一种三相开关电源及其过压防护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于三相开关电源应用技术领域，尤其涉及一种三相开关电源及其过压防护电路。在本实用新型中，三相开关电源由整流电路、过压防护电路、滤波电容与通用隔离式高频转换器组成。其中，过压防护电路由包括一开关元件的开关模块、包括一储能电容的储能模块、驱动模块、控制模块及电压检测模块等组成，其中的控制模块根据电压检测模块输出的检测信号控制开关模块的导通与截止，进而控制储能模块充电或停止充电，以使储能电容的充电电压维持在电压检测模块的动作值附近，通用隔离式高频转换器对储能电容电压进行电压转换后输出至负载，为负载提供稳定的电压。本实用新型解决了现有的三相开关电源存在成本高、可靠性差且静态功耗大的问题。
【专利说明】
一种三相开关电源及其过压防护电路
技术领域
[0001]本实用新型属于三相开关电源应用技术领域，尤其涉及一种三相开关电源及其过压防护电路。
【背景技术】
[0002]通常，三相低压配电系统面临的持续工频过压主要有以下几类:负载的投入和切除引起的过电压、系统发生故障引起对地电压升高、中性线开路引起的相压升高、低压系统相线与中性线短路时的对地电压升高等。其中，当中性线开路故障遇到相负载严重不平衡的情况时，将会使三相开关电源整流后的峰值电压升至常态电压(540V)的两倍，使其接近1100V的电压水平，如此将对三相开关电源的元器件的耐压水平提出了严峻挑战，首当其冲的就是储能电容和开关场效应管。
[0003]而目前市场上用量最大的单相中小功率开关电源(如图1所示)的交流电压输入范围在交流85?265V之间，应用在这类通用电源上的储能电容的耐压水平通常在直流400?500V区间，与其配套使用的开关管的耐压水平普遍在直流600?700V区间，因此，当三相开关电源整流后的峰值升至1100V时，传统的单相开关电源的储能电容与开关管都会因为耐压不足而炸裂，因此传统的通用型单相开关电源的器件不能直接应用在三相开关电源上。
[0004]目前，现有技术通常在中小功率三相开关电源(如图2所示)的基础上通过串联元器件提高耐压的方式来解决三相开关电源的工频耐压问题，如图2所示，现有的三相开关电源主要是将电容Cl和电容C2串联以提高储能电容的耐压水平，同时采用外部高压开关管T2与脉冲宽度调制(Pulse Width Modulat1n，PWM)内置开关管Tl串联提高开关器件的耐压水平。然而，虽然现有技术通过储能电容的串联以及开关管的串联使用在一定程度上解决三相开关电源的元器件的耐压问题，但是一方面却使得现有的三相开关电源所需的元器件数量增多，而且储能电容与开关管的单价较高，进而提高了三相开关电源的成本;另外一方面，由于三相开关电源依然工作在很高的供电电压之下(常态下整流后的540V)，如此不仅使得三相开关电源的稳定性、可靠性难以得到保障，并且消耗在储能电容均压电阻R1、R2、变压器尖峰吸收电阻R3、开关管T1、T2以及开关变压器TF上的静态功耗将会因为过高的供电电压而难以降低。
[0005]综上所述，现有的三相开关电源存在成本高、可靠性差且静态功耗大的问题。【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种三相开关电源的过压防护电路，旨在解决现有的三相开关电源存在成本高、可靠性差且静态功耗大的问题。
[0007]本实用新型是这样实现的，一种三相开关电源的过压防护电路，所述过压防护电路具有正输入端、负输入端、正输出端以及负输出端，所述过压防护电路的正输入端与负输入端分别与外部的整流电路的正输出端和负输出端连接，所述过压防护电路包括:
[0008]驱动模块、开关模块、控制模块、电压检测模块以及储能模块，所述开关模块包括一开关元件，储能模块包括一储能电容；
[0009]所述驱动模块的输入端为所述过压防护电路的正输入端，所述电压检测模块的输入端与所述驱动模块的输入端以及所述储能模块的正端连接，所述储能模块的正端为所述过压防护电路的正输出端，所述驱动模块的输出端与所述开关模块的控制端以及所述控制模块的第一输出端连接，所述电压检测模块的输出端与所述控制模块的第一输入端连接，所述储能模块的负端与所述控制模块的第二输入端以及所述开关模块的输出端共接形成所述过压防护电路的负输出端，所述控制模块的第二输出端与所述开关模块的输入端共接于形成所述过压防护电路的负输入端；
[0010]所述驱动模块根据所述整流电路输出的直流电驱动所述开关模块导通，以便于所述储能模块根据所述直流电充电；所述电压检测模块对所述储能模块的充电电压进行检测，当所述充电电压低于所述电压检测模块的动作电压时，所述电压检测模块输出第一检测信号至所述控制模块，所述控制模块根据所述第一检测信号输出第一状态信号至所述开关模块，所述开关模块根据所述第一状态信号保持所述导通状态，以使所述储能模块根据所述直流电持续充电；当所述充电电压高于所述电压检测模块的动作电压时，所述电压检测模块输出第二检测信号至所述控制模块，所述控制模块根据所述第二检测信号输出第二状态信号至所述开关模块，所述开关模块根据所述第二状态信号截止，以使所述储能模块停止充电。
[0011]本实用新型的另一目的还在于提供一种三相开关电源，所述三相开关电源包括整流电路、通用隔离式高频转换器、滤波电容以及上述的过压防护电路；
[0012]所述过压防护电路的正输出端和负输出端分别与所述通用隔离式高频转换器的正输入端和负输入端连接，所述通用隔离式高频转换器的正输入端和负输入端分别与所述滤波电容的第一端和第二端连接，所述滤波电容的第一端和第二端分别与外部负载的正输入端和负输入端连接。
[0013]在本实用新型中，通过采用包括整流电路、通用隔离式高频转换器、滤波电容以及过压防护电路的三相开关电源，其中，过压防护电路具有包括一开关元件的开关模块、包括一储能电容的储能模块、驱动模块、控制模块以及电压检测模块，使得控制模块根据电压检测模块输出的检测信号控制开关模块的导通与截止，进而控制储能模块充电或停止充电，以使过压防护电路输出的电压维持在电压检测模块的动作电压附近，通用隔离式高频转换器对该动作电压进行电压转换，并经滤波电容滤波处理后输出至负载，以为负载提供稳定的电压。本实用新型提供的三相开关电源中的过压防护电路输出的电压较低(比如350VDC)，进而使其后端的通用隔离式高频转换器的储能器件与开关器件不需要做串联提高耐压处理，因此，通用隔离式高频转换器的元件数量较少成本较低；同时由于通用隔离式高频转换器工作在较低的供电电压，进而有效降低了三相开关电源的静态功耗，从而有效解决了现有的三相开关电源普遍存在的成本高、可靠性差且静态功耗大的问题。
【附图说明】
[0014]图1是现有的单相中小功率开关电源电路结构不意图；
[0015]图2是现有的中小功率二相开关电源电路结构不意图；
[0016]图3是本实用新型一实施例所提供的三相开关电源的过压防护电路的模块结构示意图；
[0017]图4是本实用新型另一实施例所提供的三相开关电源的过压防护电路的模块结构示意图；
[0018]图5是本实用新型一实施例所提供的三相开关电源的过压防护电路的示例电路结构图；
[0019]图6是本实用新型另一实施例所提供的三相开关电源的过压防护电路的示例电路结构图；
[0020]图7是本实用新型一实施例所提供的过压防护电路的过压防护方法的流程示意图；
[0021 ]图8是本实用新型一实施例所提供的三相开关电源的模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023]以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述:
[0024]图3示出了本实用新型一实施例所提供的三相开关电源的过压防护电路的模块结构，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下:
[0025]如图3所示，本实用新型实施例所示的三相开关电源的过压防护电路100具有正输入端+U1、负输入端-U1、正输出端+Vcc以及负输出端-Vee，该过压防护电路100的正输入端+Ui和负输入端-Ui分别与外部的整流电路(图中未示出)的正输出端和负输出端连接。
[0026]进一步的，该过压防护电路100包括驱动模块1、开关模块20、控制模块30、电压检测模块40以及储能模块50，开关模块20包括一开关元件，储能模块50包括一储能电容。
[0027]其中，驱动模块10的输入端为过压防护电路100的正输入端+Ui，电压检测模块40的输入端与驱动t旲块1的输入端以及储能_旲块5 O的正端连接，储能_旲块5 O的正端为过压防护电路100的正输出端+Vcc，驱动模块10的输出端与开关模块20的控制端以及控制模块30的第一输出端连接，电压检测模块40的输出端与控制模块30的第一输入端连接，储能模块50的负端与控制模块30的第二输入端以及开关模块20的输出端共接形成过压防护电路100的负输出端-Vee，控制模块30的第二输出端与开关模块20的输入端共接于形成过压防护电路100的负输入端-Ui。
[0028]具体的，驱动模块10根据整流电路输出的直流电驱动开关模块20导通，以便于储能模块50根据直流电充电；电压检测模块40对储能模块50的充电电压进行检测，当充电电压低于电压检测模块40的动作电压时，电压检测模块40输出第一检测信号至控制模块30，控制模块30根据第一检测信号输出第一状态信号至开关模块20，开关模块20根据第一状态信号保持导通状态，以使储能模块50根据直流电持续充电；当充电电压高于电压检测模块40的动作电压时，电压检测模块40输出第二检测信号至控制模块30，控制模块30根据第二检测信号输出第二状态信号至开关模块20，开关模块20根据第二状态信号截止，以使储能模块50停止充电，以使储能模块50的电压维持在电压检测模块40的动作电压;在本实施例中，动作电压可以根据用户需求设置，例如350V直流电。
[0029]需要说明的是，本实施例提供的过压防护电路100不仅可以应用到电源领域，而且还可以应用到小功耗的工业设备控制板中；此外，在本实施例中，第一检测信号指的是高阻抗信号，第二检测信号指的是低阻抗信号，第一状态信号指的是高阻抗状态，第二状态信号指的是低阻抗状态。
[0030]在本实施例中，通过采用驱动模块10、开关模块20、控制模块30、电压检测模块40以及储能模块50的过压防护电路100，使得驱动模块10根据整流电路输出的直流电驱动开关模块20导通，以便于储能模块50根据直流电充电；电压检测模块40对储能模块50的充电电压进行检测，当充电电压低于电压检测模块40的动作电压时，电压检测模块40输出第一检测信号至控制模块30，控制模块30根据第一检测信号输出第一状态信号至开关模块20，开关模块20根据第一状态信号保持导通状态，以使储能模块50根据直流电持续充电；当充电电压高于电压检测模块40的动作电压时，电压检测模块40输出第二检测信号至控制模块30，控制模块30根据第二检测信号输出第二状态信号至开关模块20，开关模块20根据第二状态信号截止，以使储能模块50停止充电，以使储能模块50的电压维持在电压检测模块40的动作电压，即在动作电压的条件下，对储能模块50进行“欠压充电、过压停冲”的控制，进而使得储能模块50能够输出低电压，即过压防护电路100将整流电路输出的高压转换为低压，稳定性高、并且干扰小;此外，本实施例的过压防护电路100中开关模块20和储能模块50所采用的储能器件与开关器件少，降低了电路成本，并且过压防护电路100输出电压低于常态下整流后的电压，使得供电电压幅度降低，进而减小了电路中各个元器件的静态功耗。
[0031]进一步的，如图4所示，本实用新型实施例所提供的过压防护电路100还包括限流模块60，该限流模块60的第一端与控制模块30的第二输入端连接，限流模块60的第二端与开关模块20的输出端以及储能模块50的负端连接。
[0032]进一步的，如图4示所示，本实用新型实施例所提供的过压防护电路100还包括防雷击保护t吴块70，防雷击保护t吴块70的输入端与整流电路的正输出端连接，防雷击保护丰吴块70的第一输出端与驱动模块20的输入端连接，防雷击保护模块70的第二输出端与整流电路的负输出端连接，防雷击保护模块70对瞬间雷击高电压进行抑制。
[0033]在本实施例中，通过在三相开关电源的过压防护电路100中模块设置防雷击保护模块70，使得本实用新型所提供的过压防护电路100可以在雷击瞬间造成电网电压过高，进而导致外部整流电路输出的电压过高时，可以有效地防止瞬间雷击高压对后端电路的影响。
[0034]进一步的，作为本实用新型一优选实施例，如图5所示，防雷击保护模块70包括热敏电阻RT与压敏电阻RF，热敏电阻RT的第一端为防雷击保护模块70的输入端，热敏电阻RT的第二端与压敏电阻RF的第一端共接形成防雷击保护模块70的第一输出端，压敏电阻RF的第二端为防雷击保护模块70的第二输出端。
[0035]进一步的，作为本实用新型一优选实施例，如图5所示，驱动模块10包括第一电阻Rl，第一电阻Rl的第一端为驱动模块10的输入端，第一电阻Rl的第二端为驱动模块10的输出端；需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，驱动模块10也可由多个电阻以串联、并联或串并联的方式组成，例如在第一电阻Rl的基础上串联另一电阻(图中未示出)，该另一电阻的第二端为驱动模块1的输出端。
[0036]进一步的，作为本实用新型一优选实施例，如图5所示，电压检测模块40包括稳压二极管Dl，稳压二极管Dl的阴极为电压检测模块40的输入端，稳压二极管Dl的阳极为电压检测模块40的输出端;需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，电压检测模块40也可以由具有稳压作用的集成芯片实现。
[0037]在本实施例中，采用稳压二极管Dl实现电压检测模块40，使得储能模块50的最高充电电压取决于稳压二极管Dl的动作电压，从而实现电压转换;例如，当稳压二极管Dl的动作电压远低于高压整流电路的输出峰值电压时，储能模块50的输出电压将维持在稳压二极管Dl的动作电压附近，即储能模块50的输出电压远低于整流电路的输出峰值电压，进而实现了高压到低压的转换。
[0038]进一步的，作为本实用新型一优选实施例，如图5所示，控制模块30为光电耦合器UI，光电親合器UI中发光二极管的阳极为控制模块30的第一输入端，光电親合器UI中发光二极管的阴极为控制模块30的第二输入端，光电耦合器Ul中光敏晶体管的集电极为控制模块30的第一输出端，光电耦合器Ul中光敏晶体管的发射极为控制模块30的第二输出端；需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，控制模块30可以由分立元件组合而成，例如由发光的二极管和具有感光性能的开关元件组合而成。
[0039]在本实施例中，采用光电耦合器Ul实现控制模块30，不但可以实现对储能模块50的充电电压进行检测，而且可以实现开关模块20的开关控制，此外，还可实现控制模块30与储能模块50之间的隔离功能，使得开关模块20关断期间没有形成其他通道，保证了储能模块50中充电电压的控制精度。
[0040]进一步的，作为本实用新型一优选实施例，如图5所示，开关模块20包括第二电阻R2和高压开关器件M，第二电阻R2的第一端与高压开关器件M的控制端共接形成开关模块20的控制端，第二电阻R2的第二端与高压开关器件M的输入端共接形成开关模块20的输入端，高压开关器件M的输出端为开关模块20的输出端。需要说明的是，在其他实施例中，开关模块20也可只包括尚压开关器件M，该尚压开关器件M的控制端为开关t旲块20的控制端，该尚压开关器件M的输入端为开关模块20的输入端，该高压开关器件M的输出端为开关模块20的输出端。
[0041]需要说明的是，在本实施例中，高压开关器件M为NMOS管，匪OS管的栅极、漏极以及源极分别为高压开关器件M的控制端、输入端以及输出端。
[0042]进一步的，作为本实用新型一优选实施例，如图6所示，开关模块20为NPN型晶体管T，该NPN型晶体管T的集电极为开关模块20的输出端，该NPN型晶体管T的发射极为开关模块20的输入端，该NPN型晶体管T的基极为开关t旲块20的控制端。
[0043]在本实施例中，开关模块20采用的是低端驱动方式，即构成开关模块20的高压开关器件M或者NPN型晶体管T的输入端均是与前端整流电路的负输出端连接，并且构成开关模块20的高压开关器件M或者NPN型晶体管T的输出端均是与过压防护电路100的负输出端连接，其相较于传统的高频脉宽控制式降压电路采用高端驱动开关管的进步之处在于，本实用新型实施例提供的过压防护电路100中的开关模块20中的开关元件无需自举驱动电路，并且无需逻辑芯片控制，进而消除了逻辑控制芯片部分的静态功耗，因此，本实用新型实施例提供的过压防护电路100的电路结构简单，并且静态功耗低。
[0044]此外，本实用新型实施例提供的过压防护电路100中开关模块20的开关频率是可变的，其开关频率取决于储能模块50对负载的放电速率，即在储能模块50中的储能电容容量固定不变的情况下，负载越轻，储能模块50的储能电容放电时间越长，则充电脉冲的间隔时间越长，过压防护电路100的开关频率也就越低;反之，负载越重，储能模块50的储能电容放电越快，电脉冲的密度则越大，过压防护电路100的开关频率就越高。而上述的可变开关频率的降压方式，对于降低过压防护电路100自身的损耗非常有利，尤其是在负载很轻的情况下(比如设备处于静态待机状态)，储能模块50中的储能电容能量能够维持负载多个工频周期的驱动要求，放电时间较长，则过压防护电路100的开关频率可以低至10?50HZ，在如此低的开关频率下，相对于传统的高频脉宽控制式降压电路而言(其工作频率通常在几十KHZ)，本实用新型实施例提供的过压防护电路100的“开关交迭损耗”要小得多，因此本实用新型实施例提供的过压防护电路100的自身静态功耗很小;而且本实用新型实施例提供的过压防护电路100中的开关模块20工作在超低的开关频率状态，不会产生高频率的电磁干扰与谐波干扰，不需要采用复杂的EMI滤波电路来抑制该过压防护电路100带来的干扰，降低了三相电源电磁兼容设计的难度。
[0045]进一步的，作为本实用新型一优选实施例，如图5所示，限流模块60包括第三电阻R3，该第三电阻R3的第一端为限流模块50的第一端，该第三电阻R3的第二端为该限流模块50的第二端。
[0046]进一步的，作为本实用新型一优选实施例，如图5所示，储能模块50包括储能电容Cl，该储能电容Cl的第一端为储能模块50的正端，储能电容Cl的第二端为储能模块50的负端。
[0047]综上所述，本实用新型实施例提供的过压防护电路100工作在是工作在低频脉冲开关方式下的DC-DC降压电路，其与传统的高频脉宽控制式降压电路有着本质上的区别，其无需在电路中设置传统的高频脉宽控制式降压电路所必备的脉冲宽度调制芯片、储能线圈、降压电阻、续流二极管等元器件，因此，本放实施例提供的过压防护电路100的电路结构简单、成本低，并且本实用新型实施例提供的过压防护电路100不用损耗一定的静态功耗在脉冲宽度调制芯片、储能线圈以及降压电阻上，从而降低了过压防护电路100的静态功耗；此外，本实用新型实施例提供的过压防护电路100工作在低频开关方式下，因此，过压防护电路100降低了由开关模块20中的开关元件通断所产生的电磁干扰与谐波干扰，进而提高了仪器仪表的计量精度，并有效避免对电网的电磁污染。
[0048]下面以图6所示的具体电路为例对本实用新型实施例所提供的过压防护电路100的工作原理做详细说明:
[0049]在电路上电之后，外部的整流电路输出的直流电至过压防护电路100的正输入端+Ui和负输入端-Ui。
[0050]该直流电通过第一电阻Rl输出驱动电压至NPN型晶体管T的控制端，以使NPN型晶体管T导通，进而使得整流电路输出的直流储能电容Cl进行充电。稳压二极管DI对储能电容Cl的充电电压进行实时监测，当储能电容Cl的充电电压低于稳压二极管Dl的动作电压时，稳压二极管Dl输出高阻抗信号至光电耦合器U1，光电耦合器Ul根据该高阻抗信号输出高阻抗状态。由于光电親合器UI的输出端并联在NPN型晶体管T的驱动端口，而光电親合器UI输出高阻抗状态的情形，相当于在NPN型晶体管T的驱动端口并联一个高阻抗通道，因此，从第一电阻Rl输出的驱动电压可以顺利地加载到NPN型晶体管T的驱动端口，从而使NPN型晶体管T导通，充电电流持续流入储能电容Cl，储能电容Cl的充电电压持续增加。
[0051]当充电电压上升到可以出发稳压二极管Dl，即充电电压上升到稳压二极管Dl的动作电压时，稳压二极管Dl输出的信号由高阻抗信号变为低阻抗信号，进而使得光电耦合器Ul的输出端也相应地由高阻抗状态翻转到低阻抗状态，从而在NPN型晶体管T的驱动端口并联一个低阻抗通道，该低阻抗通道将NPN型晶体管T的驱动电流旁路，进而使得加载至NPN型晶体管T的驱动端口的电压降低，并且远低于NPN型晶体管T的开启电压，NPN型晶体管T截止，从而停止对储能电容Cl的充电，使得储能电容Cl的充电电压稳定在稳压二极管DI的动作电压附近。
[0052]当储能电容Cl对后级负载进行放电时，储能电容Cl的充电电压逐步降低，当充电电压降低到不能够维持稳压二极管Dl的导通状态时，稳压二极管Dl的输出信号产生翻转，光电耦合器Ul也由低阻抗状态跳转至高阻抗状态，进而使得被旁路的驱动电压恢复，NPN型晶体管T从截止状态恢复至导通状态，整流电路重新开始给储能电容Cl充电，直到储能电容Cl的充电电压回升并触发稳压二极管Dl。
[0053]此外，当外部电网遭受到雷击时，前端热敏电阻RT和压敏电阻RF可以对瞬态雷击高电压进行抑制，以防止雷击对电路的损坏。
[0054]综上所述，本实用新型实施例提供的过压防护电路100在上述两种状态之间循环往复工作，储能电容Cl的输出电压也在稳压二极管Dl的动作电压附近上下波动，从而使得本实用新型实施例提供的过压防护电压100达到降压与稳压的目的，并且本实用新型实施例提供的过压防护电路具有成本低、可靠性高且静态功耗小的优点。
[0055]进一步的，图7示出了本实用新型实施例提供的过压防护电路100的过压防护方法，该过压防护电路100的过压防护方法通过控制储能模块50的充电电压，使充电电压低于整流电路的峰值电压，当整流电路输出的峰值电压远高于充电电压时关断储能模块50的充电回路，从而将电网波动产生的高电压阻断在开关模块20的前面，保护包括储能模块50及其后端电路免受电网高压冲击。
[0056]具体的，该过压防护方法包括以下步骤:
[0057]在步骤S70中，驱动模块根据整流电路输出的直流电驱动开关模块导通，以便于储能模块根据直流电充电。
[0058]其中，驱动模块10为开关模块20提供驱动电压，当开关模块20在该驱动电压下导通，以为储能模块50提供充电通路，进而使得储能模块50根据整流电路输出的直流电进行充电。
[0059]在步骤S71中，电压检测模块对储能模块的充电电压进行检测，当充电电压低于电压检测模块的动作电压时，电压检测模块输出第一检测信号至控制模块。
[0060]其中，动作电压指的是电压检测模块40中的稳压二极管的稳定电压，该动作电压的值为350V，第一检测信号指的是高阻抗信号。
[0061]在步骤S72中，控制模块根据第一检测信号输出第一状态信号至开关模块，以使开关模块根据第一状态信号保持导通状态，以使储能模块根据直流电持续充电。
[0062]其中，第一状态信号指的是高阻抗状态。
[0063]在步骤S73中，当充电电压高于电压检测模块的动作电压时，电压检测模块输出第二检测信号至控制模块。
[0064]其中，第二检测信号指的是低阻抗信号。
[0065]在步骤S74中，控制模块根据第二检测信号输出第二状态信号至开关模块，开关模块根据第二状态信号截止，以使储能模块停止充电。
[0066]其中，第二状态信号指的是低阻抗状态。
[0067]进一步的，图8示出了本实用新型实施例提供的三相开关电源的模块结构，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下:
[0068]如图8所示，本实用新型实施例所提供的三相开关电源500包括整流电路200、通用隔离式高频转换器300、滤波电容C2以及本实用新型实施例提供的过压防护电路100。
[0069]其中，过压防护电路100的正输出端和负输出端分别与通用隔离式高频转换器的正输入端+VI和负输入端-VI连接，通用隔离式高频转换器300的正输入端和负输入端分别与滤波电容C2的第一端和第二端连接，滤波电容C2的第一端和第二端分别与外部负载400的正输入端和负输入端连接。
[0070]具体的，过压防护电路100对整流电路200输出的高电压进行降压转换，并将降压后的电压输出至通用隔离式高频转换器300，通用隔离式高频转换器300对降低后的电压进行进一步的降压后输出至滤波电容C2进行滤波，滤波电容C2将滤波后的电压输出至外部的负载400，以为负载400提供稳定的电压。
[0071]需要说明的是，在本实施例中，首先采用过压防护电路100对整流后的直流电进行降压处理，使得整流后的电压维持在350V左右，进而使得整流后的电压与市场上大量销售的传统典型的开关电源模块有着相同的供电电压，从而使得本实用新型实施例提供的三相开关电源500可以在过压防护电路100的后端采用设计成熟且价格低廉的标准开关电源模块(通用隔离式高频转换器300)，无需因为三相开关电源的超高供电电压专门设计独特的离线式高压供电开关电源，从而降低了三相开关电源500的设计难度，且降低了三相开关电源500的成本。
[0072]此外，若不在三相开关电源中采用本实用新型实施例提供的过压防护电路100，即将整流电路200输出的高压直流电直接输出至通用隔离式高频转换器300，由于整流电路200输出的高压直流电最低也在500V以上，尤其是当中性线开路故障遇到相负载严重不平衡的情况时，整流电路200输出的高压直流电更是高达1100V，在如此高的供电模式下，三相开关电源的功耗难以降低，其原因是耗散在高压电阻(如高压启动电阻、储能电容均压电阻、变压器尖峰吸收电阻等)上的功耗与电压的平方率成正比，同时耗散在开关器件上的开关交迭损耗也与供电电压成正比。而本实用新型实施例提供的过压防护电路100将整流电路200输出的高压直流电进行降压处理，使得输出较低的350V直流电压给后级的通用隔离式高频转换器300，如此将使耗散在高压电阻与开关器件上的静态功耗将得到有效降低，进而使得本实用新型实施例所提供的三相开关电源500的静态功耗降低。
[0073]在本实施例中，通过采用包括整流电路200、通用隔离式高频转换器300、滤波电容C2以及过压防护电路100的三相开关电源500，其中，过压防护电路100具有包括一开关元件的开关模块20、包括一储能电容的储能模块50、驱动模块10、控制模块30以及电压检测模块40，使得控制模块30根据电压检测模块40输出的检测信号控制开关模块20的导通与截止，进而控制储能模块50充电或停止充电，以使过压防护电路100输出的电压维持在电压检测模块40的动作电压附近，通用隔离式高频转换器300对该动作电压进行电压转换，并经滤波电容C2滤波处理后输出至负载，以为负载提供稳定的电压。本实用新型提供的三相开关电源500中的过压防护电路100输出的电压较低，进而使其后端的通用隔离式高频转换器300的储能器件与开关器件不需要做串联提高耐压处理，因此，通用隔离式高频转换器300的元件数量较少成本较低；同时由于通用隔离式高频转换器300工作在较低的供电电压，进而有效降低了三相开关电源500的静态功耗，从而有效解决了现有的三相开关电源普遍存在的成本高、可靠性差且静态功耗大的问题。
[0074]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种三相开关电源的过压防护电路，所述过压防护电路具有正输入端、负输入端、正输出端以及负输出端，所述过压防护电路的正输入端与负输入端分别与外部的整流电路的正输出端和负输出端连接，其特征在于，所述过压防护电路包括: 驱动模块、开关模块、控制模块、电压检测模块以及储能模块，所述开关模块包括一开关元件，储能模块包括一储能电容； 所述驱动模块的输入端为所述过压防护电路的正输入端，所述电压检测模块的输入端与所述驱动模块的输入端以及所述储能模块的正端连接，所述储能模块的正端为所述过压防护电路的正输出端，所述驱动模块的输出端与所述开关模块的控制端以及所述控制模块的第一输出端连接，所述电压检测模块的输出端与所述控制模块的第一输入端连接，所述储能模块的负端与所述控制模块的第二输入端以及所述开关模块的输出端共接形成所述过压防护电路的负输出端，所述控制模块的第二输出端与所述开关模块的输入端共接于形成所述过压防护电路的负输入端； 所述驱动模块根据所述整流电路输出的直流电驱动所述开关模块导通，以便于所述储能模块根据所述直流电充电；所述电压检测模块对所述储能模块的充电电压进行检测，当所述充电电压低于所述电压检测模块的动作电压时，所述电压检测模块输出第一检测信号至所述控制模块，所述控制模块根据所述第一检测信号输出第一状态信号至所述开关模块，所述开关模块根据所述第一状态信号保持所述导通状态，以使所述储能模块根据所述直流电持续充电；当所述充电电压高于所述电压检测模块的动作电压时，所述电压检测模块输出第二检测信号至所述控制模块，所述控制模块根据所述第二检测信号输出第二状态信号至所述开关模块，所述开关模块根据所述第二状态信号截止，以使所述储能模块停止充电。2.根据权利要求1所述的过压防护电路，其特征在于，所述过压防护电路还包括防雷击保护模块，所述防雷击保护模块的输入端与所述整流电路的正输出端连接，所述防雷击保护模块的第一输出端与所述驱动模块的输入端连接，所述防雷击保护模块的第二输出端与所述整流电路的负输出端连接，所述防雷击保护模块对瞬间雷击高电压进行抑制。3.根据权利要求2所述的过压防护电路，其特征在于，所述防雷击保护模块包括热敏电阻与压敏电阻，所述热敏电阻的第一端为所述防雷击保护模块的输入端，所述热敏电阻的第二端与所述压敏电阻的第一端共接形成所述防雷击保护模块的第一输出端，所述压敏电阻的第二端为所述防雷击保护模块的第二输出端。4.根据权利要求1所述的过压防护电路，其特征在于，所述驱动模块包括第一电阻，所述第一电阻的第一端为所述驱动模块的输入端，所述第一电阻的第二端为所述驱动模块的输出端。5.根据权利要求1所述的过压防护电路，其特征在于，所述电压检测模块包括稳压二极管，所述稳压二极管的阴极为所述电压检测模块的输入端，所述稳压二极管的阳极为所述电压检测模块的输出端。6.根据权利要求1所述的过压防护电路，其特征在于，所述控制模块为光电耦合器，所述光电耦合器中发光二极管的阳极为所述控制模块的第一输入端，所述光电耦合器中发光二极管的阴极为所述控制模块的第二输入端，所述光电耦合器中光敏晶体管的集电极为所述控制模块的第一输出端，所述光电耦合器中光敏晶体管的发射极为所述控制模块的第二输出端。7.根据权利要求1所述的过压防护电路，其特征在于，所述开关模块为高压开关器件，所述高压开关器件的控制端为所述开关模块的控制端，所述高压开关器件的输入端为所述开关模块的输入端，所述高压开关器件的输出端为所述开关模块的输出端。8.根据权利要求7所述的过压防护电路，其特征在于，所述高压开关器件为匪OS管，所述NMOS管的栅极、漏极以及源极分别为所述高压开关器件的控制端、输入端以及输出端。9.根据权利要求1所述的过压防护电路，其特征在于，所述开关模块为NPN型晶体管，所述NPN型晶体管的集电极为所述开关模块的输出端，所述NPN型晶体管的发射极为所述开关模块的输入端，所述NPN型晶体管的基极为所述开关模块的控制端。10.—种三相开关电源，包括整流电路、通用隔离式高频转换器以及滤波电容，其特征在于，所述三相开关电源还包括如权利要求1-9任一项所述的过压防护电路； 所述过压防护电路的正输出端和负输出端分别与所述通用隔离式高频转换器的正输入端和负输入端连接，所述通用隔离式高频转换器的正输入端和负输入端分别与所述滤波电容的第一端和第二端连接，所述滤波电容的第一端和第二端分别与外部负载的正输入端和负输入端连接。
【文档编号】H02M3/335GK205622533SQ201620362269
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】陆晖
【申请人】陆晖