专利名称：一种通用的高可靠开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有欠压、过压保护且交、直通用的开关电源。
背景技术：
现有的开关电源的欠压/过压保护功能不完善，具体体现在二个方面。其一，现有保护电路设定保护电压阈值一般以稳压二极管实现，由于稳压管的稳压值误差大、不能精确设定，导致保护电路的启动阈值不准确，使输出电压不稳定；其二，保护功能启动后的某个时刻，若输出电源恢复正常，现有技术中的电源又会重新开始工作，但此时故障可能并未排除，这样会造成电源或电源外接设备的损坏，甚至发生事故。另外，现有电力设备有110V交流、220V交流、多种直流等输入电压，因此与这些设备配套的开关电源也有多种型号，造成开关电源安装、使用不便。并且，万一用户不慎操作失误，型号、规格安装错误，则会造成开关电源的永久性损坏，同时损坏其它外接设备。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提出一种通用的高可靠开关电源，该开关电源具有完善的欠压/过压保护功能，能精确设定保护电路的启动阈值；还能在进入保护后即自动锁定停止工作，只有故障排除重新上电后，开关电源才能重新工作，保护可靠；并且交、直流两用，输入电压范围宽，可以与各种电源设备配套，安装使用方便、安全；能有效地保护电源及外接设备，将故障损失降到最低。
本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案为一种通用的高可靠开关电源，由变压器，变压器初级线圈的整流滤波电路，变压器次级线圈的多个输出端，PWM控制芯片，PWM控制芯片启动电路，输出端的欠压/过压保护电路等组成，其结构特点为输出端的欠压/过压保护电路由欠压保护启动延时电路控制的欠压保护电路及过压保护电路与执行电路相连组成，其中a、欠压保护电路包括对应连接于多个输出端的多条欠压阈值电路，该欠压阈值电路由连于输出端的电位器及与电位器顺序连接的稳压管、光电耦合器的输入端组成；各条欠压阈值电路通过其光电耦合器输出光电三极管正向串联，其串联后的首个集电极接一正极性的输出端，末个发射极连接开关管的基极；该开关管的发射极接地，而其集电极经电阻与串联后的光电耦合器首个集电极接于同一正极性输出端，同时该集电极还与欠压保护启动延时电路相连；b、过压保护电路包括对应连接的多个输出端的多条过压阈值电路，该过压阈值电路由连于输出端的电位器及与电位器顺序连接的稳压管、光电耦合器的输入端组成，各条过压阈值电路的光电耦合器的输出光电三极管相互并联，并联的集电极经电阻接正极性输出端，并联的发射极接执行电路的输入端。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是欠压/过压保护的启动电路是由稳压管和电位器构成，改变了现有技术中一般仅有稳压管构成的状态，通过电位器可精确调整欠压/过压保护启动阈值，克服由单一稳压管设定阈值的不精确性，达到精确设定欠压/过压保护启动阈值的目的；并且可通过欠压/过压保护电路中的能自动锁定的执行电路将控制芯片PWM停止工作，使其在电压恢复正常，但未经人工重新上电前，控制芯片PWM也不能自动恢复工作，起到高可靠的保护作用，以有效地保护电源及外转设备，将故障损失降到最低。
上述输出端的欠压/过压保护电路的执行电路的组成为两个互补的PNP管和NPN管，PNP的基极与NPN管的集电极相连作输入端，PNP管的集电极与NPN管的基极相连，NPN管发射极接地，PNP管的发射极作为输出端接PWM控制芯片的电源电压端。
这样执行电路采用现有成熟技术的一对NPN、PNP三极管就构成稳定、可靠的正反馈的自锁电压，一旦欠压/过压保护启动，由欠压/过压保护电路送来的低电平信号至PNP管基极而使其导通，PNP管的集电极信号则送至与其相连的NPN管的基极而使NPN管导通，然后导通的NPN管又将与其集电极相连的PNP管基极箝位至地，这样PNP管基极不再需要欠压/过压保护电路送来的低电平信号，均能始终保持低电平状态，并通过PNP管的发射极将与其相连的控制芯片PWM电源电压端电压箝位在0.7V，低于PWM的正常工作电压，使控制芯片PWM停止工作，起到“永久”锁闭性的保护状态。只有故障排除后重新上电，开关电源才能工作。这样便使开关电源的欠压/过压保护动作更加稳定、可靠。
上述输出端的欠压/过压保护电路的欠压保护启动延时电路、过压保护电路分别经相应的光电耦合器与执行电路的输入端相连。这样通过光电耦合器的隔离作用，可将输出端可能受到的各种电磁干扰信号有效隔离掉，避免执行电路产生误动作，使本实用新型的保护工作既灵敏又可靠。
上述的变压器初级线圈的整流滤波电路中的整流电路为桥式整流电路；PWM控制芯片启动电路中包括有接在控制芯片电源电压端和地之间的稳压二极管以及接于变压器原边绕组和地之间的电阻、电源电容组成的串联支路，电阻、电源电容的连接端还接PWM控制芯片的电源电压端。
在变压器初级线圈的整流滤波电路中采用桥式整流电路，使开关电源在直流工作状态下不必区分输入电压的正负极性，使其在安装、操作时不用区别极性，而更方便、省事，通用性好；并联于控制芯片电源电压及地之间的稳压管可以保证加到控制芯片的电源端电压小于等于其额定值，避免电压过高使控制芯片损坏；接于变压器原边绕组和地之间的电阻、电容支路，其阻、容连接端控制芯片的电源电压端，该阻容支路在开关电源通电但变压器尚未正常工作的短暂时间内，由输入电压对电容充电，充电后电容电压加到控制芯片的电源电压端，保证控制芯片能启动。同时，适当设置电阻值，使开关电源能在宽电压(88V～264V)的范围内也能工作。这使得本实用新型的通用性强，可以方便使用于宽输入电压范围的交流电及多种直流电的电力设备中。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明
图1为本实用新型实施例的电路组成框图；图2为本实用新型实施例欠压保护电路的电原理图；图3为本实用新型实施例过压保护电路的电原理图；图4为本实用新型实施例欠压/过压保护电路中的执行电路的电原理图；图5为本实用新型实施例的PWM控制芯片启动电路的电原理图；具体实施方式
图1示出，本实用新型的一种具体实施方式
为一种通用的高可靠开关电源，由变压器2，变压器2初级线圈的整流滤波电路1，变压器2次级线圈的多个输出端VO，PWM控制芯片3(即脉冲宽度调制器芯片)，PWM控制芯片启动电路4，输出端VO的欠压/过压保护电路等组成，其输出端VO的欠压/过压保护电路由欠压保护启动延时电路52控制的欠压保护电路51及过压保护电路53与执行电路54相连组成，其中图2示出，欠压保护电路51包括对应连接于多个输出端VO的多条欠压阈值电路，该欠压阈值电路由连于输出端VO的电位器RA及与电位器RA顺序连接的稳压管DA、光电耦合器VCL5的输入端组成；各条欠压阈值电路通过其光电耦合器VCL5输出光电三极管正向串联，其串联后的首个集电极(也即串联的第一个光电耦合器VCL5输出光电三极管的集电极)接一正极性的输出端VO(如+5V输出端)，末个发射极(也即串联的最后一个光电耦合器VCL5输出光电三极管的发射极)连接开关管VT2的基极；该开关管VT2的发射极接地，而其集电极经电阻R30与串联后的光电耦合器VCL5首个集电极接于同一正极性输出端VO，同时该集电极还与欠压保护启动延时电路相连。
图3示出，过压保护电路53包括对应连接的多个输出端VO的多条过压阈值电路，该过压阈值电路由连于输出端的电位。器RB及与电位器RB顺序连接的稳压管DB、光电耦合器VCL6的输入端组成，各条过压阈值电路的光电耦合器VCL6的输出光电三极管相互并联，并联的集电极经电阻R33接正极性输出端VO，并联的发射极接执行电路54的输入端。
图4示出，输出端VO的欠压/过压保护电路的执行电路54的组成为两个互补的PNP管VT3和NPN管VT4，PNP管VT3的基极与NPN管VT4的集电极相连作输入端，PNP管VT3的集电极与NPN管VT4的基极相连，NPN管VT4发射极接地，PNP管VT3的发射极作为输出端接PWM控制芯片3的电源电压端。
图1及图4还示出，输出端VO的欠压/过压保护电路的欠压保护启动延时电路52、过压保护电路53分别经相应的光电耦合器VCL3、VCL4与执行电路54的输入端相连。
变压器2初级线圈的整流滤波电路1中的整流电路为桥式整流电路；图4示出，PWM控制芯片启动电路4中包括有接在控制芯片电源电压端和地之间的稳压管DR1以及接于变压器2原边绕组和地之间的电阻R2、电源电容C7组成的串联支路，电阻R2、电源电容C7的连接端还接PWM控制芯片3的电源电压端。
适当调整连接在控制芯片PWM电源电压端的电阻R2，如R2取90K，就能保证开关电源在88V时正常启动，稳压管DR1的稳压值20V，也能保证在电压输入电压为264V时，控制芯片的电源电压正常，不至过高，使控制芯片损坏。本实施例即能适应88V～264V宽范围的输入电源电压，而其输出则可各个输出端VO的设定值(如5V、±15V、24V)输出相应电压的直流电。
本实施例的欠压保护过程的工作原理和过程是通过精确设定各条欠压阈值电路上的电位器的阻值，可以精确设定各条欠压阈值电路的阈值。
正常工作时，各个输入端的电压均高于对应的欠压保护阈值，各欠压阈值电路上的光电耦合器VCL5均导通，同时串联在一起的光电耦合器VCL5的输出光电三板管相互导通，与末个发射极相连的开关管VT2导通，也即欠压保护电路51输出一低电平信号给欠压保护启动延时电路52使其输出一低电平信号给光电耦合器VCL3，光电耦合器VCL3截止，执行电路54的输入端悬空，执行电路54电源不执行欠压保护动作，电路处于正常工作状态。
任一输出端VO的输出电压欠压，也即其输出电压低于该输出端的欠压阈值电路设定的阈值时，该条(如5V)欠压输出电路上的光电耦合器VCL5截止，导致串联在一起的光电耦合器VCL5的输出光电三极管截止，与末个发射极相连的开关管VT2截止，开关管VT2的集电极(也即欠压保护电路51)输出一高电平信号给欠压保护启动延时电路52使其输出一高电平信号给光电耦合器VCL3，光电耦合器VCL3导通，发送一低电平信号至执行电路54的输入端，执行电路54执行欠压保护动作，PWM控制器停止工作，整个开关电源“永久”性锁的停止工作状态。本实用新型的欠压保护功能得以实现。
过压保护过程的工作原理与欠压保护过程的工作原理基本相似，只是没有欠压保护启动延时电路参与工作。
本实用新型中所有接正极性输出端VO的元件或电路的输入端，实施时要接负极性输出端VO(如-15V)也行，但须对相应元件的极性或连接方向作对应调整。
权利要求1.一种通用的高可靠开关电源，由变压器(2)，变压器(2)初级线圈的整流滤波电路(1)，变压器(2)次级线圈的多个输出端(VO)，PWM控制芯片(3)，PWM控制芯片启动电路(4)，输出端(VO)的欠压/过压保护电路等组成，其特征在于，所述输出端(VO)的欠压/过压保护电路由欠压保护启动延时电路(52)控制的欠压保护电路(51)及过压保护电路(53)与执行电路(54)相连组成，其中a、欠压保护电路(51)包括对应连接于多个输出端(VO)的多条欠压阈值电路，该欠压阈值电路由连于输出端(VO)的电位器(RA)及与电位器(RA)顺序连接的稳压管(DA)、光电耦合器(VCL5)的输入端组成；各条欠压阈值电路通过其光电耦合器(VCL5)输出光电三极管正向串联，其串联后的首个集电极接一正极性的输出端(VO)，末个发射极连接开关管(VT2)的基极；该开关管(VT2)的发射极接地，而其集电极经电阻(R30)与串联后的光电耦合器(VCL5)首个集电极接于同一正极性输出端(VO)，同时该集电极还与欠压保护启动延时电路(52)相连；b、过压保护电路(53)包括对应连接的多个输出端(VO)的多条过压阈值电路，该过压阈值电路由连于输出端的电位器(RB)及与电位器(RB)顺序连接的稳压管(DB)、光电耦合器(VCL6)的输入端组成，各条过压阈值电路的光电耦合器(VCL6)的输出光电三极管相互并联，并联的集电极经电阻(R33)接正极性输出端(VO)，并联的发射极接执行电路(54)的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种通用的高可靠开关电源，其特征在于所述输出端(VO)的欠压/过压保护电路的执行电路(54)的组成为两个互补的PNP管(VT3)和NPN管(VT4)，PNP管(VT3)的基极与NPN管(VT4)的集电极相连作输入端，PNP管(VT3)的集电极与NPN管(VT4)的基极相连，NPN管(VT4)发射极接地，PNP管(VT3)的发射极作为输出端接PWM控制芯片(3)的电源电压端。
3.根据权利要求1所述的一种通用的高可靠开关电源，其特征在于所述输出端(VO)的欠压/过压保护电路的欠压保护启动延时电路(52)、过压保护电路(53)分别经相应的光电耦合器(VCL3、VCL4)与执行电路(54)的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的一种通用的高可靠开关电源，其特征在于所述的变压器(2)初级线圈的整流滤波电路(1)中的整流电路为桥式整流电路；PWM控制芯片启动电路(4)中包括有接在控制芯片电源电压端和地之间的稳压二极管(DR1)以及接于变压器(2)原边绕组和地之间的电阻(R2)、电源电容(C7)组成的串联支路，电阻(R2)、电源电容(C7)的连接端还接PWM控制芯片(3)的电源电压端。
专利摘要本实用新型公开了一种通用的高可靠开关电源，它的输出端的欠压/过压保护电路由欠压保护启动延时电路控制的欠压保护电路及过压保护电路与执行电路相连组成，其中的欠压保护电路和过压保护电路中的阈值电路中串接有电位器。它具有完善的欠压/过压保护功能，能精确设定保护电路的启动阈值；还能在进入保护后即自动锁定停止工作，只有故障排除重新上电后，开关电源才能重新工作，保护可靠；并且交、直流两用，输入电压范围宽，可以与各种电源设备配套，安装使用方便、安全；能有效地保护电源及外接设备，将故障损失降到最低。
文档编号H02H7/12GK2706937SQ20042003377
公开日2005年6月29日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者罗国荣 申请人:成都瑞联电气股份有限公司