带自锁功能的PFC过压保护电路的制作方法

本实用新型涉及过压保护技术领域，具体是一种带自锁功能的PFC过压保护电路。

背景技术：

功率因数，即有效功率与总耗电量的比值，是用来衡量用电设备用电效率的重要参数，当功率因数值越大，代表其电能利用率越高。功率因数校正(Power Factor Correction；PFC)即用于提高用电设备的功率因数。

目前，为了提高电能的利用率，减少电能的谐波污染，PFC电路被越来越多的应用于开关电源等领域。PFC电路主要实现的功能即是将220V的交流电转换为380V～400V的高压直流电，而PFC电路电压输出端的滤波电容一般选择耐压值为450V的大电解电容。如果PFC电路出现异常，其输出电压可能达到450V或450V以上，超出大电解电容可承受的耐电压，从而导致该大电解电容被击穿、烧毁，不仅损坏电子设备，甚至可能引发火灾，对人身安全构成威胁。

现有技术中的PFC电路过压保护基本依赖PFC控制芯片实现，通常是通过反馈或取样电路对PFC电路电压输出端的大电解电容进行直接取样，并将取样到的电压反馈给PFC控制芯片，PFC芯片根据反馈电压控制电压输出端的电压稳定在正常的电压范围内，从而保护电压输出端的电解电容。然而，如果PFC控制芯片自身出现故障时，则会导致无法有效提供保护而使得大电解电容过压引发事故，即现有技术中的PFC过压保护具有可靠性和安全性较低的缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带自锁功能的PFC过压保护电路，实现独立于PFC控制芯片的锁死型过压保护，增强电路的可靠性和安全性，且该电路通过一个三极管来自锁，进一步提高了安全性

为了达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种带自锁功能的PFC过压保护电路，包括：

电压检测电路，包括三端可调稳压器、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻和第二电阻串联后的一端连接电压检测输入端，另一端接地；所述三端可调稳压器的调节端连接所述第一电阻和第二电阻的公共端；所述三端可调稳压器的输入端接地；所述三端可调稳压器的输出端连接一第一二极管的阴极；

电源开关控制电路，包括NPN型三极管、第三电阻和稳压二极管；所述NPN型三极管的基极分别连接所述第一二极管的阳极、所述第三电阻的一端以及所述稳压二极管的阴极，所述稳压二极管的阳极接地；所述NPN型三极管的集电极和所述第三电阻的另一端均连接第一直流电源输入端；所述NPN型三极管的发射极连接控制电压输出端；

锁定电路，包括PNP型三极管、第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述PNP型三极管的基极一方面连接所述三端可调稳压器的输出端，另一方面通过所述第四电阻连接第二直流电源输入端；所述PNP型三极管的发射极通过所述第五电阻连接所述第二直流电源输入端，还通过所述第六电阻接地；所述PNP型三极管的集电极通过一第二二极管连接所述三端可调稳压器的调节端。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的一种带自锁功能的PFC过压保护电路，电压检测电路通过检测分压电阻上的分压间接检测PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压，并且控制三端可调稳压器输出相应的控制信号给电源开关控制电路和锁定电路；电源开关控制电路根据接收到的控制信号，控制NPN型三极管的导通与截止，即关断或开启PFC控制芯片的工作电源，以控制PFC控制芯片的工作，从而实现电路的过压保护功能；锁定电路根据接收到的控制信号，控制PNP型三极管的导通与截止，即是否向电压检测电路发送锁定信号，锁定电路一旦发送锁定信号，电压检测电路将只会发出关断PFC控制芯片的工作电源的控制信号，且只有在锁定电路停止工作的情况下，PFC控制芯片的工作电源才会重新开启；因此，本实用新型是一个独立于PFC控制芯片的过压保护电路，提高了电路的可靠性和安全性，且该电路通过一个三极管来自锁，进一步提高了安全性。

优选地，所述三端可调稳压器为三端可调分流基准源，所述三端可调稳压器的调节端、输入端和输出端分别对应所述三端可调分流基准源的参考端、阳极和阴极。

作为上述实施例的改进方案，本实施例提供的一种带自锁功能的PFC过压保护电路中的三端可调稳压器为三端可调分流基准源，电压检测电路通过控制所述三端可调分流基准源的导通与截止，直接给电源开关控制电路和锁定电路发送关断PFC控制芯片的工作电源或开启PFC控制芯片的工作电源的控制信号；当三端可调分流基准源截止时发送开启信号，电源开关控制电路的NPN型三极管的导通，开启PFC控制芯片的工作电源，锁定电路的PNP型三极管截止，不向发送锁定信号；反之，当三端可调分流基准源导通时发送关断信号，电源开关控制电路的NPN型三极管的截止，关断PFC控制芯片的工作电源，锁定电路的PNP型三极管导通，向电压检测电路发送锁定信号，三端可调分流基准源收到锁定信号之后将保持导通状态。该实施例操作和调试起来更加容易。

优选地，所述第一电阻主要由多个电阻并联构成；所述第二电阻主要由多个电阻串联构成。

优选地，所述第一二极管和第二二极管主要由两个同向并联的二极管构成。

优选地，所述三端可调稳压器的调节端和输入端之间连接一第一电容。

优选地，所述三端可调稳压器的调节端和输出端之间连接一第二电容。

优选地，所述稳压二极管为三端封装稳压二极管，所述三端封装稳压二极管的阴极连接所述NPN型三极管的基极，所述三端封装稳压二极管的阳极和空脚连接并接地。

优选地，所述NPN型三极管的发射极通过一第三二极管连接所述控制电压输出端；所述第三二极管主要由两个同向并联的二极管构成。

优选地，所述NPN型三极管的发射极还通过一第三电容接地；所述第三电容为电解电容。

优选地，所述NPN型三极管的基极通过一光耦合器连接所述第三电阻的一端，所述光耦合器的输入端连接所述第三电阻的一端，所述光耦合器的输出端连接所述NPN型三极管的基极。

附图说明

图1是本实用新型提供的带自锁功能的PFC过压保护电路的一个较佳实施例的电路方框图；

图2是本实用新型提供的带自锁功能的PFC过压保护电路的一个较佳实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，其是本实用新型提供的带自锁功能的PFC过压保护电路的一个较佳实施例的电路方框图。

本实施例的带自锁功能的PFC过压保护电路1包括电压检测电路2、电源开关控制电路3和锁定电路4；其中，电压检测电路2根据电压检测输入端输入的PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压，从电压检测电路2的输出端输出相应的控制信号，并传输给电源开关控制电路3的控制端和锁定电路4的控制端；电源开关控制电路3根据接收到的控制信号，关断或开启PFC控制芯片的工作电源，以控制PFC控制芯片的工作，从而实现电路的过压保护功能；锁定电路4根据接收到的控制信号，决定是否从锁定电路4的输出端向电压检测电路2的控制端发送锁定信号，锁定电路4一旦发送锁定信号，电压检测电路2将只会发出关断PFC控制芯片的工作电源的控制信号，且只有在锁定电路4停止工作的情况下，PFC控制芯片的工作电源才会重新开启。

参见图2，其是本实用新型提供的带自锁功能的PFC过压保护电路的一个较佳实施例的电路原理图。

本实施例的带自锁功能的PFC过压保护电路1包括电压检测电路2、电源开关控制电路3和锁定电路4；所述带自锁功能的PFC过压保护电路1还包括电压检测输入端HV(用于输入PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压)、第一直流电源输入端VCC1(用于输入第一直流电压)、第二直流电源输入端VCC2(用于输入第二直流电压)、和控制电压输出端PFC_VCC(用于向PFC电路的PFC控制芯片提供工作电源)。

电压检测电路2，包括三端可调分流基准源U1、第一电阻(包括并联的电阻R1和电阻R10)、第二电阻(包括串联的电阻R2、电阻R7、电阻R8和电阻R9)、第一电容C1和第二电容C2；其中，所述第一电阻和第二电阻串联后的一端连接所述电压检测输入端HV，另一端接地；所述三端可调分流基准源U1的参考端R作为所述电压检测电路2的控制端，连接所述第一电阻和第二电阻的公共端；所述三端可调分流基准源U1的阳极A接地；所述三端可调分流基准源U1的阴极K作为所述电压检测电路2的输出端，连接一第一二极管(包括同向并联的二极管D1和二极管D4)的阴极；所述三端可调分流基准源U1的参考端R和阳极A之间连接所述第一电容C1；所述三端可调分流基准源U1的参考端R和阴极K之间连接所述第二电容C2。

电源开关控制电路3，包括NPN型三极管Q1、第三电阻R3、三端封装稳压二极管ZD1、光耦合器PC1B、第三二极管(包括同向并联的二极管D3和二极管D6)和第三电容E1；其中，所述NPN型三极管Q1的基极作为所述电源开关控制电路3的控制端，连接所述第一二极管的阳极；所述NPN型三极管Q1的基极还连接所述光耦合器PC1B的输出端，所述光耦合器PC1B的输入端通过所述第三电阻R3连接所述第一直流电源输入端VCC1；所述NPN型三极管Q1的基极还连接所述三端封装稳压二极管ZD1的阴极，所述三端封装稳压二极管ZD1的阳极和空脚连接并接地；所述NPN型三极管Q1的集电极连接所述第一直流电源输入端VCC1；所述NPN型三极管Q1的发射极通过所述第三二极管，分别连接所述控制电压输出端PFC_VCC以及所述第三电容E1的正极，所述第三电容E1的负极接地。

锁定电路4，包括PNP型三极管Q2、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；其中，所述PNP型三极管Q2的基极作为所述锁定电路4的控制端，一方面连接所述电压检测电路2的输出端(三端可调分流基准源U1的阴极K)，另一方面通过所述第四电阻R4连接所述第二直流电源输入端VCC2；所述PNP型三极管Q2的发射极通过所述第五电阻R5连接所述第二直流电源输入端VCC2，还通过所述第六电阻R6接地；所述PNP型三极管Q2的集电极作为所述锁定电路4的输出端通过一第二二极管(包括同向并联的二极管D2和二极管D5)，连接所述电压检测电路2的控制端(三端可调分流基准源U1的参考端R)。

下面结合附图对本实施例的工作原理进行详细阐述：

在电压检测电路2中，由串联的电阻R1、电阻R2、电阻R7、电阻R8和电阻R9对电压检测输入端HV输入的电压(即PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压)进行分压，并联的电阻R10对流经电阻R1的电流进行分流，从而实现通过检测分压电阻R1上的分压即可间接检测PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压。

将检测到的电阻R1上的分压输入到三端可调分流基准源U1的参考端R，由于所述三端可调分流基准源U1为TL431(TL431的内部含有一个2.5V的基准电压)，且串联的分压电阻R1、电阻R2、电阻R7、电阻R8和电阻R9可以保证当PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压未超过额定电压时，电阻R1上的分压始终低于2.5V，因此输入到三端可调分流基准源U1的参考端R的电压也就低于2.5V，此时三端可调分流基准源U1截止(电压检测电路2的输出端给电源开关控制电路3和锁定电路4的控制端发送开启PFC控制芯片的工作电源的控制信号)；同时，在电源开关控制电路3中，第一直流电源输入端VCC1输入的第一直流电压经过第三电阻R3的分压给NPN型三级管Q1的基极提供偏置，因此NPN型三级管Q1的基极处于高电平，三端封装稳压二极管ZD1稳定基极电压，NPN型三级管Q1处于导通状态，第一直流电压通过NPN型三级管Q1向PFC控制芯片供电，从而PFC电路正常工作；在锁定电路4中，基极电阻第四电阻R4以及发射极电阻第五电阻R5和第六电阻R6保证PNP型三级管Q2的基极处于高电平，PNP型三级管Q2处于截止状态。

当PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压增大且超过额定电压时，输入到三端可调分流基准源U1的参考端R的电阻R1上的分压到达2.5V，此时三端可调分流基准源U1导通(电压检测电路2的输出端给电源开关控制电路3和锁定电路4的控制端发送关断PFC控制芯片的工作电源的控制信号)；同时，在电源开关控制电路3中，NPN型三级管Q1的基极电压降低，NPN型三级管Q1处于截止状态，第一直流电压无法通过NPN型三级管Q1向PFC控制芯片供电，PFC控制芯片失去供电后停止工作，从而PFC电路停止工作；在锁定电路4中，PNP型三级管Q2的基极电压同样降低，PNP型三级管Q2处于导通状态，PNP型三级管Q2的集电极电压输入到三端可调分流基准源U1的参考端R(锁定电路4的输出端向电压检测电路2的控制端发送锁定信号)，形成正反馈，使得输入到三端可调分流基准源U1的参考端R的电压持续高于2.5V，即使PFC电路停止工作后，PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压降低，三端可调分流基准源U1也将保持导通状态，从而实现自锁功能；只有在锁定电路4停止工作的情况下，如关掉第二直流电源输入端VCC2的供电，PFC控制芯片的工作电源才会重新开启。

可以理解的，本实施例的三端可调稳压器为TL431三端可调分流基准源U1，是通过电阻R1上的分压控制三端可调分流基准源U1的导通与截止，进而控制NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2的导通与截止，从而实现电路的过压保护功能，操作和调试起来更加容易。但是，本实施例仅以TL431三端可调分流基准源U1为例对技术方案进行描述，本实用新型提供的带自锁功能的PFC过压保护电路中的三端可调稳压器并不限于TL431三端可调分流基准源U1。因此，在其它实施例中可以通过分压电阻上的分压控制三端可调稳压器的输出电压，进而控制NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2的导通与截止。其中，三端可调分流基准源U1的参考端R、阳极A和阴极K分别对应于三端可调稳压器的调节端、输入端和输出端。

可以理解的，本实施例的第一电阻主要由电阻R1和电阻R10并联构成，第二电阻主要由电阻R2、电阻R7、电阻R8和电阻R9串联构成。但是，第一电阻并不限于2个并联的电阻，也可以只包括一个电阻或更多电阻并联构成，第二电阻也并不限于4个串联的电阻，也可以只包括一个电阻或更多电阻串联构成。因此，在其它实施例中电阻的具体数量需要根据实际电路结构和选择元器件的参数来设置，保证当PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压未超过额定电压时，第一电阻上的分压可以控制三端可调稳压器的输出电压使得NPN型三极管Q1导通，当PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压超过额定电压时，第一电阻上的分压可以控制三端可调稳压器的输出电压使得NPN型三极管Q1截止。

可以理解的，本实施例的第一二极管主要由二极管D1和二极管D4同向并联构成，第二二极管主要由二极管D2和二极管D5同向并联构成，用于控制信号的传输方向，并且可知使用一个二极管即可达到上述目的。因此，在其它实施例中，三端可调稳压器的输出端可以只连接二极管D1或二极管D4的阴极，NPN型三极管Q1的基极只连接二极管D1或二极管D4的阳极；同理，PNP型三极管Q2的集电极可以只通过二极管D2或二极管D5连接三端可调稳压器的调节端。

可以理解的，本实施例的稳压二极管为三端封装稳压二极管ZD1，采用三端封装稳压二极管ZD1且将其空脚NC接地，可以在高频的时候起到屏蔽作用，防止电磁干扰。但是，本实施例仅以三端封装稳压二极管ZD1为例对技术方案进行描述，本实用新型提供的带自锁功能的PFC过压保护电路中的稳压二极管并不限于三端封装稳压二极管ZD1。因此，在其它实施例中也可以使用普通的稳压二极管。

可以理解的，本实施例的第一电容C1一端连接第一电阻和第二电阻的公共端，另一端接地，为滤波电容，用于防止杂讯的干扰；本实施例的第二电容C2一端连接三端可调分流基准源U1的阴极K，另一端连接三端可调分流基准源U1的参考端R，为反馈电容，用于使三端可调分流基准源U1工作更加稳定；本实施例的第三电容E1为电解电容，正极连接控制电压输出端PFC_VCC，负极接地，同样为滤波电容，具有体积小容量大的优点。但是，加入第一电容C1、第二电容C2和第三电容E1只是作为该实用新型的较优实施方式，在其它实施例中可以不采用第一电容C1、第二电容C2和第三电容E1。

可以理解的，本实施例的第三二极管主要由二极管D3和二极管D6同向并联构成，且二极管D3和二极管D6同向并联后阳极连接NPN型三极管Q1的发射极，阴极连接控制电压输出端PFC_VCC，为续流二极管，用于保护NPN型三极管Q1，并且可知使用一个二极管即可达到上述目的。但是，加入同向并联的二极管D3和二极管D6只是作为该实用新型的较优实施方式，在其它实施例中NPN型三级管Q1的发射极可以(不通过同向并联的二极管D3和二极管D6)直接连接控制电压输出端PFC_VCC，或者NPN型三级管Q1的发射极只通过二极管D3或二极管D6连接控制电压输出端PFC_VCC。

可以理解的，本实施例的光耦合器PC1B输入端连接所述第三电阻R3的一端，所述光耦合器PC1B的输出端连接所述NPN型三极管Q1的基极，光耦合器PC1B在PFC电路待机时导通，关机时截止，可以减少功耗。但是，加入光耦合器PC1B只是作为该实用新型的较优实施方式，在其它实施例中可以不采用光耦合器PC1B，即NPN型三级管Q1的基极可以直接通过第三电阻R3连接第一直流电源输入端VCC1。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种带自锁功能的PFC过压保护电路1，电压检测电路2通过检测分压电阻上的分压间接检测PFC电路电压输出端的大电解电容上的电压，并且控制三端可调分流基准源U1输出相应的控制信号给电源开关控制电路3和锁定电路4；电源开关控制电路3根据接收到的控制信号，控制NPN型三极管Q1的导通与截止，即关断或开启PFC控制芯片的工作电源，以控制PFC控制芯片的工作，从而实现电路的过压保护功能；锁定电路4根据接收到的控制信号，控制PNP型三极管Q2的导通与截止，即是否向电压检测电路2发送锁定信号，锁定电路4一旦发送锁定信号，电压检测电路2将只会发出关断PFC控制芯片的工作电源的控制信号，且只有在锁定电路4停止工作的情况下，PFC控制芯片的工作电源才会重新开启；因此，本实用新型是一个独立于PFC控制芯片的过压保护电路，提高了电路的可靠性和安全性，且该带自锁功能的PFC过压保护电路通过一个三极管来自锁，进一步提高了安全性。

以上仅是本实用新型的较佳实施方式，应当指出的是，上述较佳实施方式不应视为对本实用新型的限制。本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。