接，所述第一开关模块的另一端分别与第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

所述第一开关模块包括三极管Q1和稳压管ZD101，所述三极管Q1的基极与稳压管ZD101的阳极电连接，所述稳压管ZD101的阴极与第一电压基准源的阴极端电连接，所述三极管Q1的集电极分别与第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

还包括电阻R1(电阻值为0Ω)，所述电阻R1的一端与第一开关模块电连接，所述电阻R1的另一端分别与第一电压基准源的阳极端、分压模块和第二电压基准源的阳极端电连接。

还包括电阻R2(电阻值为10kΩ)，所述电阻R2的一端分别与第一开关模块的一端和第一电压基准源的阴极端电连接，所述电阻R2的另一端分别与第一开关模块的另一端、第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

还包括第二开关模块，所述第二开关模块的一端与第二电压基准源的阴极端电连接，所述第二开关模块的另一端分别与第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

所述第二开关模块包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极与第二电压基准源的阴极端电连接，所述三极管Q2的发射极分别与第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

还包括电阻R8(电阻值为0Ω)，所述电阻R8的一端与第二开关模块电连接，所述电阻R8的另一端分别与第二电压基准源的阳极端、分压模块和第一电压基准源的阳极端电连接。

还包括电阻R7(电阻值为100Ω)，所述电阻R7的一端分别与第二开关模块的一端和第二电压基准源的阴极端电连接，所述电阻R7的另一端分别与第二开关模块的另一端、第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

所述分压模块包括电阻R3(电阻值为340kΩ)、电阻R4(电阻值为340kΩ)、电阻R5(电阻值为1.5kΩ)和电阻R6(电阻值为6.2kΩ)，所述电阻R3的一端与电阻R4的一端电连接，所述电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端和第二电压基准源的电压基准端电连接，所述电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端和第一电压基准源的电压基准端电连接，所述电阻R6的另一端分别与第一电压基准源的阳极端和第二电压基准源的阳极端电连接。

上述的开关电源的输入保护电路的工作原理为：

欠压电路工作原理：

1、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6组成电阻分压网络，所以芯片U1的Uref电压(D点电压)跟随输入电压(A点电压)变化，所以只需要通过采样D点的电压变化，就能够监测输入电压的变化。

2、利用电压基准源TL431的特性，当输入电压(A点电压)低于设定的欠压值时，对应的芯片U1的Uref电压(D点电压)低于芯片U1的阈值电压(即1.24V)，芯片U1的K、A两端截止，B点的电压近视为VCC电压(即开关电源的供电端的开启电压)，此时稳压管ZD101与三极管Q1导通，VCC上面的电通过VCC→Q1→R1→GND放掉，使得开关电源中主功率芯片的VCC电压低于开启电压而不工作，从而达到欠压保护的目的。

3、当输入电压(A点电压)高于设定的欠压值时，对应的芯片U1的Uref电压(D点电压)高于芯片U1的阈值电压，芯片U1的K、A两端饱和，此时B点的电压为1.24V，因稳压管ZD101的电压为4.7V，1.24V低于4.7V，所以此时稳压管ZD101截止，对应的三极管Q1截止，欠压放电回路不工作。

过压电路工作原理：

电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6组成电阻分压网络，所以芯片U2的Uref电压(E点电压)跟随输入电压(A点电压)变化，所以只需要通过采样E点的电压变化，就能够监测输入电压的变化。

2、利用电压基准源TL431的特性，当输入电压(A点电压)高于设定的过压值时，对应的芯片U2的Uref电压(E点电压)高于芯片U2的阈值电压(即2.5V)，芯片U2的K、A两端饱和，此时C点的电压为2.5V，此时三极管Q1的Ube＝-4.3V(即2.5V-6.8V)＞三极管Q2的开启电压，此时三极管Q2导通。VCC上面的电通过VCC→Q2→R8→GND放掉，使得开关电源中的主功率芯片的VCC电压低于开启电压而不工作，从而达到过压保护的目的。

3、当输入电压(A点电压)低于设定的欠压值时，对应的芯片U2的Uref电压(E点电压)低于芯片U2的阈值电压，芯片U2的K、A两端截止，此时C点的电压近视为VCC电压，此时三极管Q2的Ube＝0未达到三极管的导通电压，此时三极管Q2截止，过压放电回路不工作。

通过上述分析当输入电压低于欠压值或高于过压值时，主功率芯片的VCC放电回路导通，此时VCC无法达到开启电压，主功率芯片无法工作，从而达到保护的作用；当输入电压在欠压值与过压值之间，主功率芯片的VCC放电回路截止，VCC电压能够达到芯片的正常开启电压，从而实现正常工作。

现有技术中的过压、欠压功能是利用开关电源工作后来检测输入电压是否过压、欠压，这种需要产品先工作一段时间才能起到保护，这种短时间的工作也会对器件造成损伤。本方案是通过在过压、欠压时是将VCC电压(即开关电源的供电端电压)拉低，在VCC电压低于开启电压时，产品不能工作；整个过程不需要产品工作就能够实现过压、欠压的保护。

综上所述，本实用新型提供的一种开关电源的输入保护电路，通过第一电压基准源和第二电压基准源公用一个分压模块以及第一电压基准源与第二电压基准源选用不同基准电压值，来实现对输入电压的监控以达到开关电源过压、欠压功能的实现，使得开关电源只在设定的输入电压范围内工作，其他工作电压不工作，以此来保证开关电源的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种开关电源的输入保护电路，其特征在于，包括第一电压基准源、第二电压基准源和分压模块，所述第一电压基准源的阴极端和第二电压基准源的阴极端均分别与外设的开关电源的供电端电连接，所述第一电压基准源的阳极端分别与分压模块和第二电压基准源的阳极端电连接，所述第一电压基准源的基准电压端和第二电压基准源的基准电压端均分别与分压模块电连接，所述第一电压基准源的基准电压值小于第二电压基准源的基准电压值，所述第二电压基准源的基准电压值小于外设的开关电源的供电端的开启电压值。

2.根据权利要求1所述的开关电源的输入保护电路，其特征在于，还包括第一开关模块，所述第一开关模块的一端与第一电压基准源的阴极端电连接，所述第一开关模块的另一端分别与第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

3.根据权利要求2所述的开关电源的输入保护电路，其特征在于，所述第一开关模块包括三极管Q1和稳压管ZD101，所述三极管Q1的基极与稳压管ZD101的阳极电连接，所述稳压管ZD101的阴极与第一电压基准源的阴极端电连接，所述三极管Q1的集电极分别与第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

4.根据权利要求2所述的开关电源的输入保护电路，其特征在于，还包括电阻R1，所述电阻R1的一端与第一开关模块电连接，所述电阻R1的另一端分别与第一电压基准源的阳极端、分压模块和第二电压基准源的阳极端电连接。

5.根据权利要求2所述的开关电源的输入保护电路，其特征在于，还包括电阻R2，所述电阻R2的一端分别与第一开关模块的一端和第一电压基准源的阴极端电连接，所述电阻R2的另一端分别与第一开关模块的另一端、第二电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

6.根据权利要求1所述的开关电源的输入保护电路，其特征在于，还包括第二开关模块，所述第二开关模块的一端与第二电压基准源的阴极端电连接，所述第二开关模块的另一端分别与第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

7.根据权利要求6所述的开关电源的输入保护电路，其特征在于，所述第二开关模块包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极与第二电压基准源的阴极端电连接，所述三极管Q2的发射极分别与第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

8.根据权利要求6所述的开关电源的输入保护电路，其特征在于，还包括电阻R8，所述电阻R8的一端与第二开关模块电连接，所述电阻R8的另一端分别与第二电压基准源的阳极端、分压模块和第一电压基准源的阳极端电连接。

9.根据权利要求6所述的开关电源的输入保护电路，其特征在于，还包括电阻R7，所述电阻R7的一端分别与第二开关模块的一端和第二电压基准源的阴极端电连接，所述电阻R7的另一端分别与第二开关模块的另一端、第一电压基准源的阴极端和外设的开关电源的供电端电连接。

10.根据权利要求1所述的开关电源的输入保护电路，其特征在于，所述分压模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R3的一端与电阻R4的一端电连接，所述电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端和第二电压基准源的电压基准端电连接，所述电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端和第一电压基准源的电压基准端电连接，所述电阻R6的另一端分别与第一电压基准源的阳极端和第二电压基准源的阳极端电连接。

Images