CN218888123U - 一种具有输出保护功能的开关电源 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种具有输出保护功能的开关电源，包括变压元件、输出保护模块和直流电源输出端，所述输出保护模块包括电压判断电路和晶体管开关电路，所述电压判断电路的信号输入端与所述变压元件的次级绕组相连，所述电压判断电路的输出端与所述晶体管开关电路的受控端相连，所述晶体管开关电路的第一导通端与所述直流电源输出端的第一端连接，所述晶体管开关电路的第二导通端与所述直流电源输出端的第二端连接，通过在开关电源的直流输出端上连接输出保护模块，当电网电压发生变化且高于阈值时，能够有效避免开关电源在输出电源过大时损毁设备，供电更稳定，输出的电源质量更好。

Description

一种具有输出保护功能的开关电源

【技术领域】

本申请涉及电源技术领域，尤其涉及一种具有输出保护功能的开关电源。

【背景技术】

在电子设备中，开关电源充当心脏的作用，作为核心中的核心，开关电源被不断进行研究，趋向于高质量高稳定性发展，而现阶段，为了开关电源使用的安全，常常会在开关电源的前级加入抗浪涌、吸收突波等电路，对开关电源起到保护，然而，开关电源常常在输出的部分没有设计相应的过压保护电路，使得开关电源在输出时，常常因为输出电压过高而导致损毁设备。

【发明内容】

为了能够使开关电源输出高质量稳定的电源，保证在电压过高时能够及时关断开关电源，避免出现因过压而损毁用电设备的问题，本实用新型通过在开关电源的直流输出端上并联输出保护模块，在输出电压过大时，及时关断开关电源输出。

为此，本实用新型提出了如下方案：

一种具有输出保护功能的开关电源，包括变压元件、输出保护模块和直流电源输出端，所述输出保护模块包括电压判断电路和晶体管开关电路，所述电压判断电路的信号输入端与所述变压元件的次级绕组相连，所述电压判断电路的输出端与所述晶体管开关电路的受控端相连，所述晶体管开关电路的第一导通端与所述直流电源输出端的第一端连接，所述晶体管开关电路的第二导通端与所述直流电源输出端的第二端连接。

如上所述的一种具有输出保护功能的开关电源，所述电压判断电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电压基准芯片U4，所述电阻R12和电阻R13并联连接，所述电阻R12和电阻R13的第一端与所述变压元件的次级绕组的第一端连接，另一端与所述电阻R11第一端相连，所述电阻R11、电阻R12和电阻R13的公共节点与所述电压基准芯片U4的控制端相连，所述电压基准芯片U4的正极接地，所述电压基准芯片U4的负极为电压判断电路的输出端，所述电压基准芯片U4的控制端与地之间接有电容C4。

如上所述的一种具有输出保护功能的开关电源，所述晶体管开关电路包括电阻R15、电阻R16以及开关导通元件，所述开关导通元件的控制端为所述晶体管开关电路的受控端，所述电阻R15的第一端与所述直流电源的输出端的第一端相连，所述电阻R15的第二端与所述电阻R16的第一端相连，所述电阻R16的第二端与地之间接有R14，所述电阻R16和电阻R14的公共节点与所述开关导通元件的受控端相连，所述变压元件的次级绕组的第二端接地，所述直流电源的输出端的第二端接地。

如上所述的一种具有输出保护功能的开关电源，所述开关导通元件为PMOS晶体管，PMOS晶体管的栅极与所述电压基准芯片U4的负极相连，PMOS晶体管的源极与所述电阻R15和电阻R16的公共端相连，PMOS晶体管的漏极与所述直流电源输出端的负极相连。

如上所述的一种具有输出保护功能的开关电源，所述输出反馈模块包括电阻R8、电阻R9、电阻R17、电阻R18、电阻R21、电压基准芯片U3和光耦U2，所述电阻R17和电阻R18并联在一起，且第一公共节点与所述变压元件的次级绕组的第一端相连，第二公共节点与所述电阻R21第一端相连，所述电阻R21第二端接地，所述电压基准芯片U3的参考电压端与所述电阻R17、电阻R18和电阻R21的公共端相连，所述电阻R9的第一端与所述变压元件的次级绕组的第一端相连，所述电阻R9的第二端与所述电阻R8的第一端相连，所述电阻R8的第二端与所述电压基准芯片U3的负极端相连，所述电压基准芯片U3的正极端接地，所述光耦U2的发光二极管的正极端与所述电阻R9和电阻R8的公共端相连，所述光耦U2的发光二极管的负极端与所述电压基准芯片U3的负极端相连，所述光耦U2的光敏三极管端与所述核心控制模块相连。

如上所述的一种具有输出保护功能的开关电源，所述核心控制模块包括二极管D2、电阻R3、电阻R7和PWM控制芯片U1，所述电阻R7的第一端与所述变压元件的副边供电绕组的第一端相连，所述电阻R7的第二端与所述二极管D2的正极端相连，所述二极管的负极端与所述电阻R3的第一端相连，所述电阻R3的第二端与所述PWM控制芯片U1的电源输入端相连，所述PWM控制芯片U1的电源输入端相连与地之间接有电容C2和电容EC3，所述PWM控制芯片U1的源极与所述变压元件的初级绕组的第二端相连，所述PWM控制芯片U1的漏极与地之间接有电阻R4和电阻R5，所述PWM控制芯片U1的反馈信号引脚与所述光耦的光敏三极管的集电极相连，所述光耦的光敏三极管的发射极接地，所述PWM控制芯片U1的反馈信号引脚与地之间接有电容C3和稳压二极管ZD1。

如上所述的一种具有输出保护功能的开关电源，所述电压钳位模块包括二极管D1、电阻R2、电阻R1和电容C1，所述整流元件的直流端的正极与所述变压元件的初级绕组的第一端相连，所述变压元件的初级绕组的第二端与所述二极管D1的正极端相连，所述二极管的负极端与所述电阻R2的第一端相连，所述电阻R2第二端与所述电阻R1第一端相连，所述电阻R1的第二端与所述变压元件的初级绕组的第一端相连，所述电阻R1和R2的公共节点与所述变压元件的初级绕组的第一端之间接有电容C1。

如上所述的一种具有输出保护功能的开关电源，所述整流元件为全桥整流桥堆。

如上所述的一种具有输出保护功能的开关电源，所述整流元件与所述变压元件的初级绕组之间接有π型滤波器，所述π型滤波器包括电感LF1，所述电感LF1初级端与所述整流元件的直流输出端相连，所述电感LF1初级端并联有电容EC1，所述电感LF1次级端的第一端与所述变压元件初级绕组的第一端相连，所述电感LF1次级端的第二端接地，所述电感LF1次级端并联有电容EC2。

如上所述的一种具有输出保护功能的开关电源，所述交流电源输出端上并接有压敏电阻MOV。

本实用新型实施例通过在开关电源的直流输出端上连接输出保护模块，当电网电压发生变化且高于阈值时，电压判断电路能够及时将过压信号传输到晶体管开关电路的受控端，晶体管开关电路的第一导通端和第二导通端之间导通形成回路，能够有效避免开关电源在输出电源过大时损毁设备，供电更稳定，输出的电源质量更好。

【附图说明】

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型实施例的各模块连接方框图；

图2是本实用新型实施例的电路原理图。

【具体实施方式】

如图1到图2所示，本实施例提出了一种具有输出保护功能的开关电源，包括变压元件1、输出保护模块2和直流电源输出端3，所述输出保护模块2包括电压判断电路和晶体管开关电路，所述电压判断电路的信号输入端与所述变压元件1的次级绕组相连，所述电压判断电路的输出端与所述晶体管开关电路的受控端相连，所述晶体管开关电路的第一导通端与所述直流电源输出端3的第一端连接，所述晶体管开关电路的第二导通端与所述直流电源输出端3的第二端连接。

本实施例通过在开关电源的直流电源输出端3上连接输出保护模块2，当电网9电压发生变化且高于阈值时，电压判断电路能够及时将过压信号传输到晶体管开关电路的受控端，晶体管开关电路的第一导通端和第二导通端之间导通形成回路，能够有效避免开关电源在输出电源过大时损毁设备，供电更稳定，输出的电源质量更好。

优选地，所述电压判断电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电压基准芯片U4，所述电阻R12和电阻R13并联连接，所述电阻R12和电阻R13的第一端与所述变压元件1的次级绕组的第一端连接，另一端与所述电阻R11第一端相连，所述电阻R11、电阻R12和电阻R13的公共节点与所述电压基准芯片U4的控制端相连，所述电压基准芯片U4的正极接地，所述电压基准芯片U4的负极为电压判断电路的输出端，所述电压基准芯片U4的控制端与地之间接有电容C4。

本实施例能够通过调节电阻R11、电阻R12以及电阻R13的阻值，能够调节输出部分的电压保护，例如设定输出为5V，则调节这三个电阻之后，使电压在超过5V时，保护电路导通，电路关断。

优选地，所述晶体管开关电路包括电阻R15、电阻R16以及开关导通元件，所述开关导通元件的控制端为所述晶体管开关电路的受控端，所述电阻R15的第一端与所述直流电源的输出端的第一端相连，所述电阻R15的第二端与所述电阻R16的第一端相连，所述电阻R16的第二端与地之间接有R14，所述电阻R16和电阻R14的公共节点与所述开关导通元件的受控端相连，所述变压元件1的次级绕组的第二端接地，所述直流电源的输出端的第二端接地。

优选地，所述开关导通元件为PMOS晶体管，PMOS晶体管的栅极与所述电压基准芯片U4的负极相连，PMOS晶体管的源极与所述电阻R15和电阻R16的公共端相连，PMOS晶体管的漏极与所述直流电源输出端3的负极相连。

优选地，还包括输出反馈模块4，所述输出反馈模块4的反馈电压信号输入端与所述直流电源输出端3相连，所述输出反馈模块4的受控端连接于核心控制模块5的反馈信号端，所述输出反馈模块4包括电阻R8、电阻R9、电阻R17、电阻R18、电阻R21、电压基准芯片U3和光耦U2，所述电阻R17和电阻R18并联在一起，且第一公共节点与所述变压元件1的次级绕组的第一端相连，第二公共节点与所述电阻R21第一端相连，所述电阻R21第二端接地，所述电压基准芯片U3的参考电压端与所述电阻R17、电阻R18和电阻R21的公共端相连，所述电阻R9的第一端与所述变压元件1的次级绕组的第一端相连，所述电阻R9的第二端与所述电阻R8的第一端相连，所述电阻R8的第二端与所述电压基准芯片U3的负极端相连，所述电压基准芯片U3的正极端接地，所述光耦U2的发光二极管的正极端与所述电阻R9和电阻R8的公共端相连，所述光耦U2的发光二极管的负极端与所述电压基准芯片U3的负极端相连，所述光耦U2的光敏三极管端与所述核心控制模块5相连。

本实施例的输出反馈模块4通过调节电阻R17、电阻R18以及电阻R21的阻值，能够调节电路次级绕组输出的电压的大小，以使电路输出我们所需的电压，再设计电阻R20和电容C6构成RC滤波电路，再并联电容C7，能够较好地改善电路的EMI问题，使该反馈回路稳定运行。

优选地，所述核心控制模块5的受控端与所述变压元件1的初级绕组相连，所述变压元件1的副边供电绕组输出电源为所述核心控制模块5供电，所述核心控制模块5包括二极管D2、电阻R3、电阻R7和PWM控制芯片U1，所述电阻R7的第一端与所述变压元件1的副边供电绕组的第一端相连，所述电阻R7的第二端与所述二极管D2的正极端相连，所述二极管的负极端与所述电阻R3的第一端相连，所述电阻R3的第二端与所述PWM控制芯片U1的电源输入端相连，所述PWM控制芯片U1的电源输入端相连与地之间接有电容C2和电容EC3，所述PWM控制芯片U1的源极与所述变压元件1的初级绕组的第二端相连，所述PWM控制芯片U1的漏极与地之间接有电阻R4和电阻R5，所述PWM控制芯片U1的反馈信号引脚与所述光耦的光敏三极管的集电极相连，所述光耦的光敏三极管的发射极接地，所述PWM控制芯片U1的反馈信号引脚与地之间接有电容C3和稳压二极管ZD1。

本实施例采用的PWM控制芯片U1具体型号为BP8705D，为一种PWMIC，芯片中集成了PWM控制器和MOS管。

本实施例中通过设置PWM控制芯片U1对输入电压进行调节，调整过程迅速稳定，且设有电阻R4和电阻R5对输入到芯片U1的电流进行检测，当电流变大时，压降变大，从而使芯片U1关断，以此保护芯片U1，避免芯片因电流过大损毁。

优选地，还包括电压钳位模块6，所述电压钳位模块6与所述变压元件1的初级绕组相连，所述电压钳位模块6包括二极管D1、电阻R2、电阻R1和电容C1，所述整流元件7的直流端的正极与所述变压元件1的初级绕组的第一端相连，所述变压元件1的初级绕组的第二端与所述二极管D1的正极端相连，所述二极管的负极端与所述电阻R2的第一端相连，所述电阻R2第二端与所述电阻R1第一端相连，所述电阻R1的第二端与所述变压元件1的初级绕组的第一端相连，所述电阻R1和R2的公共节点与所述变压元件1的初级绕组的第一端之间接有电容C1。

在本实施例中，初级绕组的电信号会从整流模块的直流端的一端流出，经变压元件1的初级绕组到核心控制模块5的受控端，若在此时核心控制模块5的受控端关断，则会出现大电压积存的问题，由于核心控制模块5的受控端可承受的电压值为600V，而在实际的使用过程中，初级绕组处在受控端关断时，电压可达到630V左右，超过受控端的耐压值，所以需要在初级绕组上连接电压钳位模块6，在受控端关断时，形成电压回路，避免形成过高电压，从而损毁芯片。

优选地，还包括整流元件7，所述整流元件7的交流端与电网9相连所述整流元件7的直流端与所述变压元件1的初级绕组相连，所述整流元件7为全桥整流桥堆。

电网9的交流电源经过整流变成直流电，电流从正极出发经变压器的初级绕组，再经过芯片内置的MOS管受控端，流到负极。

优选地，所述整流元件7与所述变压元件1的初级绕组之间接有π型滤波器8，所述π型滤波器8包括电感LF1，所述电感LF1初级端与所述整流元件7的直流输出端相连，所述电感LF1初级端并联有电容EC1，所述电感LF1次级端的第一端与所述变压元件1初级绕组的第一端相连，所述电感LF1次级端的第二端接地，所述电感LF1次级端并联有电容EC2。

本实施例通过在所述整流模块和所述变压元件1的初级绕组之间接有π型滤波模块，用于改善电路的EMI性能。

优选地，所述整流元件7的交流端之间并接有压敏电阻MOV。

本实施例接有的压敏电阻，用于吸收交流电的突波，保护输入，避免雷击或浪涌导致电气设备受损使用。

如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不认定本申请的具体实施只局限于这些说明。凡与本申请的方法、结构等近似、雷同，或是对于本申请构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有输出保护功能的开关电源，其特征在于，包括变压元件、输出保护模块、整流元件和直流电源输出端，所述输出保护模块包括电压判断电路和晶体管开关电路，所述电压判断电路的信号输入端与所述变压元件的次级绕组相连，所述电压判断电路的输出端与所述晶体管开关电路的受控端相连，所述晶体管开关电路的第一导通端与所述直流电源输出端的第一端连接，所述晶体管开关电路的第二导通端与所述直流电源输出端的第二端连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有输出保护功能的开关电源，其特征在于，所述电压判断电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电压基准芯片U4，所述电阻R12和电阻R13并联连接，所述电阻R12和电阻R13的第一端与所述变压元件的次级绕组的第一端连接，另一端与所述电阻R11第一端相连，所述电阻R11、电阻R12和电阻R13的公共节点与所述电压基准芯片U4的控制端相连，所述电压基准芯片U4的正极接地，所述电压基准芯片U4的负极为电压判断电路的输出端，所述电压基准芯片U4的控制端与地之间接有电容C4。

3.根据权利要求1所述的一种具有输出保护功能的开关电源，其特征在于，所述晶体管开关电路包括电阻R15、电阻R16以及开关导通元件，所述开关导通元件的控制端为所述晶体管开关电路的受控端，所述电阻R15的第一端与所述直流电源的输出端的第一端相连，所述电阻R15的第二端与所述电阻R16的第一端相连，所述电阻R16的第二端与地之间接有R14，所述电阻R16和电阻R14的公共节点与所述开关导通元件的受控端相连，所述变压元件的次级绕组的第二端接地，所述直流电源的输出端的第二端接地。

4.根据权利要求3所述的一种具有输出保护功能的开关电源，其特征在于，所述开关导通元件为PMOS晶体管，PMOS晶体管的栅极与所述电压基准芯片U4的负极相连，PMOS晶体管的源极与所述电阻R15和电阻R16的公共端相连，PMOS晶体管的漏极与所述直流电源输出端的负极相连。

5.根据权利要求1所述的一种具有输出保护功能的开关电源，其特征在于，还包括输出反馈模块，所述输出反馈模块的反馈电压信号输入端与所述直流电源输出端相连，所述输出反馈模块的受控端连接于核心控制模块的反馈信号端，所述输出反馈模块包括电阻R8、电阻R9、电阻R17、电阻R18、电阻R21、电压基准芯片U3和光耦U2，所述电阻R17和电阻R18并联在一起，且第一公共节点与所述变压元件的次级绕组的第一端相连，第二公共节点与所述电阻R21第一端相连，所述电阻R21第二端接地，所述电压基准芯片U3的参考电压端与所述电阻R17、电阻R18和电阻R21的公共端相连，所述电阻R9的第一端与所述变压元件的次级绕组的第一端相连，所述电阻R9的第二端与所述电阻R8的第一端相连，所述电阻R8的第二端与所述电压基准芯片U3的负极端相连，所述电压基准芯片U3的正极端接地，所述光耦U2的发光二极管的正极端与所述电阻R9和电阻R8的公共端相连，所述光耦U2的发光二极管的负极端与所述电压基准芯片U3的负极端相连，所述光耦U2的光敏三极管端与所述核心控制模块相

连。

6.根据权利要求5所述的一种具有输出保护功能的开关电源，其特征在于，所述核心控制模块的受控端与所述变压元件的初级绕组相连，所述变压元件的副边供电绕组输出电源为所述核心控制模块供电，所述核心控制模块包括二极管D2、电阻R3、电阻R7和PWM控制芯片U1，所述电阻R7的第一端与所述变压元件的副边供电绕组的第一端相连，所述电阻R7的第二端与所述二极管D2的正极端相连，所述二极管的负极端与所述电阻R3的第一端相连，所述电阻R3的第二端与所述PWM控制芯片U1的电源输入端相连，所述PWM控制芯片U1的电源输入端相连与地之间接有电容C2和电容EC3，所述PWM控制芯片U1的源极与所述变压元件的初级绕组的第二端相连，所述PWM控制芯片U1的漏极与地之间接有电阻R4和电阻R5，所述PWM控制芯片U1的反馈信号引脚与所述光耦的光敏三极管的集电极相连，所述光耦的光敏三极管的发射极接地，所述PWM控制芯片U1的反馈信号引脚与地之间接有电容C3和稳压二极管ZD1。

7.根据权利要求1所述的一种具有输出保护功能的开关电源，其特征在于，还包括电压钳位模块和整流元件，所述电压钳位模块与所述变压元件的初级绕组相连，所述电压钳位模块包括二极管D1、电阻R2、电阻R1和电容C1，所述整流元件的直流端的正极与所述变压元件的初级绕组的第一端相连，所述变压元件的初级绕组的第二端与所述二极管D1的正极端相连，所述二极管的负极端与所述电阻R2的第一端相连，所述电阻R2第二端与所述电阻R1第一端相连，所述电阻R1的第二端与所述变压元件的初级绕组的第一端相连，所述电阻R1和R2的公共节点与所述变压元件的初级绕组的第一端之间接有电容C1。

8.根据权利要求7所述的一种具有输出保护功能的开关电源，其特征在于，还包括整流元件，所述整流元件的交流端与电网相连所述整流元件的直流端与所述变压元件的初级绕组相连，所述整流元件为全桥整流桥堆。

9.根据权利要求8所述的一种具有输出保护功能的开关电源，其特征在于，所述整流元件与所述变压元件的初级绕组之间接有π型滤波器，所述π型滤波器包括电感LF1，所述电感LF1初级端与所述整流元件的直流输出端相连，所述电感LF1初级端并联有电容EC1，所述电感LF1次级端的第一端与所述变压元件初级绕组的第一端相连，所述电感LF1次级端的第二端接地，所述电感LF1次级端并联有电容EC2。

10.根据权利要求7所述的一种具有输出保护功能的开关电源，其特征在于，所述整流元件的交流端之间并接有压敏电阻MOV。

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