自锁式输出过压保护电路及电压输出系统的制作方法

本发明涉及电压输出系统领域，特别是涉及一种自锁式输出过压保护电路及电压输出系统。

背景技术：

反激式(flyback)变压器又称单端反激式或“buck-boost”转换器。因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量故而得名。反激式变换器以其电路结构简单，成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱。反激式变压器适合小功率电源以及各种电源适配器。但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计，因为输入电压范围宽，特别是在低输入电压，满负载条件下变压器会工作在连续电流模式，而在高输入电压，轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式。

然而，传统的反激+pfc+llc电路架构中，pfcvcc和llcvcc是通过反激电路的vcc供电的，原来llc变压器的vcc绕组将不使用，llc电路的vcc过压保护功能就没有了，造成llc电源输出电压过压保护时电压值太高，烧坏后端电路元件，严重时还将烧坏电路板，降低电源电路的稳定性和可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种自锁式输出过压保护电路及电压输出系统，当出现输入端电压过高的时候，则可以启动过压保护功能，避免烧坏后端连接的电子元器件，避免出现因电压过高烧坏电路板的问题，同时提高电源电路的稳定性和可靠性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种自锁式输出过压保护电路，包括：第一输入单元、第二输入单元、采样单元、分压单元、滤波单元、自锁式开关单元及控制单元，所述第一输入单元的输入端用于输入第一电压，所述第一输入单元的输出端与所述采样单元的输入端电连接，所述第二输入单元的输入端用于输入第二电压，所述第二输入单元的输出端与所述采样单元的输入端电连接，所述采样单元的输出端与所述分压单元的输入端电连接，所述分压单元的输出端与所述滤波单元的输出端电连接，所述滤波单元的输出端与所述自锁式开关单元的输入端电连接，所述自锁式开关单元的输出端与所述控制单元的输入端电连接，所述控制单元的输出端用于控制电源的关断或导通。

在其中一个实施例中，所述第一输入单元包括稳压管zd1、稳压管zd2、稳压管zd3及二极管d3，所述稳压管zd1的阴极与所述第一电压电连接，所述稳压管zd1的阳极串联连接所述稳压管zd2、所述稳压管zd3和所述二极管d3后与所述采样单元的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述第二输入单元包括稳压管zd4和二极管d2，所述稳压管zd4的阴极与所述第二电压电连接，所述稳压管zd4的阳极与所述二极管d2的阳极电连接，所述二极管d2的阴极与所述采样单元的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述采样单元包括电阻r3和电容c2，所述电阻r3的第一端分别与所述第一输入单元和所述第二输入单元电连接，所述电阻r3的第二端与所述电容c2的第一端电连接，所述电容c2的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述分压单元包括二极管d1及电阻r2，所述二极管d1的阳极与所述电阻r3的第二端电连接，所述二极管d1的阴极与所述电阻r2的第一端电连接，所述电阻r2的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述滤波单元包括一电容c1，所述电容c1的第一端分别与所述自锁式开关单元的输入端和所述分压单元的输出端电连接，所述电容c1的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述自锁式开关单元包括三极管q1和三极管q2，所述三极管q1的基极与所述二极管d1的阴极电连接，所述三极管q1的集电极与所述三极管q2的基极电连接，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q2的发射极与所述控制单元的输入端电连接，所述三极管q2的集电极与所述二极管d1的阴极电连接。

在其中一个实施例中，所述自锁式开关单元还包括电阻r1，所述电阻r1的一端与所述三极管q2的基极电连接，所述电阻r1的另一端与所述三极管q2的发射极电连接。

在其中一个实施例中，所述控制单元包括光电耦合器及三极管q7，所述光电耦合器的次级与所述自锁式开关单元的输出端电连接，所述光电耦合器的初级与所述三极管q7的基极电连接，所述三极管q7的发射极用于输出电压信号。

一种电压输出系统，包括以上任意一项所述的自锁式输出过压保护电路。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种自锁式输出过压保护电路及电压输出系统，通过设置采样单元、分压单元、滤波单元和自锁式开关单元，当采样单元采集到的电压过高的时候，则通过分压单元和滤波单元给所述自锁式开关单元导通信号，从而拉低控制单元的供电信号，进而使得控制单元中的光电耦合器截止，进而导致控制单元不工作，并使得整个电压输出系统不工作。当出现输入端电压过高的时候，则可以启动过压保护功能，避免烧坏后端连接的电子元器件，避免出现因电压过高烧坏电路板的问题，同时提高电源电路的稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施方式的自锁式输出过压保护电路的功能模块图；

图2为图1所示的自锁式输出过压保护电路的电路图；

图3为本发明一实施方式的电压输出系统的电路图；

图4为图3所示的电压输出系统的开机延时电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

原电路没有过压保护功能，当某种原因造成输出过压时，输出电压值会上升到很高，这样容易烧坏后端电路上的元件，为了保护后端电路元件不因为电源过压而烧坏，故增加本输出过压保护自锁电路，增加输出过压保护自锁电路后，可以将输出电压过压范围控制在允许的范围内。本申请主要解决电源输出过压时电源不保护，输出过压电压值太高烧坏后端电路元件，增加此电路后可以解决输出过压保护问题。

请参阅图1，一种自锁式输出过压保护电路，包括：第一输入单元100、第二输入单元200、采样单元300、分压单元400、滤波单元500、自锁式开关单元600及控制单元700，所述第一输入单元的输入端用于输入第一电压，所述第一输入单元的输出端与所述采样单元的输入端电连接，所述第二输入单元的输入端用于输入第二电压，所述第二输入单元的输出端与所述采样单元的输入端电连接，所述采样单元的输出端与所述分压单元的输入端电连接，所述分压单元的输出端与所述滤波单元的输出端电连接，所述滤波单元的输出端与所述自锁式开关单元的输入端电连接，所述自锁式开关单元的输出端与所述控制单元的输入端电连接，所述控制单元的输出端用于控制电源的关断或导通。

需要说明的是，所述第一输入单元100用于获取hvcc的电压，所述第二输入单元200用于获取vpwr的电压；所述采样单元300用于采用两个输入单元的电压；所述分压单元400对采用单元输入的电压进行分压；所述滤波单元500用于实现输入电压的滤波效果；所述自锁式开关单元600用于实现过压保护；所述控制单元700用于控制整个电路，并且接受过压保护信号，进而截断电压的输出。如此，通过设置采样单元、分压单元、滤波单元和自锁式开关单元，当采样单元采集到的电压过高的时候，则通过分压单元和滤波单元给所述自锁式开关单元导通信号，从而拉低控制单元的供电信号，进而使得控制单元中的光电耦合器截止，进而导致控制单元不工作，并使得整个电压输出系统不工作。

需要说明的是，请参阅图2，所述第一输入单元包括稳压管zd1、稳压管zd2、稳压管zd3及二极管d3，所述稳压管zd1的阴极与所述第一电压电连接，所述稳压管zd1的阳极串联连接所述稳压管zd2、所述稳压管zd3和所述二极管d3后与所述采样单元的输入端电连接。如此，通过设置多个稳压管，可以对hvcc的高电压实现初步的分压，并还可以保证输入的电压更稳定。

请参阅图2，所述第二输入单元包括稳压管zd4和二极管d2，所述稳压管zd4的阴极与所述第二电压电连接，所述稳压管zd4的阳极与所述二极管d2的阳极电连接，所述二极管d2的阴极与所述采样单元的输入端电连接。如此，通过设置多个稳压管，可以对vpwr的高电压实现初步的分压，并还可以保证输入的电压更稳定。

请参阅图2，所述采样单元包括电阻r3和电容c2，所述电阻r3的第一端分别与所述第一输入单元和所述第二输入单元电连接，所述电阻r3的第二端与所述电容c2的第一端电连接，所述电容c2的第二端接地。如此，通过设置电阻r3可以对两个输入电压进行采样，并可以叠加电压信号。

需要说明的是，请参阅图2，所述分压单元包括二极管d1及电阻r2，所述二极管d1的阳极与所述电阻r3的第二端电连接，所述二极管d1的阴极与所述电阻r2的第一端电连接，所述电阻r2的第二端接地。如此，通过设置二极管d1及电阻r2，二极管可以实现整流的效果，电阻r2和电阻r3可以组成分压，实现分压效果。

请参阅图2，所述滤波单元包括一电容c1，所述电容c1的第一端分别与所述自锁式开关单元的输入端和所述分压单元的输出端电连接，所述电容c1的第二端接地。如此，通过设置电容c1，可以实现滤波的效果。

请参阅图2，所述自锁式开关单元包括三极管q1和三极管q2，所述三极管q1的基极与所述二极管d1的阴极电连接，所述三极管q1的集电极与所述三极管q2的基极电连接，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q2的发射极与所述控制单元的输入端电连接，所述三极管q2的集电极与所述二极管d1的阴极电连接。如此，通过设置三极管q1和三极管q2，可以保证在过压的时候，可以实现自锁的效果，保证过压保护功能可以稳定地实现。

需要说明的是，请参阅图2，所述自锁式开关单元还包括电阻r1，所述电阻r1的一端与所述三极管q2的基极电连接，所述电阻r1的另一端与所述三极管q2的发射极电连接。

需要说明的是，所述控制单元包括光电耦合器及三极管q7，所述光电耦合器的次级与所述自锁式开关单元的输出端电连接，所述光电耦合器的初级与所述三极管q7的基极电连接，所述三极管q7的发射极用于输出电压信号。

工作过程：当某种原因造成llc电源输出过压保护时，+92v或+24v电压升高时，输出过压的+92v电压经稳压管zd1，稳压管zd2，稳压管zd3，二极管d3加到电阻r3上，使电阻r3两端电压升高，输出过压的+24v电压经稳压管zd4，二极管d2后，也加到电阻r3上，也使电阻r3两端电压升高，当电阻r3两端电压升高后，经二极管d1，电阻r2分压，电容c1滤波后加到三极管q1的b极三极管q1的b极电压升高后，三极管q1的c极和e极导通，三极管q2的b极电压下降，三极管q2的c极和e极导通，将光电耦合器u4aic供电拉低，光电耦合器u4a截止不工作，光电耦合器u4b也截止工作，三极管q7的b极电压下降，三极管q7截止工作，pfcvcc和llcvcc停止供电，电源无输出，处于保护状态，从而达到过压保护的目的，过压保护值的大小，可以通过调整稳压管zd1，稳压管zd2，稳压管zd3，稳压管zd4的稳压值来实现，三极管q1，三极管q2组成一个自锁线路。

如此，需要说明的是，原电路没有过压保护功能，当某种原因造成输出过压时，输出电压值会上升到很高，这样容易烧坏后端电路上的元件，为了保护后端电路元件不因为电源过压而烧坏，故增加本输出过压保护自锁电路，增加输出过压保护自锁电路后，可以将输出电压过压范围控制在允许的范围内。将输出过压值控制在允许范围内，过压值可以根据实际需要调整。

请参阅图3，一种电压输出系统，包括以上任意一项所述的自锁式输出过压保护电路。可以理解，原有电源在低压开机瞬间，pfc电感会发出“哧”的一声，原因为电源在开机瞬间，pfcvcc和llcvcc同时供电，同时启动，在pfc电压还没有上升到正常范围内时，llc电源上电启动，此时pfc电路负载很重，起机功率很大，pfc电感会发出“哧”的一声，产生了较大的噪声，同时也给电路带来的较大的负载，久而久之，将降低电源电路的稳定性。因此，一实施方式中，所述电压输出系统还包括开机延时电路，所述开机延时电路与所述自锁式输出过压保护电路电连接。

可以理解，本电路系统的目的是要延迟llcvcc供电，让pfc电路先工作正常后，llc电路再开机工作，这样起机电源pfc电感就不会发出“哧”的一声，开机异音消除，问题得以改善。

一种开机延时电路，包括：第一分压单元、延时单元、延时启动开关、第二分压单元及导通开关单元，所述第一分压单元的采集端用于与外部线性稳压器的输出端电连接，所述第一分压单元的输出端与所述延时单元的输入端电连接，所述延时单元的输出端与所述延时启动开关的输入端电连接，所述延时启动开关的输出端与所述第二分压单元的输入端电连接，所述第二分压单元的输出端与所述导通开关单元的输入端电连接，所述导通开关单元的输出端用于与外部llc电路的vcc电连接。需要说明的是，所述第一分压单元用于取样并对输入电压进行分压；所述延时单元用于实现延时启动的效果；所述延时启动开关用于实现延时的导通；所述第二分压单元用于实现导通的分压，并输入电压信号至导通开关单元中；所述导通开关单元导通后用于给llc电路的vcc进行供电。

如此，通过设置延时单元、延时启动开关及导通开关单元，当延时单元接收到外部的输入电压的时候，对其自身的电容进行充电，从而使得延时启动开关中电压无法一下达到导通电压，随着充电的完成，电压随即升高后导通延时启动开关，进而也使得导通开关单元实现导通状态，最终实现了延时启动的效果，从而可以使得起机电源pfc电感不会发出“哧”声响，避免在电源启动的时候发出噪声，消除开机异音，降低启动时出现的负载，并且提高电源电路的稳定性。

需要说明的是，请参阅图4，所述第一分压单元包括电阻r114和电阻r112，所述电阻r112的第一端与所述外部线性稳压器的输出端电连接，所述电阻r112的第二端与所述电阻r114的第一端电连接，所述电阻r114的第二端接地。如此，通过设置电阻r114和电阻r112，可以实现分压的效果。

请参阅图4，所述延时单元包括电容c386和电容c384，所述电容c386的第一端与所述第一分压单元的输出端电连接，所述电容c386的第二端接地，所述电容c384的两端分别与所述电容c386的两端并联连接。如此，通过设置电容c386和电容c384，当在启动的过程中，需要对电容c386和电容c384进行充电，此时，使得延时开关单元的三极管不能及时的导通，当电容c386和电容c384充电后，才能导通延时开关单元中的三极管，从而实现延时启动的效果，保证不会出现“哧”的声响。

需要说明的是，所述延时启动开关包括第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述延时单元输出端电连接，所述第一开关管的第一端与所述第二分压单元电连接，所述第一开关管的第二端接地。在本实施中，所述第一开关管为三极管q14，所述三极管q14的基极与所述延时单元输出端电连接，所述三极管q14的集电极与所述第二分压单元的输入端电连接，所述三极管q14的发射极接地。

需要说明的是，请参阅图4，所述第二分压单元包括电阻r115和电阻r117，所述电阻r115的第一端与所述第一开关管的第一端电连接，所述电阻r115的第二端分别与所述电阻r117的第一端和所述导通开关单元的一输入端电连接，所述电阻r117的第二端与所述导通开关单元的另一输入端电连接。

需要说明的是，所述导通开关单元包括第二开关管，所述第二开关管的控制端与所述第二分压单元的输出端电连接，所述第二开关管的第一端与所述第一分压单元的输入端电连接，所述第二开关管的第二端用于输出电压。在本实施例中，所述第二开关管为三极管q13，所述三极管q13的基极与所述第二分压单元的输出端电连接，所述三极管q13的发射极与所述第一分压单元的输入端电连接，所述三极管q13的集电极与所述外部llc电路的vcc电连接。

需要说明的是，请参阅图4，所述导通开关单元还包括电容c38，所述电容c38的第一端与所述三极管q13的基极电连接，所述电容c38的第二端接地。

工作时：

从外部的输入电压由三极管q7的e极线性稳压出来一个稳定的16.5v左右pfcvcc电压，经电阻r114和电阻r112分压后加到三极管q14的b极，对三极管q14的b极上的电容c386和电容c384充电，电容c386和电容c384充电的目的是要延迟三极管q14导通，需要延时多长时间，则调整电容c386、电容c384、电阻r114和电阻r112的值来决定，当电容c386和电容c384充电后，三极管q14的b极电压上升，三极管q14的c极和e极导通，三极管q14的e极电压下降，将电阻r115和电阻r117分压后的电压拉低，三极管q13的b极电压也会下降，当三极管q13的b极电压下降到一定数值时，三极管q13导通，导通后给llcvcc供电，这样延时电路，到达延迟llcvcc供电目的。

如此，在原有电路上，pfcvcc和llcvcc是同时供电的，电源在低压开机时瞬间会有“哧”的一声，申请本电路目的是要延迟llcvcc供电，让pfc电路先工作，pfc电路工作正常后，llc电路再工作。现有电源电路pfcvcc和llcvcc是同时供电的，会出现电源低压起机时pfc电感发出“哧”的一声，而本申请的延迟llcvcc供电后，开机瞬间就没有异音发出。

通过设置延时单元、延时启动开关及导通开关单元，当延时单元接收到外部的输入电压的时候，对其自身的电容进行充电，从而使得延时启动开关中电压无法一下达到导通电压，随着充电的完成，电压随即升高后导通延时启动开关，进而也使得导通开关单元实现导通状态，最终实现了延时启动的效果，从而可以使得起机电源pfc电感不会发出“哧”声响，避免在电源启动的时候发出噪声，消除开机异音，降低启动时出现的负载，并且提高电源电路的稳定性。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种自锁式输出过压保护电路及电压输出系统，通过设置采样单元、分压单元、滤波单元和自锁式开关单元，当采样单元采集到的电压过高的时候，则通过分压单元和滤波单元给所述自锁式开关单元导通信号，从而拉低控制单元的供电信号，进而使得控制单元中的光电耦合器截止，进而导致控制单元不工作，并使得整个电压输出系统不工作。当出现输入端电压过高的时候，则可以启动过压保护功能，避免烧坏后端连接的电子元器件，避免出现因电压过高烧坏电路板的问题，同时提高电源电路的稳定性和可靠性。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。