一种用于开关电源的输出电压过压保护电路及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于开关电源的输出电压过压保护电路及系统，包括：输入端通过分压电阻耦合于电路电源正极的电压电流转换模块；第一输入端耦合于所述电压电流转换模块输出端，第二输入端用于接收负载电路反馈信号的输出电压计算模块；第一输入端用于接收所述输出电压计算模块输送来的输出电压，第二输入端用于耦合基准电压的电压比较模块；所述电压比较模块的输出端输出控制信号，用于控制切断/开启开关电源供电。本发明有助于减小产品的体积。
【专利说明】
一种用于开关电源的输出电压过压保护电路及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及过压保护技术领域，特别是涉及一种用于开关电源的输出电压过压保 护电路及系统。
【背景技术】
[0002] 输出过压保护(Over Power Protection,0VP)是开关电源必须具备的一种基本功 能，旨在当输出开路或者其它异常情况下，保护输出电压不至于上升的太高而烧坏与输出 端相连接的电解电容或者其它器件。过压保护功能的首要任务就是，先要能检测出输出电 压，然后当输出电压大于设定值时，系统就处于保护状态，限制输出电压的进一步升高。限 制的方式主要是使开关电源停振，当输出电压满足一定条件才重新开始工作。
[0003] 现有的开关电源的输出电压保护电路，需要额外的绕组和电阻来检测输出电压， 因而使系统的复杂度、成本、体积都有所上升。这对于很多体积和成本敏感的应用望而生 畏，比如LED照明。LED灯珠颗粒的价格近年来由于产能充足和技术壁皇的攻克而不断下降。 驱动电路所占的成本比例不断上升，这就要求驱动电路必须把成本做下去，才能与目前的 LED照明匹配。因此，带副绕组的方案越来越受到摈弃。另一方面，LED照明很多领域要求电 源的体积要非常小，比如球泡灯、射灯等，由于灯头体积非常小，驱动电源要能放进去就必 须做的非常简单，体积要非常小。
[0004] 即现有技术中，不管是隔离变换器类型或者是降压拓扑结构的类型，都需要到变 压器，及其包含的体积硕大的绕组，这显然不符合本领域技术发展的需求。
[0005]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、 完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
【背景技术】部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
【发明内容】
[0006] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种有助于减小 产品体积的用于开关电源的输出电压过压保护电路及系统。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种用于开关电源的输出电压过压保护电路，包 括：
[0008] 输入端通过分压电阻耦合于电路电源正极的电压电流转换模块；
[0009 ]第一输入端親合于所述电压电流转换模块输出端，第二输入端用于接收负载电路 反馈信号的输出电压计算模块；
[0010] 第一输入端用于接收所述输出电压计算模块输送来的输出电压，第二输入端用于 耦合基准电压的电压比较模块；
[0011] 所述电压比较模块的输出端输出控制信号，用于控制切断/开启开关电源供电。
[0012] 进一步的，所述输出电压计算模块包括一供电电源、电荷均衡节点、滤波器、积分 电容、受控电流源和电压电流转换器；
[0013]所述电荷均衡节点的一端通过受所述负载反馈信号控制的第一开关耦合于所述 电压电流转换模块的输出端，同时，通过受所述负载电路反馈信号控制的第二开关耦合于 所述受控电流源的输入端，所述受控电流源的输出端接地，所述电路电源通过所述电压电 流转换器耦合于所述第一开关的输入端；
[0014]所述电荷均衡节点的另一端通过所述滤波器耦合到所述输出电压计算模块的输 出立而；
[0015] 所述电荷均衡节点还通过一积分电容接地；
[0016] 所述输出电压计算模块的输出端通过所述电压电流转换器耦合于所述受控电流 源的输入端，同时，耦合于所述电压比较模块的输入端；
[0017] 所述负载电路反馈信号电平为1时，所述第一开关导通;所述负载电路反馈信号电 平为1或〇时，所述第二开关导通。这是一个负反馈系统，电流源1110、受控电流源1210、第一 开关S0、第二开关S1，积分电容C0、滤波器21以及电压电流转换器22,其中，I 110是输入电 压的分压经过电压电流转换模块110后产生的电流源，第一开关S0受Ton的控制，Ton为'1' 时，为电感电流充电周期，开关S0导通，对C0充电；1210是受控电流源，受积分电容C0的平均 电压的控制，当电荷均衡节点(C0MP节点）电压高时，1210电流也增大，经过第二开关S1的控 制后，对C0MP节点的下拉作用也增大，从而使C0MP电压下降，最后形成一个平衡，C0MP节点 平衡，意味着充点电荷与放点电荷平衡;这使得输出电压的计算得到了电路基础，输出电压 计算将直接影响到过压保护动作是否执行，即本方案是实现负载电路电压测量计算的保 证，进而影响过压保护动作执行的重要电路。
[0018] 进一步的，所述受控电流源包括输入端耦合于所述第二开关、输出端接地的第三 M0S 管；
[0019] 所述电压电流转换器包括输入端耦合于所述供电电源的第二M0S管；
[0020] 输入端耦合于所述第二M0S管输出端的第五M0S管；
[0021] 一端耦合于所述第五M0S管输出端、另一端接地的转换电阻；
[0022]输入端耦合于所述供电电源、控制端耦合于所述第二M0S管控制端的第六M0S管； [0023]输入端親合于所述第六M0S管输出端、控制端親合于所述第三M0S管的控制端的第 四M0S管；
[0024]所述第二M0S管的控制端和输出端通过导线耦合，所述第四M0S管的控制端和输入 端通过导线耦合。TON控制第一开关导通时，对积分电容充电，则电荷均衡节点C0MP处电压 升高，这使得滤波器电压升高，滤波器电压升高，则电压电流转换器的电流也升高，致使 1210处的电流升高，使得第二开关处对电荷均衡节点的下拉作用增强，强行拉低C0MP处的 电压，使得该电路处于一个电荷平衡状态，并以此反应为输出电压，使得输出电压的计算稳 定而精确，对提尚过压保护功能有好处。
[0025] 进一步的，所述输出电压计算模块还包括输入端耦合于所述供电电源的第七M0S 管；
[0026] 所述第七M0S管的控制端耦合于所述第二M0S管的输出端；
[0027] 所述输出电压计算模块的输出端耦合于所述第七M0S管的输出端；
[0028] -端耦合于所述输出电压计算模块的输出端，另一端接地的第二电阻；
[0029] 所述电压比较模块的第一输入端耦合于所述第七M0S管和第二电阻之间，用于接 收所述输出电压计算模块输送来的输出电压；
[0030] 所述电压比较模块将所述输出电压同第二输入端接收的基准电压进行比较后，输 出控制信号，用于控制切断/开启开关电源供电。其中，该输出电压计算模块的输出端，即图 中所示的V0还可以直接耦合于所述第五M0S管的控制端，这将使得该V0的电压相当于C0MP 处的电压，达到输出电压输出的目的，当然，无论直接连接与否，Vcomp和Vo都是相关的，可 以互相反应求取，将该输出电压输出到电压比较模块进行是否过压判断后，即可根据判断 结果决定是否进行过压保护操作。
[0031] 进一步的，所述电压比较模块包括控制端耦合于所述输出电压计算模块输出端的 第八M0S管；
[0032] 输入端親合于所述供电电源、输出端親合于所述第八M0S管输入端的第十二M0S 管；
[0033] 输入端耦合于所述基准电压的第九M0S管；
[0034] 输入端親合于所述供电电源、输出端親合于所述第九M0S管输入端、控制端親合于 所述第十二M0S管控制端的第^ M0S管；
[0035]输入端分别耦合于所述第八M0S管和第九M0S管输出端、输出端接地的第十M0S管； [0036]输入端親合于所述供电电源、控制端親合于所述第十二M0S管输出端的第十三M0S 管；
[0037]输入端親合于所述第十三M0S管输出端，控制端親合于所述第十M0S管控制端、输 出端接地的第十四M0S管；
[0038]所述电压比较模块的输出端位于所述第十三M0S管和第十四M0S管之间。
[0039] 进一步的，所述滤波器包括一滤波电阻和滤波电容；
[0040] 所述滤波电阻的一端耦合于所述电荷均衡节点，另一端耦合于所述第五M0S管的 控制端，同时通过所述滤波电容接地。电压比较模块根据输出电压计算模块输送来的输出 电压，与基准电压进行比较后，决定是否输出控制信号，以控制切断/开启负载电路的供电。
[0041] 进一步的，所述电压电流转换模块包括控制端通过所述分压电阻耦合于所述电路 电源正极的第十七M0S管；
[0042] 一端耦合与所述第十七M0S管输出端、另一端接地的第三电阻；
[0043]输入端親合于所述供电电源、输出端親合于所述第十七M0S管输入端的第十六M0S 管，所述第十六M0S管的控制端和输出端通过导线耦合；
[0044] 所述电压电流转换模块还包括输入端耦合于所述供电电源、控制端耦合于所述第 十六M0S管的控制端、输出端通过親合于所述第一开关输入端的第十五M0S管。通过第十七 M0S管、第十六M0S管和第十五M0S管，以及第三电阻的配合，将输入电压转换为电流，并输送 到输出电压计算模块进行计算，在该模块中，无需绕组等即可完成输出电压的测量，大大的 减小了产品的体积，使得应用本发明的产品更具竞争力。
[0045] 本发明还提供了一种输出电压过压保护系统，包括本发明公开的任一所述的一种 输出电压过压保护电路，以及输入端耦合于所述电路电源输入端的负载电路；
[0046] 所述负载电路的输出端通过一开关管耦合于所述电路电源负极，同时，接地；
[0047] 所述电压比较模块的输出端通过一 RS触发器耦合于所述开关管的控制端；
[0048] 所述输出电压计算模块的第二输入端耦合于所述开关管的控制端，用于采集所述 负载反馈信号；
[0049] 所述电路电源正极和负极之间还串联有分压电阻和第二分压电阻，所述电压电流 转换模块的输入端耦合于所述分压电阻和第二分压电阻之间。本发明的方案，不需要额外 电感绕组，结构非常简单，成本也低。另外，由于输入信号VIN是固定的DC信号，它的分压，或 者转化的电流信号，都是一个DC信号，因此，工作稳定，不存在噪声干扰的问题。
[0050] 本发明还提供了一种输出电压过压保护系统，包括本发明公开的任一所述的一种 输出电压过压保护电路，以及输入端耦合于所述电路电源输入端的负载电路；
[0051] 所述负载电路的输出端通过一开关管接地；
[0052]所述电压比较模块的输出端通过一 RS触发器耦合于所述开关管的控制端；
[0053]所述输出电压计算模块的第二输入端耦合于所述开关管的控制端，用于采集负载 反馈信号；
[0054]所述电路电源正极通过所述分压电阻耦合于所述电压电流转换模块的输入端。 [0055]进一步的，所述电压电流转换模块包括控制端受所述分压电阻的电压控制的第十 七M0S管；
[0056]输入端通过所述分压电阻耦合于电路电源正极，控制端耦合于所述第十七M0S管 的控制端、输出端接地的第十八M0S管；
[0057] 输出端親合于所述第十七M0S管输入端的第十六M0S管；
[0058] 所述第十六M0S管的输入端親合于所述供电电源，所述第十六M0S管的控制端和输 出端通过导线耦合；
[0059]所述电压电流转换模块还包括控制端耦合于所述第十六M0S管的控制端、输入端 親合于所述供电电源、输出端通过親合于所述第一开关输入端的第十五M0S管。
[0060] 进一步的，所述负载电路包括一端耦合于所述电路电源正极，另一端耦合于所述 开关管输入端的负载电容；
[0061] 并联在所述负载电容两端的负载电阻；
[0062]正极耦合于所述开关管输入端、负极耦合于所述电路电源正极的负载二极管；
[0063] -端耦合于所述负载电容和负载电阻，另一端耦合于所述开关管输入端的负载电 感。
[0064] 本发明的有益效果是:本发明由于设置了电压电流转换模块，用于将输入的电压 信号转换成电流信号，然后将电流信号输送到输出电压计算模块用于计算输出电压，然后 再通过电压比较器与基准电压或者说阈值电压进行比较，来决定是否切断开关电源的供 电，以保护电路与系统不至于因为电压过高而烧坏；由于电压电流模块的存在，本发明的过 压保护电路不再需要常规的绕组，如此由于可以用于构成电压电流转换模块的M0S管和电 阻等器件都可以进行集成，因而极大的减小了产品的体积，而生产成本也有所降低。
[0065] 参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原 理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权 利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
[0066] 针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多 个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0067] 应该强调，术语"包括/包含"在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并 不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
【附图说明】
[0068] 所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部 分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下 面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创 造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0069] 图1是本发明现有技术中开关电源的降压拓扑结构示意图；
[0070] 图2是本发明现有技术中的隔离变换器的结构示意图；
[0071] 图3是本发明实施例的输出电压过压保护电路中的输出电压计算模块的示意图；
[0072] 图4是本发明实施例的输出电压过压保护电路的具体电路图；
[0073] 图5是本发明实施例的输出电压过压保护电路的示意图；
[0074]图6本发明实施例三的输出电压过压保护系统的示意图；
[0075]图7本发明实施例三的输出电压过压保护电路的具体电路图。
【具体实施方式】
[0076]为了更好地理解本发明，在此介绍部分现有技术：
[0077] 如图1所示，是开关电源中的降压拓扑结构(BUCK)。二极管10,变压器11和17,以及 开关控制器14组成了降压开关变换器的基本要素。12是滤波电容，13是负载。当负载13出现 开路时，输出电压将不断升高，直至接近输入电压。而电容12的最高耐压可能远小于输入电 压，因此而损坏电容12,甚至出现爆炸，大大影响安全应用。现有的各种方案中，通常增加绕 组17和电阻15，16来进行过压保护。
[0078] 初级绕组11和次级绕组17的同名端如图1所示。当控制器14的内部开关管导通时， D端与S端连通，呈现出很小的导通阻抗。初级绕组11两端被正偏(定义:绕组11两端电压为 从输出电压负端到D端的电压），电感11的电流逐渐增大。因为此时绕组17的同名端是正电 压，电阻15，16的分压VIN就是负电压。该VIN与输出电压成线性关系，完全反应了输出电压， 如此，当：
时，即发生过压，触发控制器的过压保护。
[0079] 另外，如图2所示的隔离变换器的构(flyback)，也用到类似的技术来实现过压保 护。原理与降压结构大致类似，也一样是靠额外的电感绕组和电阻分压来检测输出电压，以 实现过压保护功能。
[0080] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请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 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0081] 实施例一：
[0082] 图3是本发明一种用于开关电源的输出电压过压保护电路的示意图，参见图3,一 种用于开关电源的输出电压过压保护电路，包括：
[0083] 输入端VIN通过分压电阻R10耦合于电路电源正极V的电压电流转换模块110;
[0084] 第一输入端親合于电压电流转换模块110输出端，第二输入端用于接收负载电路 反馈信号的输出电压计算模块111;
[0085] 第一输入端用于接收输出电压计算模块111输送来的输出电压Vo,第二输入端用 于耦合基准电压VREF的电压比较模块112;
[0086]电压比较模块112的输出端输出控制信号0VP，用于控制切断/开启负载电路100供 电。
[0087] 本发明的有益效果是:本发明由于设置了电压电流转换模块，用于将输入的电压 信号转换成电流信号，然后将电流信号输送到输出电压计算模块用于计算输出电压，然后 再通过电压比较器与基准电压或者说阈值电压进行比较，来决定是否切断开关电源的供 电，以保护电路与系统不至于因为电压过高而烧坏，以图为例，在具体实施时，当输出电压 Vo>VREF时，电压比较器112输出高电平信号'1'，该信号通过RS触发器去关闭开关管，从而 起到保护作用；由于电压电流模块的存在，本发明的过压保护电路不再需要常规的绕组，如 此由于可以用于构成电压电流转换模块的M0S管和电阻等器件都可以进行集成，因而极大 的减小了产品的体积，而生产成本也有所降低。
[0088] 图3是本发明实施例的输出电压过压保护电路中的输出电压计算模块的示意图； 图4是本发明实施例的输出电压过压保护电路的具体电路图，参考图3和图4可知：
[0089] 本实施例优选的，输出电压计算模块111包括一供电电源Vcom、电荷均衡节点 C0MP、滤波器21、积分电容C0、受控电流源1210和电压电流转换器；
[0090] 电荷均衡节点C0MP的一端通过受负载反馈信号控制的第一开关S0耦合于电压电 流转换模块110的输出端，同时，通过受负载电路反馈信号控制的第二开关耦合于受控电流 源1210的输入端，受控电流源1210的输出端接地，电路电源通过电压电流转换模块耦合于 第一开关so的输入端；
[0091 ]电荷均衡节点C0MP的另一端通过滤波器21耦合到输出电压计算模块111的输出端 Vo；
[0092] 电荷均衡节点COMP还通过一积分电容C0接地；
[0093]输出电压计算模块111的输出端V0通过电压电流转换器22耦合于受控电流源1210 的输入端，同时，親合于电压比较模块112的输入端；
[0094]负载电路反馈信号电平为1时，第一开关导通;负载电路反馈信号电平为1或0时， 第二开关导通。这是一个负反馈系统，电流源1110、受控电流源1210、第一开关S0、第二开关 S1，积分电容C0、滤波器21以及电压电流转换器22,其中，I 110是输入电压VIN的分压经过 电压电流转换模块110后产生的电流源，第一开关S0受Ton的控制，Ton为' Γ时，为电感电流 充电周期，开关S0导通，对C0充电；1210是受控电流源，受积分电容C0的平均电压的控制，当 电荷均衡节点(C0MP节点）电压高时，1210电流也增大，经过第二开关S1的控制后，对C0MP节 点的下拉作用也增大，从而使C0MP电压下降，最后形成一个平衡，C0MP节点平衡，意味着充 点电荷与放点电荷平衡;这使得输出电压的计算得到了电路基础，输出电压计算将直接影 响到过压保护动作是否执行，即本方案是实现负载电路电压测量计算的保证，进而影响过 压保护动作执行的重要电路。
[0095]本实施例优选的，受控电流源1210包括输入端耦合于第二开关S1、输出端接地的 第三MOS管M3;
[0096]电压电流转换器22包括输入端耦合于供电电源Vcom的第二M0S管M2;
[0097]输入端耦合于第二M0S管M2输出端的第五M0S管M5;
[0098] -端親合于第五M0S管M5输出端、另一端接地的转换电阻R0;
[00"] 输入端親合于供电电源Vcom、控制端親合于第二M0S管M2控制端的第六M0S管M6; [0100]输入端耦合于第六M0S管M6输出端、控制端耦合于第三M0S管M3的控制端的第四 M0S管M4;
[0101] 第二M0S管M2的控制端和输出端通过导线耦合，第四M0S管M4的控制端和输入端通 过导线耦合。TON控制第一开关导通时，对积分电容充电，则电荷均衡节点C0MP处电压升高， 这使得滤波器电压升高，滤波器电压升高，则电压电流转换器的电流也升高，致使1210处的 电流升高，使得第二开关处对电荷均衡节点的下拉作用增强，强行拉低C0MP处的电压，使得 该电路处于一个电荷平衡状态，并以此反应为输出电压，使得输出电压的计算稳定而精确， 对提高过压保护功能有好处。
[0102] 其中，111。X Τ〇η= 121。X (Ton+Toff);而
如果设 置R〇=R3;将前三个式代入第四个式子，可以得到：
[0103]
[0104] 而，通过不同的电路设置，可以得到输入电压Vin和输出电压Vo的关系式为：
[0105] *〇n ' -ott
1 ；
[0106] 比较可知，Vcomp电压是输出电压与一个常数的乘积，仅差了一个分压，即：
[0107]
J
[0108] 当Vcomp〉VREF时，即可计算出输出过压阈值：
[0109]
[0110] 调节R30与R10的值，就可以自由调节0VP的值。
[0111] 运用本方法，无需绕组，对于较小产品的体积，提高市场竞争力有极大帮助。
[0112] 本实施例优选的，输出电压计算模块111还包括输入端耦合于供电电源Vcom的第 七M0S管M7;
[0113] 第七M0S管M7的控制端耦合于第二M0S管M2的输出端；
[0114]输出电压计算模块111的输出端Vo耦合于第七M0S管M7的输出端；
[0115] -端耦合于输出电压计算模块111的输出端，另一端接地的第二电阻R2;
[0116] 电压比较模块112的第一输入端耦合于第七M0S管M7和第二电阻R2之间，用于接收 输出电压计算模块111输送来的输出电压Vo;
[0117] 电压比较模块112将输出电压Vo同第二输入端接收的基准电压VREF进行比较后， 输出控制信号OVP，用于控制切断/开启开关电源供电。其中，该输出电压计算模块111的输 出端，即图中所示的V0还可以直接耦合于第五M0S管M5的控制端，这将使得该V0的电压相当 于COMP处的电压，达到输出电压输出的目的，当然，无论直接连接与否，Vcomp和Vo都是相关 的，可以互相反应求取，将该输出电压输出到电压比较模块进行是否过压判断后，即可根据 判断结果决定是否进行过压保护操作。
[0118]本实施例优选的，电压比较模块112包括控制端耦合于输出电压计算模块111输出 端Vo的第八M0S管M8;
[0119]输入端親合于供电电源Vcom、输出端親合于第八M0S管M8输入端的第十二M0S管 M12；
[0120] 输入端耦合于基准电压VREF的第九M0S管M9;
[0121 ]输入端親合于供电电源Vcom、输出端親合于第九M0S管M9输入端、控制端親合于第 十二M0S管M12控制端的第^^一M0S管Mil;
[0122]输入端分别耦合于第八M0S管M8和第九M0S管M9输出端、输出端接地的第十M0S管 M10；
[0123]输入端親合于供电电源Vcom、控制端親合于第十二M0S管M12输出端的第十三M0S 管 Ml 3;
[0124]输入端親合于第十三M0S管M13输出端，控制端親合于第十M0S管M10控制端、输出 端接地的第十四M0S管M14;
[0125] 电压比较模块112的输出端位于第十三M0S管M13和第十四M0S管之间M14。
[0126] 本实施例优选的，滤波器21包括一滤波电阻R1和滤波电容C1;
[0127] 滤波电阻R1的一端耦合于电荷均衡节点C0MP，另一端耦合于第五M0S管M5的控制 端，同时通过滤波电容C1接地。电压比较模块根据输出电压计算模块输送来的输出电压，与 基准电压进行比较后，决定是否输出控制信号，以控制切断/开启负载电路的供电。
[0128] 本实施例优选的，电压电流转换模块110包括控制端通过分压电阻耦合于电路电 源V正极的第十七M0S管M17;
[0129] -端耦合与第十七M0S管M17输出端、另一端接地的第三电阻R3;
[0130]输入端親合于供电电源Vcom、输出端親合于第十七M0S管Ml 7输入端的第十六M0S 管組6，第十六祖)3管組6的控制端和输出端通过导线親合；
[0131 ]电压电流转换模块110还包括输入端親合于供电电源Vcom、控制端親合于第十六 M0S管M16的控制端、输出端通过親合于第一开关S0输入端的第十五M0S管M15。通过第十七 M0S管、第十六M0S管和第十五M0S管，以及第三电阻的配合，将输入电压转换为电流，并输送 到输出电压计算模块进行计算，在该模块中，无需绕组等即可完成输出电压的测量，大大的 减小了产品的体积，使得应用本发明的产品更具竞争力。
[0132] 另外，关于图中Ml0和Μ14的控制端的连接情况，Μ10的栅极连接偏置电压，以提供 Ml 1、Ml2、Μ8、Μ9的工作电流;Ml4的栅极也连接偏置电压，以提供Ml3的工作电流，偏置电压 来源于其他电路，由于该偏置电压与本发明的发明点关系不大，因而不再详述。
[0133] 实施例二：
[0134] 参考图5及实施例一，本发明还提供了一种输出电压过压保护系统，包括本发明公 开的任一所述的一种输出电压过压保护电路，以及输入端耦合于所述电路电源输入端的负 载电100;
[0135] 负载电路100的输出端通过一开关管M0耦合于电路电源V负极，同时，接地；
[0136] 电压比较模块112的输出端通过一 RS触发器耦合于开关管M0的控制端；
[0137] 输出电压计算模块111的第二输入端耦合于开关管M0的控制端，用于采集负载反 馈信号；
[0138] 电路电源V正极和负极之间还串联有分压电阻R10和第二分压电阻R30,电压电流 转换模块的输入端耦合于分压电阻R10和第二分压电阻R30之间。TON为"Γ其实指的就是开 关管M0打开的时间或者说其栅极电平为1的时间。
[0139] 除了对减小产品体积有帮助以外；由于现有技术中，需要电阻的分压信号来检测 过压。电阻的分压信号VIN是一个开关信号，而开关频率一般在20KHZ~120KHZ之间。如此高 的频率在正负之间不断跳变的信号，对系统是非常大的干扰。这种现象在实际应用中，是一 个非常令人头疼的问题。给PCB布线和电路的可靠运行带来很多麻烦。而，本发明的方案，不 需要额外电感绕组，结构非常简单，成本也低。另外，由于输入信号VIN是固定的DC信号，它 的分压，或者转化的电流信号，都是一个DC信号，因此，工作稳定，不存在噪声干扰的问题。
[0140] 实施例三：
[0141] 图6所示本发明实施例三的输出电压过压保护系统的示意图，图7是图6对应的过 压保护电路的电路图，结合图6和图7可知，本发明还提供了一种输出电压过压保护系统，包 括本发明公开的任一所述的一种输出电压过压保护电路，以及输入端耦合于所述电路电源 输入端的负载电路；
[0142] 负载电路100的输出端通过一开关管M0接地；
[0143] 电压比较模块112的输出端通过一 RS触发器耦合于开关管M0的控制端；
[0144] 输出电压计算模块11的第二输入端耦合于开关管M0的控制端，用于采集负载反馈 信号；
[0145] 电路电源V正极通过分压电阻R10耦合于电压电流转换模块110的输入端。
[0146] 除了对减小产品体积有帮助以外;在实际的应用中，电阻R10也同时兼顾启动电阻 的作用。这个启动电阻，在一般的方案中也是存在的（例如图1的启动电阻19)。因此，本发明 所提出的技术方案，不需要额外电感绕组，也不引入任何额外的元件，应用结构极其简单。 这在现在的LED照明等对电路板体积要求极其严格的场合下，显得很有吸引力。
[0147] 本实施例优选的，电压电流转换模块包括控制端受分压电阻R10的电压控制的第 十七祖^管組了；
[0148] 输入端通过分压电阻耦合于电路电源V正极，控制端耦合于第十七M0S管M17的控 制端、输出端接地的第十八M0S管M18;
[0149] 输出端耦合于第十七M0S管M17输入端的第十六M0S管M16;
[0150]第十六M0S管M16的输入端親合于供电电源，第十六M0S管M16的控制端和输出端通 过导线耦合；
[0151 ]电压电流转换模块110还包括控制端親合于第十六M0S管M16的控制端、输入端親 合于供电电源、输出端通过親合于第一开关S0输入端的第十五M0S管M15。
[0152]本发明优选的，本发明所记载的输出电压过压保护电路及系统中，以图为例，负载 电路可以是如是的设置，负载电路1〇〇包括一端耦合于电路电源V正极，另一端耦合于开关 管输入端的负载电容c;
[0153]并联在负载电容C两端的负载电阻R;
[0154]正极耦合于开关管M0输入端、负极耦合于电路电源V正极的负载二极管D0;
[0155] -端耦合于负载电容C和负载电阻R，另一端耦合于开关管M0输入端的负载电感 L0〇
[0156] 在去除实施例二中的电阻R30的情况下，输出电压过压保护电路中的电压电流转 换模块可以如是修改，当然，其他适应性的修改也是可以的，在此不一一赘述。
[0157] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无 需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术 人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的 技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种用于开关电源的输出电压过压保护电路，其特征在于，包括： 输入端通过分压电阻耦合于电路电源正极的电压电流转换模块； 第一输入端耦合于所述电压电流转换模块输出端，第二输入端用于接收负载电路反馈 信号的输出电压计算模块； 第一输入端用于接收所述输出电压计算模块输送来的输出电压，第二输入端用于耦合 基准电压的电压比较模块； 所述电压比较模块的输出端输出控制信号，用于控制切断/开启开关电源供电。2. 如权利要求1所述的输出电压过压保护电路，其特征是:所述输出电压计算模块包括 一供电电源、电荷均衡节点、滤波器、积分电容、受控电流源和电压电流转换器； 所述电荷均衡节点的一端通过受所述负载反馈信号控制的第一开关耦合于所述电压 电流转换模块的输出端，同时，通过受所述负载电路反馈信号控制的第二开关耦合于所述 受控电流源的输入端，所述受控电流源的输出端接地，所述电路电源通过所述电压电流转 换器親合于所述第一开关的输入端； 所述电荷均衡节点的另一端通过所述滤波器耦合到所述输出电压计算模块的输出端； 所述电荷均衡节点还通过一积分电容接地； 所述输出电压计算模块的输出端通过所述电压电流转换器耦合于所述受控电流源的 输入端，同时，親合于所述电压比较模块的输入端； 所述负载电路反馈信号电平为1时，所述第一开关导通;所述负载电路反馈信号电平为 1或O时，所述第二开关导通。3. 如权利要求2所述的输出电压过压保护电路，其特征是:所述受控电流源包括输入端 耦合于所述第二开关、输出端接地的第三MOS管； 所述电压电流转换器包括输入端耦合于所述供电电源的第二MOS管； 输入端親合于所述第二MOS管输出端的第五MOS管； 一端耦合于所述第五MOS管输出端、另一端接地的转换电阻； 输入端耦合于所述供电电源、控制端耦合于所述第二MOS管控制端的第六MOS管； 输入端耦合于所述第六MOS管输出端、控制端耦合于所述第三MOS管的控制端的第四 MOS 管； 所述第二MOS管的控制端和输出端通过导线耦合，所述第四MOS管的控制端和输入端通 过导线耦合。4. 如权利要求3所述的输出电压过压保护电路，其特征是:所述输出电压计算模块还包 括输入端耦合于所述供电电源的第七MOS管； 所述第七MOS管的控制端耦合于所述第二MOS管的输出端； 所述输出电压计算模块的输出端耦合于所述第七MOS管的输出端； 一端耦合于所述输出电压计算模块的输出端，另一端接地的第二电阻； 所述电压比较模块的第一输入端耦合于所述第七MOS管和第二电阻之间，用于接收所 述输出电压计算模块输送来的输出电压； 所述电压比较模块将所述输出电压同第二输入端接收的基准电压进行比较后，输出控 制信号，用于控制切断/开启开关电源供电。5. 如权利要求4所述的输出电压过压保护电路，其特征是:所述电压比较模块包括控制 端耦合于所述输出电压计算模块输出端的第八MOS管； 输入端親合于所述供电电源、输出端親合于所述第八MOS管输入端的第十二MOS管； 输入端耦合于所述基准电压的第九MOS管； 输入端親合于所述供电电源、输出端親合于所述第九MOS管输入端、控制端親合于所述 第十二MOS管控制端的第^^一MOS管； 输入端分别耦合于所述第八MOS管和第九MOS管输出端、输出端接地的第十MOS管； 输入端親合于所述供电电源、控制端親合于所述第十二MOS管输出端的第十三MOS管； 输入端親合于所述第十三MO S管输出端，控制端親合于所述第十MO S管控制端、输出端 接地的第十四MOS管； 所述电压比较模块的输出端位于所述第十三MOS管和第十四MOS管之间。6. 如权利要求3所述的输出电压过压保护电路，其特征是:所述滤波器包括一滤波电阻 和滤波电容； 所述滤波电阻的一端耦合于所述电荷均衡节点，另一端耦合于所述第五MOS管的控制 端，同时通过所述滤波电容接地。7. 如权利要求2所述的输出电压过压保护电路，其特征是:所述电压电流转换模块包括 控制端通过所述分压电阻耦合于所述电路电源正极的第十七MOS管； 一端耦合与所述第十七MOS管输出端、另一端接地的第三电阻； 输入端親合于所述供电电源、输出端親合于所述第十七MOS管输入端的第十六MOS管， 所述第十六MOS管的控制端和输出端通过导线耦合； 所述电压电流转换模块还包括输入端耦合于所述供电电源、控制端耦合于所述第十六 MOS管的控制端、输出端通过親合于所述第一开关输入端的第十五MOS管。8. -种输出电压过压保护系统，其特征是:包括如权利要求1-7任一所述的一种输出电 压过压保护电路，以及输入端耦合于所述电路电源输入端的负载电路； 所述负载电路的输出端通过一开关管耦合于所述电路电源负极，同时，接地； 所述电压比较模块的输出端通过一 RS触发器耦合于所述开关管的控制端； 所述输出电压计算模块的第二输入端耦合于所述开关管的控制端，用于采集所述负载 反馈信号； 所述电路电源正极和负极之间还串联有分压电阻和第二分压电阻，所述电压电流转换 模块的输入端耦合于所述分压电阻和第二分压电阻之间。9. 一种输出电压过压保护系统，其特征是:包括如权利要求1-6任一所述的一种输出电 压过压保护电路，以及输入端耦合于所述电路电源输入端的负载电路； 所述负载电路的输出端通过一开关管接地； 所述电压比较模块的输出端通过一 RS触发器耦合于所述开关管的控制端； 所述输出电压计算模块的第二输入端耦合于所述开关管的控制端，用于采集负载反馈 信号； 所述电路电源正极通过所述分压电阻耦合于所述电压电流转换模块的输入端。10. 如权利要求9所述的一种输出电压过压保护系统，其特征是： 所述电压电流转换模块包括控制端受所述分压电阻的电压控制的第十七MOS管； 输入端通过所述分压电阻耦合于电路电源正极，控制端耦合于所述第十七MOS管的控 制端、输出端接地的第十八MOS管； 输出端親合于所述第十七MOS管输入端的第十六MOS管； 所述第十六MOS管的输入端親合于所述供电电源，所述第十六MOS管的控制端和输出端 通过导线耦合； 所述电压电流转换模块还包括控制端耦合于所述第十六MOS管的控制端、输入端耦合 于所述供电电源、输出端通过親合于所述第一开关输入端的第十五MOS管。11.如权利要求8-10任一所述的一种输出电压过压保护系统，其特征是： 所述负载电路包括一端耦合于所述电路电源正极，另一端耦合于所述开关管输入端的 负载电容； 并联在所述负载电容两端的负载电阻； 正极耦合于所述开关管输入端、负极耦合于所述电路电源正极的负载二极管； 一端親合于所述负载电容和负载电阻，另一端親合于所述开关管输入端的负载电感。
【文档编号】H02H7/12GK105896474SQ201610369763
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】赖练章
【申请人】上海典芯半导体有限公司