专利名称：Pfc过压保护电路及开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种PFC过压保护电路及开关电源。
技术背景 目前，为了提高电能的利用率，以及减小电能的谐波污染，PFC电路(PowerFactorCorrection，功率因素校正)被使用得越来越多。PFC电路主要实现的功能是将220V的交流电转换为380 400V左右的高压直流电，而PFC电路输出端起滤波作用的电解电容通常是采用耐压值为450V的电解电容。当PFC电路出现异常时，其输出端的电压将高达450V或450V以上，使得其输出端的电解电容的电压超过了其极限耐压值，从而导致该电解电容的击穿、烧毁，甚至点燃周边的其他可燃物而引发火灾事故，造成电子设备的烧毁，以及对人身安全造成隐患，因此，在PFC电路中增设过压保护电路显得尤为重要。现有技术中的PFC过压保护电路通常是通过电阻分压网络(反馈网络)对电路输出端的电解电容的电压进行直接取样，且将取样到的电压反馈给电路中PFC芯片的反馈电压输入脚，PFC芯片根据其反馈电压输入脚的电压，控制电路输出端的电压稳定在正常的电压范围内，从而保护电路输出端的电解电容。当电路输出端的电压过高时，即高于预设门限电压值时，PFC过压保护电路将实施保护动作，使电路中的PFC芯片停止工作。然而，若PFC芯片的反馈回路出现故障时(如短路时)，则上述PFC过压保护电路将不能实现正常的过压保护功能，从而导致电路输出端的电解电容的击穿、烧毁，即现有技术中的该PFC过压保护电路存在可靠性较低的缺陷。并且，由于该PFC过压保护电路用到了电阻分压网络，导致其功耗较高。
实用新型内容本实用新型的主要目的是提供一种PFC过压保护电路，旨在提高电路的可靠性和稳定性，以及降低电路的功耗和成本。为了达到上述目的，本实用新型提出一种PFC过压保护电路，该PFC过压保护电路包括升压电感及PFC芯片，所述升压电感包括初级绕组和辅助绕组；还包括用于检测所述辅助绕组的电压的电压检测电路、用于根据所述电压检测电路所检测到的电压，输出相应控制信号的控制信号产生电路、以及用于根据所述控制信号产生电路所产生的控制信号，切断或开启所述PFC芯片的工作电源的PFC芯片电源控制电路，其中所述电压检测电路的检测输入端与所述升压电感中的辅助绕组的同名端连接，所述电压检测电路的检测输出端与所述控制信号产生电路的输入端连接，所述控制信号产生电路的输出端与所述PFC芯片电源控制电路的输入端连接，所述PFC芯片电源控制电路的输出端与所述PFC芯片的电源输入脚连接。优选地，所述电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容、双二极管及第一极性电容；所述双二极管包括第一二极管和第二二极管，所述第一电阻的一端与所述升压电感中的辅助绕组的同名端连接，所述第一电阻的另一端经所述第一电容连接于所述双二极管中第一二极管的阳极和第二二极管的阴极之间，所述第一二极管的阴极与所述第一极性电容的正极连接，且经所述第二电阻接地，所述第一极性电容的负极及所述第二二极管的阳极均接地。优选地，所述控制信号产生电路包括稳压电路、分压电路、自锁电路、第五电阻、第二电容及第三电容；所述稳压电路的一端与所述电压检测电路中的第一二极管的阴极连接，所述稳压电路的另一端与所述分压电路的输入端连接，所述分压电路的输出端与所述自锁电路的输入端连接，且经所述第二电容接地，所述自锁电路的输出端为所述控制信号产生电路的输出端，与所述PFC芯片电源控制电路的输入端连接，所述第五电阻的一端与所述第三电容的一端连接，且与所述自锁电路连接，所述第五电阻的另一端与所述第三电容的另一端连接，且与所述PFC芯片电源控制电路的输入端连接。优选地，所述PFC芯片电源控制电路包括PFC芯片工作电源输入端、第二稳压二极 管及第三三极管；所述第三三极管的基极为所述PFC芯片电源控制电路的输入端，与所述控制信号产生电路的输出端连接，且与所述第二稳压二极管的阴极连接，所述第二稳压二极管的阳极接地，所述第三三极管的集电极与所述PFC芯片工作电源输入端连接，所述第三三极管的发射极与所述PFC芯片的电源输入脚连接。优选地，所述稳压电路包括第一稳压二极管，所述分压电路包括第三电阻和第四电阻，所述自锁电路包括第一三极管和第二三极管；所述第一稳压二极管的阴极与所述电压检测电路中的第一二极管的阴极连接，所述第三电阻的一端与所述第一稳压二极管的阳极连接，所述第三电阻的另一端分别经所述第四电阻和所述第二电容接地，所述第一三极管的基极及所述第二三极管的集电极均连接于所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，且分别经所述第五电阻及所述第三电容与所述第二三极管的发射极极及所述PFC芯片电源控制电路的输入端连接。优选地，所述控制信号产生电路中的第一三极管及所述第三三极管为NPN三极管，所述第二三极管为PNP三极管。优选地，该PFC过压保护电路还包括交流电源输入端、桥式整流电路、直流电源输出端、输出电解电容、限流电阻及整流二极管；所述交流电源输入端经所述桥式整流电路分别与所述升压电感中初级绕组的异名端及所述辅助绕组的异名端连接，所述初级绕组的同名端经所述整流二极管与所述直流电源输出端连接，所述辅助绕组的同名端经所述限流电阻与所述PFC芯片的过零检测脚连接，所述输出电解电容的正极与所述直流电源输出端连接，所述输出电解电容的负极接地。优选地，所述输出电解电容包括第二电解电容和第三电解电容；所述第二电解电容的正极与所述第三电解电容的正极连接，且与所述直流电源输出端连接，所述第二电解电容的负极与所述第三电解电容的负极连接，且接地。优选地，所述PFC芯片的型号为FAN7930C。本实用新型还提出一种开关电源，所述开关电源包括PFC过压保护电路，所述PFC过压保护电路包括升压电感及PFC芯片，所述升压电感包括初级绕组和辅助绕组；还包括用于检测所述辅助绕组的电压的电压检测电路、用于根据所述电压检测电路所检测到的电压，输出相应控制信号的控制信号产生电路、以及用于根据所述控制信号产生电路所产生的控制信号，切断或开启所述PFC芯片的工作电源的PFC芯片电源控制电路，其中所述电压检测电路的检测输入端与所述升压电感中的辅助绕组的同名端连接，所述电压检测电路的检测输出端与所述控制信号产生电路的输入端连接，所述控制信号产生电路的输出端与所述PFC芯片电源控制电路的输入端连接，所述PFC芯片电源控制电路的输出端与所述PFC芯片的电源输入脚连接。本实用新型提出的PFC过压保护电路，通过电压检测电路检测升压电感中辅助绕组的电压，并将检测到的电压输出至控制信号产生电路，控制信号产生电路根据电压检测电路检测到的电压，输出相应的控制信号给PFC芯片电源控制电路，PFC芯片电源控制电路根据接收到的控制信号，切断或开启PFC芯片的工作电源，以控制PFC芯片的工作，从而实现保护电路中输出电解电容的目的。本实用新型PFC过压保护电路相对于现有技术中的PFC过压保护电路，提高了电路过压保护功能的可靠性和稳定性，降低了电路的功耗；同时，由于实用新型是采用成本低廉的电阻、电容及三极管等简单元器件实现电路的过压保护功能，因此，本实用新型的成本较低。
图I是本实用新型PFC过压保护电路较佳实施例的电路结构示意图。本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。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。图I是本实用新型PFC过压保护电路较佳实施例的电路结构示意图。参照图I，本实用新型PFC过压保护电路包括交流电源输入端I、桥式整流电路2、升压电感3、整流二极管D3、限流电阻R6、PFC芯片4、输出电解电容5、直流电源输出端6、电压检测电路7、控制信号产生电路8、PFC芯片电源控制电路9。其中，升压电感3包括初级绕组LI和辅助绕组L2。本实用新型实施例中的PFC芯片4的型号为FAN7930C。具体地，交流电源输入端I与桥式整流电路2的输入端连接，桥式整流电路2正极输出端与升压电感3中初级绕组LI的异名端连接，桥式整流电路2负极输出端与升压电感3中辅助绕组L2的异名端连接，升压电感3中初级绕组LI的同名端与整流二极管D3的阳极连接，整流二极管D3的阴极与直流电源输出端6连接，升压电感3中辅助绕组L2的同名端经限流电阻R6与PFC芯片4的过零检测脚Z⑶连接，输出电解电容5的正极与直流电源输出端6连接，输出电解电容5的负极接地；电压检测电路7的检测输入端与升压电感3中辅助绕组L2的同名端连接，电压检测电路7的检测输出端与控制信号产生电路8的输入端连接，控制信号产生电路8的输出端与PFC芯片电源控制电路9的输入端连接，PFC芯片电源控制电路9的输出端与PFC芯片4的电源输入脚VCC连接。其中，上述电压检测电路7用于检测升压电感3中辅助绕组L2的电压；控制信号产生电路8用于根据电压检测电路7所检测到的电压，输出相应控制信号给PFC芯片电源控制电路9 ；PFC芯片电源控制电路9用于根据控制信号产生电路8所产生的控制信号，切断或开启PFC芯片4的工作电源，以控制PFC芯片4的工作。具体地，电压检测电路7包括第一电阻Rl、第二电阻R2、第一电容Cl、双二极管71及第一极性电容E1。其中，双二极管71包括第一二极管Dl和第二二极管D2。第一电阻Rl的一端为电压检测电路7的检测输入端，与升压电感3中辅助绕组L2的同名端连接，第一电阻Rl的另一端经第一电容Cl连接于双二极管71中第一二极管Dl的阳极和第二二极管D2的阴极之间，第一二极管Dl的阴极与第一极性电容El的正极连接，且经第二电阻R2接地，第一极性电容El的负极及第二二极管D2的阳极均接地。上述第一二极管Dl的阴极为电压检测电路7的检测输出端，与控制信号产生电路8的输入端连接；控制信号产生电路8包括第一稳压二极管ZD1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3、第一三极管Ql及第二三极管Q2。其中，第一稳压二极管ZDl构成稳压电路，第三电阻R3和第四电阻R4构成分压电路，第一三极管Ql及第二三极管Q2构成自锁电路。具体地，第一稳压二极管的阴极为控制信号产生电路8的输入端，与电压检测电路7的检测输出端连接(即与上述第一二极管Dl的阴极连接)，第三电阻R3的一端为分压电路的输入端，第三电阻R3的该端与第一稳压二极管ZDl的阳极连接，第三电阻R3·的另一端分别经第四电阻R4和第二电容C2接地，第三电阻R3和第四电阻R4之间的结点为分压电路的输出端，与第一三极管Ql的基极及第二三极管Q2的集电极连接(其中第一三极管Ql的基极为自锁电路的输入端)，第一三极管Ql的发射极接地，第一三极管Ql的集电极与第二三极管Q2的基极连接，且分别经第五电阻R5及第三电容C3与第二三极管Q2的发射极极及PFC芯片电源控制电路9的输入端连接。其中，第二三极管Q2的发射极为自锁电路的输出端，也即控制信号产生电路8的输出端；PFC芯片电源控制电路9包括PFC芯片工作电源输入端91、第二稳压二极管ZD2及第三三极管Q3。其中，第三三极管Q3的基极为PFC芯片电源控制电路9的输入端，与控制信号产生电路8的输出端连接(即与上述第二三极管Q2的发射极连接)，且与第二稳压二极管ZD2的阴极连接，第二稳压二极管ZD2的阳极接地，第三三极管Q3的集电极与PFC芯片工作电源输入端91连接，第三三极管Q3的发射极为PFC芯片电源控制电路9的输出端，与PFC芯片4的电源输入脚VCC连接。并且，PFC芯片电源控制电路9还包括第四电容C4、第六电阻R6、第七电阻R7及电源VCCl。其中，第六电阻R6的一端与第二稳压二极管ZD2的阴极连接，且经第四电容C4接地，第六电阻R6的另一端与电源VCCl连接，且经第七电阻R7接地。本实用新型实施例中，控制信号产生电路8中的第一三极管Ql为NPN三极管，第二三极管Q2为PNP三极管。PFC芯片电源控制电路9中的第三三极管Q3为NPN三极管。输出电解电容5包括第二电解电容E2和第三电解电容E3，第二电解电容E2的正极与第三电解电容D3的正极连接，且与直流电源输出端6连接，第二电解电容E2的负极与第三电解电容E3的负极连接，且接地。本实用新型PFC过压保护电路的工作原理具体描述如下电压检测电路7通过对升压电感3中辅助绕组L2的电压的检测，实现了间接检测直流电源输出端6的电压(即输出电解电容5的电压)。由于第一三极管Ql基极的电压是通过第三电阻R3和第四电阻R4分压而获得，因此，第一三极管Ql基极的电压是随着第一电解电容El两端的电压的变化而变化，而第一电解电容El两端的电压会随着升压电感3中辅助绕组L2的电压VPL的变化而变化，而升压电感3中辅助绕组L2的电压VPL会随着直流电源输出端6的电压的变化而变化。因此，当直流电源输出端6的电压升高时，升压电感3中辅助绕组L2的电压VPL将升高，从而使得第一电解电容El两端的电压升高，当第一电解电容El两端的电压升高至大于第一稳压二极管ZDl的稳压值时,第一稳压二极管ZDl将导通,此时第一三极管Ql的基极将获得相应的分压，且第一电解电容El两端的电压越高，则第一三极管Ql基极的电压就越高，当第一三极管Ql基极的电压高于其导通电压(O. 6^0. 7V)时，第一三极管Ql将导通，且在极短的时间内，第二三极管Q2导通(即实现了自锁功能)，并且，第一三极管Ql和第二三极管Q2进入饱和状态，第二三极管Q2发射极的电压VPRO被拉低，从而使得PFC芯片电源控制电路9中的第三三极管Q3截止，从而切断了 PFC芯片工作电源输入端91对PFC芯片4的供电，使得PFC芯片4停止工作，从而保护了连接于直流电源输出端6的输出电解电容5不因过压而击穿、烧毁。本实用新型实施例处于正常工作状态时，即直流电源输出端6的电压处于正常的电压范围内时，也就是升压电感3中辅助绕组L2处的电压VPL处于正常的电压范围内时，控制信号产生电路8中的第一三极管Ql和第二三极管Q2均为截止状态，从而使得第二三 极管Q2的发射极的电压VPRO为高电平，即此时PFC芯片电源控制电路9中的第三三极管Q3的基极为高电平，从而使得第三三极管Q3为导通状态，PFC芯片工作电源输入端91为PFC芯片4的电源输入脚VCC提供工作电源，PFC芯片4处于正常工作。只有当电路发生异常，导致升压电感3中辅助绕组L2的电压VPL过高时，本实用新型PFC过压保护电路才会动作，以切断PFC芯片工作电源输入端91对PFC芯片4的供电，使PFC芯片4停止工作，从而实现本实用新型PFC过压保护电路对输出电解电容5的保护功能。另外，本实用新型实施例在元器件的选型上，第二电阻R2应选用阻值较大的电阻，第三电阻R3和第四电阻R4应选用高精度电阻，以保证本实用新型PFC过压保护电路不出现误保护动作，并且，第四电阻R4不能选取阻值过小的电阻，以提高本实用新型PFC过压保护电路的工作稳定性。本实用新型提出的PFC过压保护电路，通过电压检测电路检测升压电感中辅助绕组的电压，并将检测到的电压输出至控制信号产生电路，控制信号产生电路根据电压检测电路检测到的电压，输出相应的控制信号给PFC芯片电源控制电路，PFC芯片电源控制电路根据接收到的控制信号，切断或开启PFC芯片的工作电源，以控制PFC芯片的工作。当电压检测电路检测到升压电感中辅助绕组的电压过高时，即高于预设电压值时，控制信号产生电路将产生一控制信号给PFC芯片电源控制电路，使PFC芯片电源控制电路切断PFC芯片的工作电源，使PFC芯片停止工作，从而保护电路中的输出电解电容。本实用新型PFC过压保护电路相对于现有技术中的PFC过压保护电路，提高了电路过压保护功能的可靠性和稳定性，降低了电路的功耗；并且，由于实用新型是采用成本低廉的电阻、电容及三极管等简单元器件实现电路的过压保护功能，因此，本实用新型的成本较低；同时，本实用新型的可移植性较好。本实用新型还提出一种开关电源，该开关电源包括PFC过压保护电路，其PFC过压保护电路的电路结构与上面实施例所述的PFC过压保护电路的电路结构相同，此处不再赘述。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型 的专利保护范围内。
权利要求1.一种PFC过压保护电路，包括升压电感及PFC芯片，所述升压电感包括初级绕组和辅助绕组；其特征在于，还包括 用于检测所述辅助绕组的电压的电压检测电路、用于根据所述电压检测电路所检测到的电压，输出相应控制信号的控制信号产生电路、以及用于根据所述控制信号产生电路所产生的控制信号，切断或开启所述PFC芯片的工作电源的PFC芯片电源控制电路，其中 所述电压检测电路的检测输入端与所述升压电感中的辅助绕组的同名端连接，所述电压检测电路的检测输出端与所述控制信号产生电路的输入端连接，所述控制信号产生电路的输出端与所述PFC芯片电源控制电路的输入端连接，所述PFC芯片电源控制电路的输出端与所述PFC芯片的电源输入脚连接。
2.根据权利要求I所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容、双二极管及第一极性电容；所述双二极管包括第一二极管和第二二极管，所述第一电阻的一端与所述升压电感中的辅助绕组的同名端连接，所述第一电阻的另一端经所述第一电容连接于所述双二极管中第一二极管的阳极和第二二极管的阴极之间，所述第一二极管的阴极与所述第一极性电容的正极连接，且经所述第二电阻接地，所述第一极性电容的负极及所述第二二极管的阳极均接地。
3.根据权利要求2所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述控制信号产生电路包括稳压电路、分压电路、自锁电路、第五电阻、第二电容及第三电容；所述稳压电路的一端与所述电压检测电路中的第一二极管的阴极连接，所述稳压电路的另一端与所述分压电路的输入端连接，所述分压电路的输出端与所述自锁电路的输入端连接，且经所述第二电容接地，所述自锁电路的输出端为所述控制信号产生电路的输出端，与所述PFC芯片电源控制电路的输入端连接，所述第五电阻的一端与所述第三电容的一端连接，且与所述自锁电路连接，所述第五电阻的另一端与所述第三电容的另一端连接，且与所述PFC芯片电源控制电路的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述PFC芯片电源控制电路包括PFC芯片工作电源输入端、第二稳压二极管及第三三极管；所述第三三极管的基极为所述PFC芯片电源控制电路的输入端，与所述控制信号产生电路的输出端连接，且与所述第二稳压二极管的阴极连接，所述第二稳压二极管的阳极接地，所述第三三极管的集电极与所述PFC芯片工作电源输入端连接，所述第三三极管的发射极与所述PFC芯片的电源输入脚连接。
5.根据权利要求4所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述稳压电路包括第一稳压二极管，所述分压电路包括第三电阻和第四电阻，所述自锁电路包括第一三极管和第二三极管；所述第一稳压二极管的阴极与所述电压检测电路中的第一二极管的阴极连接，所述第三电阻的一端与所述第一稳压二极管的阳极连接，所述第三电阻的另一端分别经所述第四电阻和所述第二电容接地，所述第一三极管的基极及所述第二三极管的集电极均连接于所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，且分别经所述第五电阻及所述第三电容与所述第二三极管的发射极极及所述PFC芯片电源控制电路的输入端连接。
6.根据权利要求5所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述控制信号产生电路中的第一三极管及所述第三三极管为NPN三极管,所述第二三极管为PNP三极管。
7.根据权利要求I所述的PFC过压保护电路，其特征在于，该PFC过压保护电路还包括交流电源输入端、桥式整流电路、直流电源输出端、输出电解电容、限流电阻及整流二极管；所述交流电源输入端经所述桥式整流电路分别与所述升压电感中初级绕组的异名端及所述辅助绕组的异名端连接，所述初级绕组的同名端经所述整流二极管与所述直流电源输出端连接，所述辅助绕组的同名端经所述限流电阻与所述PFC芯片的过零检测脚连接，所述输出电解电容的正极与所述直流电源输出端连接，所述输出电解电容的负极接地。
8.根据权利要求7所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述输出电解电容包括第二电解电容和第三电解电容；所述第二电解电容的正极与所述第三电解电容的正极连接，且与所述直流电源输出端连接，所述第二电解电容的负极与所述第三电解电容的负极连接，且接地。
9.根据权利要求I所述的PFC过压保护电路，其特征在于，所述PFC芯片的型号为FAN7930C。
10.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的PFC过压保护电路。
专利摘要本实用新型公开一种PFC过压保护电路及开关电源，其中PFC过压保护电路包括交流电源输入端、桥式整流电路、含初级绕组和辅助绕组的升压电感、PFC芯片、输出电解电容、直流电源输出端、电压检测电路、控制信号产生电路及PFC芯片电源控制电路，电压检测电路检测升压电感中辅助绕组的电压，并将检测到的电压输出至控制信号产生电路，控制信号产生电路根据电压检测电路所检测到的电压，输出相应的控制信号给PFC芯片电源控制电路，PFC芯片电源控制电路根据接收到的控制信号，切断或开启PFC芯片的工作电源。本实用新型相对于现有技术中的PFC过压保护电路，提高了电路的可靠性和稳定性，降低了电路的功耗和成本。
文档编号H02H7/125GK202696121SQ20122026721
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者吴同锋, 李锦乐, 何北凯 申请人:深圳Tcl新技术有限公司