一种输入欠压保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种输入欠压保护电路，采样电路采样输入电压并输出采样信号，控制电路接收采样信号并输出控制信号给开关电路和滞回电路，开关电路在欠压发生时拉低开关电源控制IC的Vcc引脚电平，反馈电路检测Vcc引脚电平并向控制电路提供反馈信号，使Vcc引脚电平迅速被拉低，产品进入欠压保护，同时滞回电路拉低采样信号产生欠压保护的滞回电压，使产品的欠压保护更可靠。在欠压恢复时开关电路停止拉低Vcc引脚电平，反馈电路检测Vcc引脚电平并向控制电路提供反馈信号，使开关电路迅速释放Vcc引脚电平，Vcc引脚电平由外部启动电路充电至控制IC工作电压范围，产品顺利恢复工作，消除了产品在恢复过程中的打嗝现象。
【专利说明】
一种输入欠压保护电路
技术领域
[0001] 本实用新型公开一种输入欠压保护电路，特别涉及开关电源的输入欠压保护。
【背景技术】
[0002] 现有模块开关电源中，一般都要求具备输入欠压保护功能，尤其是在电网电压波 动大或者是光伏发电等场合，所述的欠压保护功能是为了防止在输入电压过低而引起的电 源本身或供电设备损坏，而设计了保护电路来控制电源关断，同时也防止产品在较低输入 电压波动时不断重启，导致后级设备误动作。
[0003] 图1为现有欠压保护电路图，图1所述欠压保护电路包括采样电路100、控制电路 200、滞回电路300、开关电路400。采样电路100由电阻Rl、R2串联组成;控制电路200由电阻 R3、TL431和电容C1组成，TL431的基准脚接电阻Rl和R2的连接点、TL431的阳极接地、阴极经 电阻R3接开关电源控制IC的Vcc引脚，电容Cl并联于TL431的基准脚和阳极之间；滞回电路 300由晶体管Q2和电阻R4组成，晶体管Q2的基极接晶体管Q1的基极、发射极接地、集电极经 电阻R4后接TL431的基准脚;开关电路400由晶体管Ql和稳压二极管Zl组成，晶体管Ql的集 电极接开关电源控制IC的COMP引脚、发射极接地、基极接稳压二极管Zl的阳极，稳压二极管 Zl的阴极接TL431的阴极。
[0004] 采样电路100采样输入电压Vin后输出采样信号，然后将采样信号输入到控制电路 200的TL431的基准脚，TL431根据采样信号输出控制信号经稳压二极管Zl后到滞回电路300 的开关管Q2和开关电路的开关管Ql;滞回电路300的晶体管Q2通过导通拉低TL431的基准脚 电压来提供欠压保护时的滞回电压;开关电路400的晶体管Ql通过导通拉低开关电源控制 IC的COMP引脚电平，达到关闭开关电源的目的。
[0005] 所述的滞回电压是:输入电压的欠压保护点和输入电压欠压保护后又重新恢复的 输入电压点的电压差值。
[0006] 图2为现有欠压保护电路欠压恢复波形，从图中可以看到，输入电压在欠压保护临 界值附近时所述控制电路200的TL431出现导通的模糊区，导致所述开关电路200的晶体管 Ql与滞回电路300的晶体管Q2也出现导通模糊区，同时由于晶体管Ql与晶体管Q2的导通压 降不可能完全一致，当晶体管Ql更先截止时，就会出现开关电源的控制IC的COMP脚电平不 被拉低，产品出现一次启动现象，但由于晶体管Q2没有及时截止来产生滞回电压，晶体管Ql 又有可能导通拉低控制IC的COMP脚电平使产品启动失败。
[0007] 因此，采用该电路实现输入欠压保护主要存在以下缺点：
[0008] 1.所述电路的滞回电路的晶体管Q2和开关电路的晶体管Ql并联，由于批次性差异 两个晶体管的基极导通压降不可能完全一致，这就会导致两个管子导通时间不一致甚至只 有单个晶体管导通的情况，使得产品输出不稳。
[0009] 2.误差放大器TL431在临界值附近存在模糊区，会导致所述欠压电路不能彻底释 放电源控制端电平，表现为产品会存在重启或输出不稳。 【实用新型内容】
[0010] 有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种输入欠压保护电路，解决现 有输入欠压技术使得产品存在输出不稳或出现重启的问题。
[0011] 为解决上述技术问题，本实用新型提供一种输入欠压保护电路，应用于开关电源 中，包括:采样电路、控制电路、开关电路、滞回电路和反馈电路；
[0012] 所述的采样电路采样所述的开关电源的输入电压并输出采样信号到所述的控制 电路；
[0013] 所述的控制电路接收所述的采样信号并输出控制信号到所述的开关电路和所述 的滞回电路;所述的开关电路和所述的滞回电路接收所述的控制信号，当所述的输入电压 发生欠压时，所述的开关电路拉低所述的开关电源控制IC的Vcc引脚电平，并通过所述的反 馈电路检测开关电源控制IC的Vcc引脚电平并向所述的控制电路的输入端提供正反馈信 号，使所述的开关电源控制IC的Vcc引脚电平迅速被拉低，当所述的开关电源控制IC的Vcc 引脚电平低于所述的开关电源控制IC的工作电压范围时，所述的开关电源控制IC驱动停 止，产品进入欠压保护；同时所述的滞回电路拉低所述的采样信号从而产生欠压保护的滞 回电压AV;
[0014] 当所述的输入电压欠压恢复时，所述的开关电路停止拉低所述的开关电源控制IC 的Vcc引脚电平，并通过所述的反馈电路检测开关电源控制IC的Vcc引脚电平并向所述的控 制电路的输入端提供正反馈信号，使所述的开关电路迅速释放所述的开关电源控制IC的 Vcc引脚电平，所述的开关电源控制IC的Vcc引脚电平被外部启动电路充电至所述的开关电 源控制IC的工作电压范围，所述的开关电源控制IC恢复驱动，产品恢复输出。
[0015] 上述技术方案的工作原理分析如下（以控制信号为高电平时触发欠压保护为例）：
[0016] 当发生输入欠压时，所述采样电路输出低电平采样信号给到所述的控制电路，所 述控制电路接收所述的低电平采样信号并输出高电平控制信号给所述的开关电路和所述 的滞回电路，所述的开关电路接收所述的高电平控制信号并拉低所述的开关电源控制IC的 Vcc引脚电平来禁止所述的开关电源IC驱动，产品进入欠压保护，所述反馈电路检测到所述 的开关电源控制IC的Vcc引脚电平降低，通过减小施加在所述的控制电路输入端的电流来 降低控制电路输入端的电平，进一步使控制电路的输出电平升高，即使所述的控制电路的 控制信号放大，从而消除控制电路在临界电压附近出现模糊导通的工作状态，所述的滞回 电路接收所述的高电平控制信号并拉低所述的采样信号从而产生欠压保护的滞回电压A V;
[0017] 当输入欠压恢复时，所述的采样电路输出高电平采样信号，所述控制电路接收所 述的高电平采样信号后输出低电平控制信号，所述的开关电路不再拉低所述的开关电源控 制IC的Vcc引脚电平，所述的开关电源控制IC的Vcc引脚电平被外部启动电路充电升高并到 达所述的开关电源控制IC的工作电压，所述的开关电源控制IC恢复工作，产品从欠压状态 恢复到正常工作状态，所述的反馈的电路检测所述的开关电源控制IC的Vcc引脚后向所述 的控制电路输入端施加正反馈信号使控制电路输入端电平进一步升高，所述的控制电路进 一步输出低电平，所述的滞回电路不再拉低所述的采样信号而产生欠压保护的滞回电压A V，确保产品稳定工作。
[0018]作为米样电路的一种具体的实施方式，包括:电阻Rl和电阻R2;所述的输入电压依 次经所述的电阻R1、所述的电阻R2后接地，所述的电阻Rl和所述的电阻R2的连接点输出的 即为所述的采样信号。
[0019] 作为控制电路的一种具体的实施方式，包括：电容CU误差放大器TL431和电阻R5; 所述的开关电源控制IC的Vcc引脚依次经所述的电阻R5、所述的误差放大器TL431的阴极、 所述的误差放大器TL431的阳极后接地;所述的电容Cl并联于所述的误差放大器TL431的阳 极和基准脚之间；所述的误差放大器TL431的基准脚即为所述的控制电路输入端，接收所述 的采样信号;所述的误差放大器TL431的阴极输出所述的控制信号。
[0020] 作为滞回电路的一种具体的实施方式，包括:场效应管TRl和电阻R4;所述的电阻 R4-端接收所述的采样信号、另一端连接所述的场效应管TRl的漏极;所述的场效应管TRl 的源极接地、所述的场效应管TRl的栅极接收所述的控制信号。
[0021 ]作为开关电路的一种具体的实施方式，包括：电阻R6、晶体管Ql和稳压二极管D4; 所述的开关电源控制IC的Vcc引脚依次经所述的电阻R6、所述的晶体管Ql的集电极、所述的 晶体管Ql的发射极后接地;所述的晶体管Ql的基极经所述的稳压二极管D4的阳极、所述的 稳压二极管D4的阴极后接收所述的控制信号。
[0022]作为上述开关电路【具体实施方式】的第一次改进，还包括二极管D1、二极管D2;所述 的二极管Dl的阳极连接所述的电阻R6,所述的二极管Dl的阴极连接所述的晶体管Ql的集电 极;所述的二极管D2的阳极连接所述的开关电源控制IC的Vcc引脚稳压电路的控制端，所述 的二极管D2的阴极连接所述的二极管Dl的阴极。
[0023]所述的稳压电路为处在开关电源控制IC的Vcc引脚与辅助绕组间的稳压电路，一 般由三极管和稳压二极管等构成，如图8中的晶体管Q2、电阻R7、稳压二极管D7/D8构成的电 路，用于为开关电源控制IC的Vcc引脚提供一个稳定的电压，晶体管Q2的基极与稳压二极管 D7阳极的连接点为稳压电路的控制端，拉低该点电压可以关断稳压电路。
[0024]作为上述开关电路的第二次改进，在第一次改进的基础上还包括稳压二极管D3， 所述的稳压二极管D3的阳极连接所述的晶体管Ql的集电极、阴极连接所述的二极管Dl的阴 极。
[0025]作为反馈电路的一种具体的实施方式，包括:电阻R3;所述的电阻R3-端连接所述 的开关电源控制IC的Vcc引脚，另一端连接接所述的控制电路的输入端。
[0026]本实用新型的有益效果如下：
[0027] 1、本实用新型通过将滞回电路的输入端提前到控制电路的输出端，避免了两个晶 体管并联的情况，使用通过本实用新型所述的输入欠压保护电路，消除了开关电路使用两 个或以上的晶体管并联且导通不同步所造成的输出不稳现象。
[0028] 2、在晶体管Ql导通时，由于稳压二极管D3的稳压作用，能够保证滞回电路处在工 作状态，解决产品在低压输入电压波动时不断重启问题。
[0029] 3、在欠压恢复时通过开关电源控制IC的Vcc向控制电路提供正反馈，使误差放大 器TL431迅速导通，解决了现有欠压保护电路在欠压恢复临界电压下，产品存在打嗝的现 象，防止应用终端误动作。
【附图说明】
[0030] 图1为现有欠压保护电路图；
[0031] 图2为现有欠压保护电路欠压恢复波形；
[0032] 图3为本实用新型功能框图；
[0033]图4为本实用新型第一实施例电路原理图；
[0034]图5为本实用新型第一实施例在DC-C开关电源中应用的电路原理图；
[0035]图6为使用第一实施例欠压保护电路的DC-DC开关电源欠压恢复波形；
[0036]图7为本实用新型第二实施例电路原理图；
[0037]图8为本实用新型第二实施例在DC-C开关电源中应用的电路原理图；
[0038]图9为本实用新型第三实施例电路原理图；
[0039]图10为本实用新型第三实施例在DC-C开关电源中应用的电路原理图。
【具体实施方式】
[0040] 本实用新型技术的构思是:采样电路采样输入电压并输出采样信号，控制电路接 收采样信号并输出控制信号给开关电路和滞回电路，开关电路在欠压发生时拉低开关电源 控制IC的Vcc引脚电平，反馈电路检测开关电源控制IC的Vcc引脚电平并将反馈信号反馈 到控制电路的输入端，最终使开关电源控制IC的Vcc引脚电平迅速被拉低，当开关电源控制 IC的Vcc引脚电平低于开关电源控制IC的工作电压范围时，开关电源控制IC驱动停止，产品 进入欠压保护，同时，滞回电路在欠压发生时拉低采样信号来产生欠压保护的滞回电压，使 产品的欠压保护更可靠。在欠压恢复时，开关电路停止拉低开关电源控制IC的Vcc引脚电 平，通过反馈电路检测开关电源控制IC的Vcc引脚电平并向控制电路提供反馈信号，使开关 电路迅速释放开关电源控制IC的Vcc引脚电平，开关电源控制IC的Vcc引脚电平由外部启动 电路充电至开关电源控制IC的工作电压范围，产品顺利恢复工作，消除了产品在恢复过程 中的打嗝现象。
[0041] 为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图和具体实施例来对本实 用新型进一步详细的说明。
[0042] 参见图3,为本实用新型的功能框图，包括输入电压Vin、采样电路100、控制电路 200、滞回电路300、开关电路400和反馈电路500。
[0043] 下面结合具体实现电路进一步说明。
[0044] 实施例一
[0045]图4为本实用新型第一实施例电路原理图，采样电路100包括:电阻Rl和电阻R2;所 述的输入电压依次经所述的电阻RU所述的电阻R2后接地，所述的电阻Rl和所述的电阻R2 的连接点输出的即为所述的采样信号。控制电路200包括：电容Cl、误差放大器TL431 (图4中 的Ul)和电阻R5;开关电源控制IC(图5中的U2)的Vcc引脚依次经所述的电阻R5、所述的误差 放大器TL431的阴极、所述的误差放大器TL431的阳极后接地;所述的电容Cl并联于所述的 误差放大器TL431的阳极和基准脚之间；所述的误差放大器TL431的基准脚接收所述的采样 信号;所述的误差放大器TL431的阴极输出所述的控制信号；所述的误差放大器TL431的基 准脚即为所述的控制电路的输入端。滞回电路300包括:场效应管TRl和电阻R4;所述的控制 电路的输入端依次经所述的电阻R4,所述的场效应管TRl的漏极、所述的场效应管TRl的源 极后接地;所述的电阻R4的连接点接收所述的采样信号;所述的场效应管TRl的栅极接收所 述的控制信号。开关电路400包括：电阻R6、晶体管Ql和稳压二极管D4;所述的开关电源控制 IC的Vcc引脚依次经所述的电阻R6、所述的晶体管Ql的集电极、所述的晶体管Ql的发射极后 接地;所述的晶体管Ql的基极经所述的稳压二极管D4的阳极、所述的稳压二极管D4的阴极 后连接所述的控制信号。反馈电路500包括电阻R3,连接开关电源控制IC的Vcc引脚和TL431 的基准脚。
[0046] 本实施例工作原理如下：
[0047]采样电路100采样输入电压Vin，输出采样信号到控制电路200。
[0048]控制电路200中的电容Cl滤除采样信号中的干扰，防止电路产生误动作，同时避免 在低温下启动时由于输入电压被瞬间拉低而过早出发欠压保护，影响启动能力，控制电路 200的误差放大器TL431接收经过滤波后的采样信号，并根据采样信号输出控制信号，电阻 R5连接开关电源控制IC的Vcc引脚和误差放大器TL431阴极，为控制电路供电。
[0049]滞回电路300场效应管TRl的栅极连接控制电路的输出端(A点），当欠压发生时控 制电路输出高电平，场效应管TRl导通将电阻R4并联在电阻R2两端，将误差放大器TL431基 准脚电平拉低，以产生欠压保护的滞回电压A V，△ V的计算过程如下：
[0051]开关电路400稳压二级管D4在控制电路200输出低电平时保持截止防止晶体管Ql 误导通，开关电路400通过晶体管Ql导通将开关电源控制IC的Vcc引脚电平拉低于IC的工作 电压阈值而使IC停止驱动，产品进入保护模式。
[0052] 反馈电路500在输入欠压恢复至临界电压时，误差放大器TL431导通，控制电路200 输出低电平，开关电路400的晶体管Q1截止，开关电源控制IC的Vcc引脚电平被外部启动电 路充电而升高，电平升高通过电阻R3反馈到误差放大器TL431的基准脚，使误差放大器 TL431进一步导通，以此形成正反馈，最终开关电源控制IC的Vcc引脚电平迅速升高至IC的 开启阈值，控制IC进入启动过程，产品恢复正常工作。
[0053]图5为本实用新型第一实施例在DC-DC开关电源中应用的电路原理图，图6为使用 第一实施例欠压保护电路的DC-DC开关电源欠压恢复波形;通过测试波形可以看到，采用本 实施案例时，控制电路输出电平的抖动得以消除，输出也不存在"打嗝"现象，一次就成功启 动。
[0054] 实施例二
[0055] 图7为本实用新型第二实施例电路原理图，图8为本实用新型第二实施例在DC-C开 关电源中应用的电路原理图，实施例二与实施例一的不同之处在于还包括二极管Dl和二极 管D2,所述的二极管Dl的阳极连接所述的电阻R6,所述的二极管Dl的阴极连接所述的晶体 管Ql的集电极。所述的二极管D2的阳极连接开关电源控制IC的Vcc引脚稳压电路的控制端， 所述的二极管D2的阴极连接所述的二极管Dl的阴极。
[0056] 上述稳压电路为处在开关电源控制IC的Vcc引脚与辅助绕组间的稳压电路，一般 由三极管和稳压二极管构成，如图8中的晶体管Q2、电阻R7、稳压二极管D7/D8构成的电路， 用于为控制IC的Vcc引脚提供一个稳定的电压，晶体管Q2的基极与稳压二极管D7阳极的连 接点为稳压电路的控制端，拉低该点电压可以关断稳压电路。
[0057] 本实施例通过关断稳压电路来加快开关电源控制IC的Vcc引脚电平的下降，可以 加快电路拉低Vcc的速度，使欠压保护更快。
[0058] 实施例三
[0059]图9为本实用新型第三实施例电路原理图，图10为本实用新型第三实施例在DC-C 开关电源中应用的电路原理图，实施例三与实施例二的不同之处在于还包括稳压二级管 D3,所述的稳压二极管D3的阳极连接晶体管Ql的集电极、阴极连接二极管Dl的阴极。稳压管 D3在晶体管Ql导通时，把控制IC的Vcc引脚电平维持在适当大小值，保证所述滞回电路300 处在工作状态，避免产品输入发生欠压后输入电压小范围波动时产品重新启动。
[0060] 当然，上述实施例也可以通过电路设计将控制信号为高电平时触发欠压保护修改 为控制信号为低电平时触发欠压保护，这对于本领域的技术人员而言，是本申请权利要求 的等同技术方案，为了节约篇幅，在实施例和权利要求书中不赘述。
[0061] 本实用新型的实施方式不限于此，按照本实用新型的上述内容，利用本领域的普 通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可 以做出其它多种形式的修改、替换或变更，如将三极管Ql替换为MOS管等均落在本实用新型 权利保护范围之内。
【主权项】
1. 一种输入欠压保护电路，应用于开关电源中，包括:采样电路、控制电路、开关电路、 滞回电路和反馈电路； 所述的采样电路采样所述的开关电源的输入电压并输出采样信号到所述的控制电路； 所述的控制电路接收所述的采样信号并输出控制信号到所述的开关电路和所述的滞 回电路;所述的开关电路和所述的滞回电路接收所述的控制信号，当所述的输入电压发生 欠压时，所述的开关电路拉低所述的开关电源控制IC的Vcc引脚电平，并通过所述的反馈电 路检测开关电源控制IC的Vcc引脚电平并向所述的控制电路的输入端提供正反馈信号，使 所述的开关电源控制IC的Vcc引脚电平迅速被拉低，当所述的开关电源控制IC的Vcc引脚电 平低于所述的开关电源控制IC的工作电压范围时，所述的开关电源控制IC驱动停止，产品 进入欠压保护；同时所述的滞回电路拉低所述的采样信号从而产生欠压保护的滞回电压△ V; 当所述的输入电压欠压恢复时，所述的开关电路停止拉低所述的开关电源控制IC的 Vcc引脚电平，并通过所述的反馈电路检测开关电源控制IC的Vcc引脚电平并向所述的控制 电路的输入端提供正反馈信号，使所述的开关电路迅速释放所述的开关电源控制IC的Vcc 引脚电平，所述的开关电源控制IC的Vcc引脚电平被外部启动电路充电至所述的开关电源 控制IC的工作电压范围，所述的开关电源控制IC恢复驱动，产品恢复输出。2. 根据权利要求1所述的输入欠压保护电路，其特征在于:所述的采样电路包括：电阻 Rl和电阻R2;所述的输入电压依次经所述的电阻RU所述的电阻R2后接地，所述的电阻Rl和 所述的电阻R2的连接点输出的即为所述的采样信号。3. 根据权利要求1所述的输入欠压保护电路，其特征在于:所述的控制电路包括：电容 C1、误差放大器TL431和电阻R5;所述的开关电源控制IC的Vcc引脚依次经所述的电阻R5、所 述的误差放大器TL431的阴极、所述的误差放大器TL431的阳极后接地;所述的电容Cl并联 于所述的误差放大器TL431的阳极和基准脚之间；所述的误差放大器TL431的基准脚即为所 述的控制电路输入端，接收所述的采样信号;所述的误差放大器TL431的阴极输出所述的控 制信号。4. 根据权利要求1所述的输入欠压保护电路，其特征在于:所述的滞回电路包括:场效 应管TRl和电阻R4;所述的电阻R4-端接收所述的采样信号、另一端连接所述的场效应管 TRl的漏极;所述的场效应管TRl的源极接地、所述的场效应管TRl的栅极接收所述的控制信 号。5. 根据权利要求1所述的输入欠压保护电路，其特征在于:所述的开关电路包括：电阻 R6、晶体管Ql和稳压二极管D4;所述的开关电源控制IC的Vcc引脚依次经所述的电阻R6、所 述的晶体管Ql的集电极、所述的晶体管Ql的发射极后接地;所述的晶体管Ql的基极经所述 的稳压二极管D4的阳极、所述的稳压二极管D4的阴极后接收所述的控制信号。6. 根据权利要求5所述的输入欠压保护电路，其特征在于:所述的开关电路还包括二极 管D1、二极管D2;所述的二极管Dl的阳极连接所述的电阻R6,所述的二极管Dl的阴极连接所 述的晶体管Ql的集电极;所述的二极管D2的阳极连接所述的开关电源控制IC的Vcc引脚稳 压电路的控制端，所述的二极管D2的阴极连接所述的二极管Dl的阴极。7. 根据权利要求6所述的输入欠压保护电路，其特征在于:所述的开关电路还包括稳压 二极管D3,所述的稳压二极管D3的阳极连接所述的晶体管Ql的集电极、阴极连接所述的二 极管Dl的阴极。8.根据权利要求1所述的输入欠压保护电路，其特征在于:所述的反馈电路包括：电阻 R3;所述的电阻R3-端连接所述的开关电源控制IC的Vcc引脚，另一端连接所述的控制电路 的输入端。
【文档编号】H02M1/32GK205490122SQ201620139624
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月24日
【发明人】李国强, 王小亮, 冯刚
【申请人】广州金升阳科技有限公司