CN218919970U - 一种交流过压保护的开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交流过压保护的开关电源，包括交流输入模块、过压保护检测模块、整流滤波模块以及脉宽调制驱动模块；所述交流输入模块的输出端分别与过压保护检测模块的输入端以及整流滤波模块的输入端电性连接，所述过压保护检测模块的输出端与脉宽调制驱动模块的第一输入端电性连接，所述整流滤波模块的输出端与脉宽调制驱动模块的第二输入端电性连接，所述脉宽调制驱动模块的输出端输出调制后的电压。本实用新型通过设置过压保护检测模块对输入的交流电压进行检测，当电压较大时，可以通过过压保护检测模块切断脉宽调制驱动模块，从而实现保护作用。

Description

一种交流过压保护的开关电源

技术领域

本实用新型涉及交流超快速过压保护电路技术领域，具体涉及一种交流过压保护的开关电源。

背景技术

开关电源(英文：Switching Mode Power Supply)，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，其功能是将一个标准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。

在现有技术中，开关电源常常仅对输出的电压电流进行调节(如CN106452132A中的开关电路或者其他常用开关电路)，并没有对开关电源进行过压保护，导致开关电源不够稳定，并且当输入的交流电压较大时，开关电源承受不了大电压，容易导致损坏。例如：在设计交流输入245Vac的电压，输入交流电压245Vac为最大值，当交流输入250Vac以上的电压，已超出设定的输入电压，开关电源输入就承受不了这么大的电压。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种交流过压保护的开关电源，解决现有技术中常常没有对开关电源进行过压保护，导致开关电源稳定性不够以及容易损坏的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种交流过压保护的开关电源，包括交流输入模块、过压保护检测模块、整流滤波模块以及脉宽调制驱动模块；

所述交流输入模块的输出端分别与过压保护检测模块的输入端以及整流滤波模块的输入端电性连接，所述过压保护检测模块的输出端与脉宽调制驱动模块的第一输入端电性连接，所述整流滤波模块的输出端与脉宽调制驱动模块的第二输入端电性连接，所述脉宽调制驱动模块的输出端输出调制后的电压。

在一种可能的实施方式中，所述交流输入模块包括两个输入端分别与交流源两端连接的共模电感，所述共模电感的第一输出端以及第二输出端均作为交流输入模块的输出端。

在一种可能的实施方式中，所述过压保护检测模块包括电阻串联电路，所述电阻串联电路包括依次串联的限流电阻以及至少一个分压电阻，所述过压保护检测模块的第一输入端为限流电阻上远离分压电阻的一端，所述过压保护检测模块的第二输入端为最后一个分压电阻上远离限流电阻的一端；

所述过压保护检测模块的第一输入端与共模电感的第一输出端连接，所述过压保护检测模块的第二输入端与共模电感的第二输出端连接；

所述限流电阻的两端连接至AC输入型光电耦合器中双向二极管的两端，所述AC输入型光电耦合器中达林顿三极管的集电极作为过压保护检测模块的输出端，所述AC输入型光电耦合器中达林顿三极管的发射极接地。

在一种可能的实施方式中，所述整流滤波模块包括整流桥，所述整流桥的第一输入端与共模电感的第一输出端连接，所述整流桥的第二输入端与共模电感的第二输出端连接，所述整流桥的负输出端接地，所述整流桥的正输出端作为整流滤波模块的输出端。

在一种可能的实施方式中，所述脉宽调制驱动模块包括脉宽调制驱动芯片，所述脉宽调制驱动芯片的采样电压引脚作为脉宽调制驱动模块的第一输入端，且所述脉宽调制驱动芯片的采样电压引脚与过压保护检测模块的输出端连接；

所述脉宽调制驱动芯片的栅极电压控制引脚连接至场效应管的栅极，所述场效应管的漏极作为脉宽调制驱动模块的第二输入端，且所述场效应管的漏极与整流滤波模块的输出端连接，所述场效应管的源极通过第一电感连接至变压器中一次侧线圈的一端，所述变压器中一次侧线圈的另一端通过第一电容以及第一电阻接地，所述变压器中二次侧的一端作为脉宽调制驱动模块的输出端，所述变压器中二次侧的另一端接地。

在一种可能的实施方式中，所述交流源的L端与共模电感之间的连接上设置有保险丝。

在一种可能的实施方式中，所述交流源的两端并联设置有压敏电阻以及第二电容。

在一种可能的实施方式中，所述电阻串联电路包括依次串联的限流电阻、第一分压电阻以及第二分压电阻，所述限流电阻远离第一分压电阻的一端与共模电感的第一输出端连接，所述第二分压电阻远离第一分压电阻的一端与共模电感的第二输出端连接。

在一种可能的实施方式中，所述整流桥的正输出端还连接至第一极性电容的正极，且所述第一极性电容的负极接地。

在一种可能的实施方式中，所述变压器中二次侧的一端连接至二极管的正极，所述二极管的负极作为脉宽调制驱动模块的输出端，且所述二极管的负极还连接至第二极性电容的正极，所述第二极性电容的负极接地。

本实用新型提供了一种交流过压保护的开关电源，通过设置过压保护检测模块，对输入的交流电压进行检测，当电压较大时，可以通过过压保护检测模块切断脉宽调制驱动模块，从而实现保护作用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种交流过压保护的开关电源的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的交流输入模块的电路图。

图3为本实用新型实施例提供的过压保护检测模块的电路图。

图4为本实用新型实施例提供的整流滤波模块的电路图。

图5为本实用新型实施例提供的脉宽调制驱动模块的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种交流过压保护的开关电源，包括交流输入模块、过压保护检测模块、整流滤波模块以及脉宽调制驱动模块。交流输入模块的输出端分别与过压保护检测模块的输入端以及整流滤波模块的输入端电性连接，过压保护检测模块的输出端与脉宽调制驱动模块的第一输入端电性连接，整流滤波模块的输出端与脉宽调制驱动模块的第二输入端电性连接，脉宽调制驱动模块的输出端输出调制后的电压。

在一种可能的实施方式中，交流输入模块包括两个输入端分别与交流源两端连接的共模电感，共模电感的第一输出端以及第二输出端均作为交流输入模块的输出端。

如图2所示，本申请实施例提供一种交流输入模块的电路，包括保险丝FUSE、压敏电阻MOV1、电容C1(即第二电容)以及共模电感L1；保险丝FUSE的一端与交流源的L端连接，保险丝FUSE的另一端分别与压敏电阻MOV1的一端、电容C1的一端以及共模电感L1的第一输入端连接，压敏电阻MOV1的另一端分别与交流源的N端、电容C1的另一端以及共模电感L1的第二输入端连接；共模电感L1的第一输出端分别与过压保护检测模块以及整流滤波模块电性连接，共模电感L1的第二输出端分别与过压保护检测模块以及整流滤波模块电性连接。

在一种可能的实施方式中，过压保护检测模块包括电阻串联电路，电阻串联电路包括依次串联的限流电阻以及至少一个分压电阻，过压保护检测模块的第一输入端为限流电阻上远离分压电阻的一端，过压保护检测模块的第二输入端为最后一个分压电阻上远离限流电阻的一端。

过压保护检测模块的第一输入端与共模电感的第一输出端连接，过压保护检测模块的第二输入端与共模电感的第二输出端连接。

限流电阻的两端连接至AC输入型光电耦合器中双向二极管的两端，AC输入型光电耦合器中达林顿三极管的集电极作为过压保护检测模块的输出端，AC输入型光电耦合器中达林顿三极管的发射极接地。

如图3所示，本实施例中提供一种过压保护检测模块的电路，包括限流电阻R1、第一分压电阻R2、第二分压电阻R3以及AC输入型光电耦合器U1；限流电阻R1的一端分别与共模电感L1的第一输出端以及AC输入型光电耦合器U1中双向二极管的一端连接，限流电阻R1的另一端分别与AC输入型光电耦合器U1中双向二极管的另一端以及第一分压电阻R2的一端连接，第一分压电阻R2的另一端通过第二分压电阻R3与共模电感L1的第二输出端连接，AC输入型光电耦合器U1中达林顿三极管的发射极接地，AC输入型光电耦合器U1中达林顿三极管的集电极与脉宽调制驱动模块电性连接。

其中，AC输入型光电耦合器U1所采用的型号为LTV8141S，AC输入型光电耦合器U1简称光耦。这是一种以光为耦合媒介，通过光信号的传递来实现输入与输出间电隔离的器件，可在电路或系统之间传输电信号，保证高压端与低压端隔离,同时确保这些电路或系统彼此间的电绝缘,起着安全保障作用，之间内部设有发光二极管以及达林顿三极管。

在设计时，比如标准交流输入265VAC时(分压电阻R2＝100K、R3＝100K、限流电阻R1＝0.91K)，过压保护检测模块的临界电压阈值为：交流输入-{(R2+R3)÷(R2+R3+R1)×交流输入}，270-{(100K+100K)÷(100K+100K+0.91K)×260}＝1.3V，270为实际输入，从限流电阻和分压电阻取出电压1.3V提供给AC输入型光电耦合器U1，使AC输入型光电耦合器U1通过光传输给输出级的达林顿三极管的B极，让达林顿三极管CE极导通后将SD脚变为低电平，让开关电源的脉宽调制驱动模块停止工作，起到保护作用。

工作开关电源额定输入电压245VAC,245-{(100K+100K)÷(100K+100K+0.91K)×245}＝1.1V，即输出电压为1.1V已经确定。

当交流输入电压大于245VAC以上时，限流与分压电阻得到的电压，提供给AC输入型光电耦合器U1，使AC输入型光电耦合器U1通过光传输给输出级的达林顿三极管的B极，让达林顿三极管CE极导通后将SD脚变为低电平，让开关电源的脉宽调制驱动控制4停止工作，起到保护作用。

因而可以根据开关电源的输入电压调整限流电阻R1、分压电阻R2以及分压电阻R3的参数，以实现过压保护的电压阈值调整。

在一种可能的实施方式中，整流滤波模块包括整流桥，整流桥的第一输入端与共模电感的第一输出端连接，整流桥的第二输入端与共模电感的第二输出端连接，整流桥的负输出端接地，整流桥的正输出端作为整流滤波模块的输出端。

如图4所示，本实施例提供一种整流滤波模块的电路，包括热敏电阻RT1A、整流桥D1以及极性电容C2(即第一极性电容)；热敏电阻RT1A的一端与共模电感L1的第一输出端的连接，热敏电阻RT1A的另一端与整流桥D1的第一输入端连接，整流桥D1的第二输入端与共模电感L1的第二输出端连接，整流桥D1的负输出端接地，整流桥D1的正输出端输出电压至脉宽调制驱动模块，且整流桥D1的正输出端与极性电容C2的正极连接，极性电容C2的负极接地。

在一种可能的实施方式中，脉宽调制驱动模块包括脉宽调制驱动芯片，脉宽调制驱动芯片的采样电压引脚作为脉宽调制驱动模块的第一输入端，且脉宽调制驱动芯片的采样电压引脚与过压保护检测模块的输出端连接。

脉宽调制驱动芯片的栅极电压控制引脚连接至场效应管的栅极，场效应管的漏极作为脉宽调制驱动模块的第二输入端，且场效应管的漏极与整流滤波模块的输出端连接，场效应管的源极通过第一电感连接至变压器中一次侧线圈的一端，变压器中一次侧线圈的另一端通过第一电容以及第一电阻接地，变压器中二次侧的一端作为脉宽调制驱动模块的输出端，变压器中二次侧的另一端接地。

如图5所示，本实施例提供一种脉宽调制驱动模块的电路，包括调制芯片U2，调制芯片U2的Vc1引脚与VCC接点连接，VCC接点连接至高电平(+15V)，调制芯片U2的Vsen引脚分别与光电耦合器U1中达林顿三极管的集电极、电阻R4的一端以及电阻R5的一端连接，调制芯片U2的VGH引脚分别与二极管D4的正极以及三极管Q1的基极连接，二极管D4的负极分别与三极管Q1的发射极以及电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端分别与电阻R9的一端以及场效应管Q3的栅极连接，场效应管Q3的漏极分别与整流桥D1的正输出端以及电阻R4的另一端连接，调制芯片U2的VS引脚分别与电容C4的一端、三极管Q1的集电极、电阻R9的一端、场效应管Q3的源极、场效应管Q4的漏极以及电感L2的一端连接，调制芯片U2的VB引脚分别与电容C4的另一端以及二极管D2的负极连接，调制芯片U2的VGL引脚分别与三极管Q2的基极和二极管D3的正极连接，二极管D3的负极分别与三极管Q2的源极以及电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端分别与场效应管Q4的栅极以及电阻R10的一端连接。

调制芯片U2的Vc2引脚分别与二极管D2的正极以及电容C5的一端连接，电阻R5的另一端、电容C5的另一端、电阻R10的另一端以及场效应管Q4的源极均接地。

电感L2的与变压器T1的第一输入端连接，变压器T1的第二输入端通过电容C6(即第一电容)以及电阻R11(即第一电阻)接地，变压器T1的第一输出端与二极管D5的正极连接，二极管D5的负极作为开关电源的输出端，且二极管D5的负极与极性电容C7(即第二极性电容)的正极连接，该极性电容C7的负极接地，变压器T1的第二输出端接地。

其中，调制芯片U2所采用的型号为TL494，三级管Q1和三极管Q2所采用的型号均为MMBT2907，场效应管Q3和场效应管Q4所采用的型号均为IXFH34N65，变压器T1所采用的型号为EE4215。

本实用新型提供了一种交流过压保护的开关电源，通过设置过压保护检测模块对输入的交流电压进行检测，当电压较大时，可以通过过压保护检测模块切断脉宽调制驱动模块，从而实现保护作用。

本实用新型的工作原理为：通过交流输入模块接入交流电压，然后交流电压经过整流滤波模块整流滤波后，得到直流电压。然后通过该脉宽调制驱动模块对得到的直流电压进行调制，从而获取最终所需的直流电压。在交流电压输入的过程中，通过过压保护检测模块对交流电压进行检测，当交流电压高于一定阈值时，则自动切除脉宽调制驱动模块，以实现开关电源的保护作用，提升了开关电源的稳定性。

以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交流过压保护的开关电源，其特征在于，包括交流输入模块、过压保护检测模块、整流滤波模块以及脉宽调制驱动模块；

所述交流输入模块的输出端分别与过压保护检测模块的输入端以及整流滤波模块的输入端电性连接，所述过压保护检测模块的输出端与脉宽调制驱动模块的第一输入端电性连接，所述整流滤波模块的输出端与脉宽调制驱动模块的第二输入端电性连接，所述脉宽调制驱动模块的输出端输出调制后的电压。

2.根据权利要求1所述的交流过压保护的开关电源，其特征在于，所述交流输入模块包括两个输入端分别与交流源两端连接的共模电感，所述共模电感的第一输出端以及第二输出端均作为交流输入模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的交流过压保护的开关电源，其特征在于，所述过压保护检测模块包括电阻串联电路，所述电阻串联电路包括依次串联的限流电阻以及至少一个分压电阻，所述过压保护检测模块的第一输入端为限流电阻上远离分压电阻的一端，所述过压保护检测模块的第二输入端为最后一个分压电阻上远离限流电阻的一端；

所述过压保护检测模块的第一输入端与共模电感的第一输出端连接，所述过压保护检测模块的第二输入端与共模电感的第二输出端连接；

所述限流电阻的两端连接至AC输入型光电耦合器中双向二极管的两端，所述AC输入型光电耦合器中达林顿三极管的集电极作为过压保护检测模块的输出端，所述AC输入型光电耦合器中达林顿三极管的发射极接地。

4.根据权利要求2所述的交流过压保护的开关电源，其特征在于，所述整流滤波模块包括整流桥，所述整流桥的第一输入端与共模电感的第一输出端连接，所述整流桥的第二输入端与共模电感的第二输出端连接，所述整流桥的负输出端接地，所述整流桥的正输出端作为整流滤波模块的输出端。

5.根据权利要求2所述的交流过压保护的开关电源，其特征在于，所述脉宽调制驱动模块包括脉宽调制驱动芯片，所述脉宽调制驱动芯片的采样电压引脚作为脉宽调制驱动模块的第一输入端，且所述脉宽调制驱动芯片的采样电压引脚与过压保护检测模块的输出端连接；

所述脉宽调制驱动芯片的栅极电压控制引脚连接至场效应管的栅极，所述场效应管的漏极作为脉宽调制驱动模块的第二输入端，且所述场效应管的漏极与整流滤波模块的输出端连接，所述场效应管的源极通过第一电感连接至变压器中一次侧线圈的一端，所述变压器中一次侧线圈的另一端通过第一电容以及第一电阻接地，所述变压器中二次侧的一端作为脉宽调制驱动模块的输出端，所述变压器中二次侧的另一端接地。

6.根据权利要求2所述的交流过压保护的开关电源，其特征在于，所述交流源的L端与共模电感之间的连接上设置有保险丝。

7.根据权利要求2所述的交流过压保护的开关电源，其特征在于，所述交流源的两端并联设置有压敏电阻以及第二电容。

8.根据权利要求3所述的交流过压保护的开关电源，其特征在于，所述电阻串联电路包括依次串联的限流电阻、第一分压电阻以及第二分压电阻，所述限流电阻远离第一分压电阻的一端与共模电感的第一输出端连接，所述第二分压电阻远离第一分压电阻的一端与共模电感的第二输出端连接。

9.根据权利要求4所述的交流过压保护的开关电源，其特征在于，所述整流桥的正输出端还连接至第一极性电容的正极，且所述第一极性电容的负极接地。

10.根据权利要求5所述的交流过压保护的开关电源，其特征在于，所述变压器中二次侧的一端连接至二极管的正极，所述二极管的负极作为脉宽调制驱动模块的输出端，且所述二极管的负极还连接至第二极性电容的正极，所述第二极性电容的负极接地。

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