开关电源保护电路及电压转换设备的制作方法

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种开关电源保护电路及电压转换设备。

背景技术：

开关电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源变换器，它通过电压变换，可以为电子设备中所有部件提供所需要的工作电压等级。开关电源功率的大小、其输出的电流及电压是否稳定，将直接影响电子设备的工作性能和使用寿命。

当开关电源工作异常时，不仅会造成开关电源中电子元器件的损伤，还可能会烧坏电子设备。目前，开关电源在设计时，通常是利用控制芯片，实现对开关电源的异常保护。当开关电源工作正常时，控制芯片输出正常控制信号，控制开关电源中开关器件导通或者关断，当开关电源工作异常时，控制芯片停止工作，从而使开关器件停止工作，进而使开关电源断开，从而保护了电路。

但是，采用控制芯片实现开关电源保护的方式，由于受控制芯片的工作范围限制，使得开关电源的保护范围调整性差，不灵活。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种开关电源保护电路，通过利用检测支路对电源的待检测端进行检测，并根据检测情况，通过开关组件控制开关电源中开关器件的工作状态，进而控制开关电源的工作状态。电路结构简单、可靠、成本低，提高了开关电源的可靠性，且可对开关电源的各种工作状态保护参数进行灵活调节，提高了开关电源保护的灵活性。

本发明的第二个目的在于提出一种电压转换设备。

为达到上述目的，本发明实施例提出的一种开关电源保护电路，包括：检测支路及开关组件；

所述检测支路的输入端与所述开关电源的待检测端连接，所述检测支路的输出端与所述开关组件的控制端连接；

所述开关组件的一端接地，所述开关组件的另一端与所述开关电源中的开关器件的控制端连接。

在本申请一种可能的实现形式中，该开关电源保护电路，还包括：控制器；

所述控制器的输出端与所述开关组件的另一端及所述开关器件的控制端连接。

在本申请另一种可能的实现形式中，该开关电源保护电路，还包括：电阻；

所述电阻的一端与所述控制器的输出端连接，所述电阻的另一端与所述开关器件的控制端及所述开关组件的另一端连接。

在本申请又一种可能的实现形式中，所述开关组件为以下器件中的任意一种：三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管、三极管、继电器、光耦。

在本申请又一种可能的实现形式中，所述检测支路用于对所述开关电源的以下至少一种工作参数进行检测：输入电压、输出电压、输出电流、温度。

在本申请又一种可能的实现形式中，所述检测支路，用于进行输出电压或输出电流检测；

所述保护电路，还包括：隔离支路；

所述隔离支路的输入端与所述检测支路的输出端连接，所述隔离支路的输出端与所述开关组件的控制端连接。

在本申请再一种可能的实现形式中，所述隔离支路由：变压器或光耦组成。

在本申请再一种可能的实现形式中，所述开关电源，包括：变压器、整流管及滤波组件；

所述变压器原边的一端与正输入电压连接，所述变压器原边的另一端与所述开关器件的一端连接；

所述开关器件的另一端接地；

所述变压器副边的一端与所述整流管的一端连接，所述整流管的另一端与所述滤波组件的一个输入端连接；

所述滤波组件的另一个输入端与所述变压器副边的另一端及地连接。

在本申请又一种可能的实现形式中，所述开关电源还包括：硅桥、高压电容；

所述硅桥的输入端，用于与输入电压连接，所述硅桥的正输出端与所述高压电容的一端及所述变压器原边的一端连接；

所述硅桥的负输出端，与所述高压电容的另一端及地连接。

本申请实施例提供的开关电源保护电路，通过利用检测支路对电源的待检测端进行检测，并根据检测情况，通过开关组件控制开关电源中开关器件的工作状态，进而控制开关电源的工作状态。电路结构简单、可靠、成本低，提高了开关电源的可靠性，且可对开关电源的各种工作状态保护参数进行灵活调节，提高了开关电源保护的灵活性。

此外，本发明实施例还提出了一种电压转换设备，包括：开关电源及如上所述的开关电源保护电路。

本申请实施例提供的电压转换设备，开关电源保护电路中，通过利用检测支路对电源的待检测端进行检测，并根据检测情况，通过开关组件控制开关电源中开关器件的工作状态，进而控制开关电源的工作状态。电路结构简单、可靠、成本低，提高了开关电源的可靠性，且可对开关电源的各种工作状态保护参数进行灵活调节，提高了开关电源保护的灵活性。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请一个实施例的开关电源保护电路的结构示意图；

图2为本申请另一个实施例的开关电源保护电路的结构示意图；

图3为本申请另一个实施例的开关电源保护电路的结构示意图；

图4为本申请一个实施例的电压转换设备的结构示意图。

附图标记说明：

检测支路-1； 开关组件-2； 开关电源-3；

开关器件-31； 控制器-4； 电阻-5；

变压器-32； 整流管-33； 滤波组件-34；

隔离支路-6； 硅桥-36； 高压电容-37；

电压转换设备-40； 开关电源保护电路-41。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

具体的，本申请各实施例针对现有的利用控制芯片进行开关电源保护的方式，由于受控制芯片的限制，使得开关电源的保护范围不灵活差的问题，提出一种开关电源保护电路，通过由分离器件搭建的检测支路和开关组件，来对开关电源中的开关器件进行控制，从而可以通过调整检测支路及开关组件的工作参数，灵活的调整开关电源的保护范围，从而提高了开关电源保护的灵活性。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的开关电源保护电路及电压变换设备。

图1为本申请一个实施例的开关电源保护电路的结构示意图。

如图1所示，该开关电源保护电路，包括：检测支路1及开关组件2。

其中，所述检测支路1的输入端与所述开关电源3的待检测端连接，所述检测支路的输出端与所述开关组件2的控制端连接；

所述开关组件2的一端接地，所述开关组件2的另一端与所述开关电源3中的开关器件31的控制端连接。

其中，开个组件2可以由任意可控制导通、关断状态的器件组成，比如，开关组件2，可以为以下器件中的任意一种：三极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称MOSFET)、三极管、继电器、光耦等。

可以理解的是，由于上述不同的开关组件2，具有不同的结构和控制逻辑，因此采用上述不同的开关组件2时，可以根据具体采用的开关组件的结构和工作特性，调整电路的结构和参数。

具体的，本申请实施例中，通过检测支路1，检测开关电源3的待检测端，比如开关电源3的输出端、输入端，以检测开关电源3的输入电压、输出电压或者输出电流等，或者开关电源3中的功率器件，以检测功率器件的温度，从而根据检测结果，在确定开关电源3出现异常时，通过开关组件2，快速关断开关电源3，通过调整检测支路中的器件参数，即可实时的调整开关电源3的保护范围，从而提高了对开关电源3保护的灵活性。

进一步地，为了提高对开关电源3保护的可靠性，如图1所示，本申请实施例中，还可以包括：控制器4。

其中，所述控制器4的输出端与所述开关组件2的另一端及所述开关器件31的控制端连接。

具体实现时，不仅可以由检测支路1和开关组件2控制开关器件31的工作状态，还可以由控制器4，对开关器件31的工作状态进行控制，从而提高了对电源进行保护的可靠性。并且通过这种方式控制开关器件31，还可以使开关电源3的保护范围为，控制器4支路的保护范围与检测支路和开关组件2组成的支路的保护范围中的最小值。

举例来说，若开关电源3的额定输出电压为5伏特(V)，由控制器4支路可实现的过压保护点为：5.4V，即当开关电源3的输出电压大于5.4V时，控制器4即可控制开关器件31断开；而由检测支路1和开关组件2可实现的过压保护点为5.2V，即当开关电源3的输出电压大于5.2V时，开关组件2即可控制开关器件31断开。从而，采用图1所示的电路进行过压保护时，可实现的过压保护点即为5.2V。

需要说明的是，控制器4的输入端与开关组件2的控制端可以分别连接不同的检测支路3，从而分别利用控制器4和开关组件2，实现对开关电源3的不同保护，比如，控制器4的输入端与开关电源3的输入端检测支路连接，开关组件2的控制端与开关电源3的输出端检测支路连接，从而实现对开关电源3的输入过压、欠压，输出过压、欠压等异常的保护。本申请实施例对此不作限定。

进一步地，具体实现时，如图1所示，该电路中，还可以包括：电阻5。

所述电阻5的一端与所述控制器4的输出端连接，所述电阻5的另一端与所述开关器件31的控制端及所述开关组件2的另一端连接。

具体的，通过在控制器4的输出端与开关器件31的控制端之间设置电阻5，不仅可以限制控制器4输出的驱动电流，保护开关器件31不被烧坏，而且可以实现控制器4与开关组件2的隔离。

需要说明的是，为了有效避免开关组件2中的信号对控制器4的影响，还可以在控制器4的输出端连接一个二极管，利用二极管的正向导通特性，避免与二极管阴极侧连接的开关组件2中的信号反灌至控制器4中。

并且，采用图1所示的保护电路，若开关组件2为三极管或者MOSFET，那么在开关电源3的异常消失后，由于开关组件2中漏电容的存在，开关组件2可能出现继续导通的状态，此时即可控制开关电源3保持不工作状态，直至开关组件2中的漏电容中的电压将为零后，若开关电源3的仍未出现异常，则开关器件31即可在控制器4的控制下，回复正常工作状态，从而有效避免了开关电源3在异常-正常状态频繁切换时，开关器件31的工作状态的频繁切换，提高了电路的可靠性和稳定性。

本申请实施例提供的开关电源保护电路，通过利用检测支路对开关电源的待检测端进行检测，并根据检测情况，通过开关组件控制开关电源中开关器件的工作状态，进而控制开关电源的工作状态，电路结构简单、可靠、成本低，且可对开关电源的各种工作状态保护参数进行灵活调节，提高了开关电源保护的灵活性。

下面结合图2，以开关电源的拓扑中带变压器为例，对本申请提供的开关电源保护电路进行进一步说明。

图2为本申请另一个实施例的开关电源保护电路的结构示意图。

如图2所示，该开关电源3中，包括：变压器32、整流管33(图中以二极管表示)及滤波组件34。

其中，所述变压器32原边的一端与正输入电压连接，所述变压器32原边的另一端与所述开关器件31的一端连接；

所述开关器件31的另一端接地；

所述变压器副边32的一端与所述整流管33的一端连接，所述整流管33的另一端与所述滤波组件34的一个输入端连接；

所述滤波组件34的另一个输入端与所述变压器32副边的另一端及地连接。

可以理解的是，实际使用时，图中变压器32可以根据需要，设置同名端的位置，从而使该开关电源3可以分别形成正激电路或反激电路。

其中，图中的整流管33，也可以根据需要选择可控器件，本实施例对此不作限定。另外，图中的滤波组件34，由滤波电感和滤波电容组成，用于进行储能滤波。

需要说明的是，该开关电源3中，还可以根据需要，包括其他的电子器件，比如续流二极管(图中未示出)，用于在变压器副边无能量输出时，为滤波电感和滤波电容中的能量，提供续流通路。

另外，由于开关器件31交替工作在导通、关断状态时，当开关管关断时，变压器处于“空载”状态，其中存储的磁能将被累积到下一个周期，直至电感磁饱和，使开关器件31烧毁，此时，可以在变压器32的原边设置复位电路(图中未示出)，以用来泄放多余磁能。复位电路的结构可以根据需要选择，比如可以通过在变压器32中绕组复位绕组，并与二极管连接以构成复位电路，或者，也可以通过在变压器32的原边并联由电阻、二极管和电容组成的复位电路，本申请实施例对此不作限定。

具体工作时，若如图2所示，检测支路1的输入端与所述开关电源3的输出端连接，即检测支路1用于检测开关电源3的输出电压是否异常。那么当开关电源3的输出电压正常时，检测支路1输出低电平信号，开关组件2(图中以三极管为例示意)关闭，从而开关器件31在控制器4的控制下，周期性交替工作在导通、关断状态，从而将输入电压进行变换处理。当开关电源3的输出电压异常时(过压或欠压)，检测支路1输出高电平信号，开关组件2导通，将开关电源3中的开关器件31的栅极电平拉为低电平，从而将开关器件31关断，关断开关电源3，实现了过压或欠压保护。

需要说明的是，本申请图2中的开关器件31和开关组件2，都是以NPN型三极管为例进行的示意，从而该电路的工作过程如上所述。若开关器件31或开关组件32不是NPN型三极管，那么电路的工作原理及控制逻辑，需要根据开关器件31、开关组件32的类型进行更改。

进一步地，由于开关电源3中包括变压器32，从而使得开关电源3中的输出端与输入端可以处于不共地的状态，从而当检测支路1用于对开关电源3的输出进行检测，并通过开关组件2，对原边的开关器件31进行控制时，还可以在电路中加入隔离支路6。

其中，如图2所示，隔离支路6输入端与所述检测支路1的输出端连接，所述隔离支路6的输出端与所述开关组件2的控制端连接。

需要说明的是，隔离支路6也可以设置在检测支路1与开关电源3的输出端之间，只需将开关电源3中变压器的原边和副边隔离开即可。且，隔离支路6可以根据需要选择光耦、变压器等任意器件组成，本实施例对此不作限定。

在本申请再一种可能的实现形式中，开关电源3可能为交流-直流电源。即开关电源3的结构，可能如图3所示。图3为本申请另一个实施例的开关电源保护电路的结构示意图。

如图3所示，开关电源3中，还包括：硅桥36及高压电容37。

其中，所述硅桥36的输入端，用于与输入电压连接，所述硅桥36的正输出端与所述高压电容37的一端及所述变压器32原边的一端连接；

所述硅桥36的负输出端，与所述高压电容37的另一端及地连接。

具体的，输入的交流电首先经过硅桥36整流后，变成直流电，然后再由高压电容37滤波处理后，再由变压器32和开关器件31进行变换处理，变换成其他等级的直流电。

此时，如图3所示，若检测支路1的输入端与硅桥36的输入端连接，即若检测支路1用于检测开关电源的输入电压是否异常，那么该电路可以如图3所示的形式实现。

具体的，当开关电源3的输入端电压正常时，检测支路1输出电平为低电平，从而开关组件2关断，开关器件31在控制器4的控制下，周期性的交替工作在导通、关断状态，从而将硅桥输出的直流电压，变换为其他等级的直流电压输出给负载。当开关电源3的输入端电压异常时，检测支路1经隔离支路6输出电平为高电平，控制开关组件2导通，从而将开关器件31的基极电平拉为零，控制开关器件31关断，从而使开关电源3停止工作，保护了开关电源3中的器件，不被输入的异常电压损坏。

需要说明的是，本申请实施例中的隔离支路6除用作电压隔离外，还可以根据控制逻辑需要，实现电平变换，比如由检测支路1输出的电平为高电平，经过隔离支路6处理后，变为低电平，或者，由测支路1输出的电平为低电平，经过隔离支路6处理后，变为高电平，以实现开关组件2在检测支路1确定开关电源3的输入或输出状态处于正常状态时，不参与控制开关器件31的工作状态，当开关电源3的输入或输出状态处于正常状态时，及时控制开关器件31关断，从而使开关电源3停止工作，从而保护开关电源3中的器件不被损坏，且保证了后级用电设备的安全。

需要说明的是，还可以根据需要，将开关组件2直接设置在开关电源3的主电路中的合适位置，当开关电源3处于正常状态时，开关组件2处于导通状态，当开关电源3出现异常时，直接控制开关组件2断开，从而将开关电源3及时断开，以保护开关电源3中的器件及后级用电设备不被损坏。

本申请实施例提供的开关电源保护电路，通过利用检测支路对电源的待检测端进行检测，并根据检测情况，通过开关组件控制开关电源中开关器件的工作状态，进而控制开关电源的工作状态。电路结构简单、可靠、成本低，提高了开关电源的可靠性，且可对开关电源的各种工作状态保护参数进行灵活调节，提高了开关电源保护的灵活性。

为了实现上述实施例，本申请还提出一种电压转换设备。

图4为本申请一个实施例的电压转换设备的结构示意图。

如图4所示，该电压转换设备40包括开关电源3及开关电源保护电路41。

其中，所述开关电源保护电路41的结构及工作原理可参照上述各实施例的详细描述，此处不再赘述。

本申请实施例提供的电压转换设备，开关电源保护电路中，通过利用检测支路对电源的待检测端进行检测，并根据检测情况，通过开关组件控制开关电源中开关器件的工作状态，进而控制开关电源的工作状态。电路结构简单、可靠、成本低，提高了开关电源的可靠性，且可对开关电源的各种工作状态保护参数进行灵活调节，提高了开关电源保护的灵活性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“面积”、“宽度”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的M个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。