一种单级反激输入电解电容的开路保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种单级反激输入电解电容的开路保护电路，包括：全桥整流电路、电解电容、二极管、变压器原边绕组、MOS开关管、第一电阻和脉宽调制芯片；其中，全桥整流电路分别与外部电源、电解电容的正极以及变压器原边绕组连接；脉宽调制芯片包括电压控制引脚和输出引脚，电压控制引脚与二极管的阳极连接，输出引脚与MOS开关管的栅极连接；二极管的阴极与电解电容的正极连接；MOS开关管的漏极与变压器原边绕组连接，MOS开关管的源极与信号地连接；第一电阻连接在所述MOS开关管的源极和信号地之间。采用本技术方案能实现电解电容开路保护的同时，成本低廉，可操作性强，可靠性高。
【专利说明】—种单级反激输入电解电容的开路保护电路【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子电路【技术领域】，尤其涉及一种单级反激输入电解电容的开路保护电路。
【背景技术】
[0002]在当前低功耗家电电源中，如TV电源、PC电源等，主要使用反激式开关电源架构。行业安全规定，家电产品内所有元器件在开路或短路故障时不得引起明火、冒烟、绝缘失效。因此，厂家需要对输入电解电容进行开路故障模拟测试。
[0003]而现有的低功耗家用电源中，往往使用单级无PFC反激电源拓扑，都是交流市电整流后经电解电容滤波并储能，供变压器原边能量输入。如果该电路中的电解电容出现开路故障，在交流电过零的时候，输入电压接近0V，流经变压器原边和开关管的电流变大，变压器有磁饱和的风险。同时，开关管因导通损耗加大而产生热量，造成其温度急剧上升，容易烧坏开关管。
[0004]现有技术中，对于电解电容的开路保护，采用冗余并联或运算放大器检测法进行保护。冗余并联是采用两个电解电容并联接入 电路，当其中一个开路故障时，电路没有保护动作而继续运行，但电容量减半，温升和磁饱和的风险仍然存在。而采用运算放大器检测法需在电源电路上添加运算放大器芯片及其外围电路，不但增加了成本，同时电路复杂，还容易受外界因素(尤其是开关电源工作时压流高频变化引起电磁兼容问题)影响，对布线要求高，从而降低整体的可靠性。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种单级反激输入电解电容的开路保护电路，能实现电解电容开路保护的同时，成本低廉，可操作性强，可靠性高。
[0006]为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种单级反激输入电解电容的开路保护电路，包括:全桥整流电路、电解电容、二极管、变压器原边绕组、MOS开关管、第一电阻和脉宽调制芯片；其中，所述全桥整流电路分别与外部电源、电解电容的正极以及变压器原边绕组连接；所述脉宽调制芯片包括电压控制引脚和输出引脚，所述电压控制引脚与所述二极管的阳极连接，所述输出引脚与所述MOS开关管的栅极连接；所述二极管的阴极与所述电解电容的正极连接；所述MOS开关管的漏极与所述变压器原边绕组连接，所述MOS开关管的源极与信号地连接；所述第一电阻连接在所述MOS开关管的源极和信号地之间。
[0007]进一步的，所述电解电容的负极与信号地连接。
[0008]进一步的，所述的开路保护电路还包括磁珠，所述磁珠连接在变压器原边绕组与MOS开关管的漏极之间。
[0009]进一步的，所述全桥整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，其中第一二极管和第二二极管串联组成第一半桥，第三二极管和第四二极管串联组成第二半桥，所述第一半桥与所述第二半桥并联连接。[0010]本实用新型实施例提供的开路保护电路，在脉宽调制芯片的电压控制引脚和电解电容的正极添加一二极管，在电路正常工作时，全桥整流电路和电解电容将外部交流电整流成稳压直流电，由于二极管的单向导通性，电流不经过二极管，而是分别通过变压器原边绕组、MOS开关管和第一电阻，再回流到信号地。这时脉宽调制芯片的电压控制引脚处于高电平，其输出引脚则输出方波驱动MOS开关管进行高频开关动作，使变压器原边绕组产生交变磁通，从而向副边传递能量，使整个电路正常工作。而在电解电容发生开路故障时，经过全桥整流电路整流的交流电变成“馒头波”，当交流电的正弦波过零时，即处于整流后的“馒头波”处在波谷，使得输入到变压器原边绕组的电压很低。当输出功率一定时，输入电压降低，输入电流就会变大，可能会造成变压器磁饱和，同时MOS开关管导通且存在导通内阻，由于电流变大，导通内阻产生的热量不能及时散失，使MOS开关管损耗。而本实用新型添加的二极管，在交流电的正弦波过零时，使得二极管导通，电压控制引脚的电流依次流过二极管、变压器原边绕组、MOS开关管和第一电阻，再回流到信号地。这时电压控制引脚的电压被拉低，使得输出引脚关闭输出，电路不再工作，从而实现保护。
[0011]相比于现有技术采用冗余并联电解电容和添加运算放大器，本实用新型仅在电路中添加二极管即能实现电解电容的开路保护，成本较小，实现方法和操作简单，不受外界因素影响，可靠性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型提供的一种单级反激输入电解电容的开路保护电路的连接结构示意图；
[0013]图2是本实用新型提供的开路保护电路的电路原理结构示意图；
[0014]图3是本实用新型提供的正常工作时交流电整流后Vbridge处的电压示意图；
[0015]图4是本实用新型提供的电解电容开路时交流电整流后Vbridge处的电压示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0017]参见图1，是本实用新型提供的一种单级反激输入电解电容的开路保护电路，包括:全桥整流电路101、电解电容102、二极管103、变压器原边绕组104、MOS开关管105、第一电阻106和脉宽调制芯片107。其中，全桥整流电路101分别与外部电源、电解电容102的正极以及变压器原边绕组104连接。电解电容102的负极与信号地连接。二极管103的阴极与电解电容102的正极连接，其阳极与脉宽调制芯片107的电压控制引脚连接。MOS开关管105的漏极与变压器原边绕组104连接，其源极与信号地连接，其栅极与脉宽调制芯片107的输出引脚连接。第一电阻106连接MOS开关管105的源极与信号地之间。脉宽调制芯片107可以但不限于包括电压控制引脚和输出引脚。
[0018]参见图2，图2为本实用新型的开路保护电路的原理说明电路图。如图2所示，全桥整流电路包括第一二极管BDB1、第二二极管BDB2、第三二极管BDB3和第四二极管BDB4。第一二极管BDBl和第二二极管BDB2串联组成第一半桥，第三二极管BDB3和第四二极管BDB4串联组成第二半桥，第一半桥与第二半桥并联连接组成全桥整流电路101。电解电容102为图中的EB1，二极管103为图中的DB107，变压器原边绕组104为TBl，MOS开关管105为QB101，第一电阻106为电阻RB148，脉宽调制芯片107为UB101。脉宽调制芯片107包括电压控制引脚COMP和输出引脚OUT。图2中，其他元器件为了实现电源的其他功能而设计，与本实用新型描述电解电容开路保护无必要联系，在此不再赘述。
[0019]本实用新型的开路保护电路工作原理如下:
[0020]在电路正常工作时，外部交流电经过全桥整流电路101的稳压和电解电容EBl的滤波后，向变压器原边绕组TBl输出稳压直流电，如图3所示。由于二极管的单向导通性，稳压直流电不能通过二极管DB107，而是依次通过变压器原边绕组TB1、MOS开关管QB101、第一电阻RB148再回流到信号地。这时，脉宽调制芯片UBlOl的输出引脚OUT输出方波驱动MOS开关管QBlOl进行高频开关动作，使变压器原边绕组TBl产生交变磁通，从而向副边传递能量，实现正常工作。如果此时电解电容发生开路故障，会导致交流电经过全桥整流电路101整流后变成“馒头波”，如图4所示。在市电正弦波过零，即整流后的馒头波处在波谷时，Vbridge处的电压很低，即变压器原边绕组TBl的输入电压变低，在变压器输出功率一定时，输入电压变低会使输入电流即流过原边绕组的电流变大。由于变压器在设计时追求利用效率，磁通量都不会太大，输入电流变大可能会导致变压器磁通饱和。同时因为MOS开关管QBlOl导通且具有导通内阻，由于电流变大而由该内阻产生的热量不能及时散去，使MOS开关管QBlOl温度上升，从而损耗MOS开关管，甚至引发生命财产安全。
[0021]而采用本实用新型技术方案，在电解电容EBl开路故障时，由于Vbridge处的电压很低，使得脉宽调制芯片UBlOl的电压控制引脚COMP的电流依次流通二极管DB107、变压器原边绕组TBUMOS开关管QB101、第一电阻RB148，再回流到信号地，使得电压控制引脚COMP的电压被拉低，从而使得输出引脚OUT关闭输出，电路停止工作，实现开路保护。
[0022]在本实施例中，该开路保护电路可以但不限于包括磁珠，磁珠连接在变压器原边绕组104与MOS开关管105的漏极之间，用于改善电磁干扰指标。
[0023]由上可见，相比于现有技术采用冗余并联电解电容和添加运算放大器，本实用新型仅在电路中添加二极管即能实现电解电容的开路保护，成本较小，实现方法和操作简单，不受外界因素影响，可靠性高。
[0024]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种单级反激输入电解电容的开路保护电路，其特征在于，包括:全桥整流电路、电解电容、二极管、变压器原边绕组、MOS开关管、第一电阻和脉宽调制芯片； 其中，所述全桥整流电路分别与外部电源、电解电容的正极以及变压器原边绕组连接; 所述脉宽调制芯片包括电压控制引脚和输出引脚，所述电压控制引脚与所述二极管的阳极连接，所述输出引脚与所述MOS开关管的栅极连接； 所述二极管的阴极与所述电解电容的正极连接； 所述MOS开关管的漏极与所述变压器原边绕组连接，所述MOS开关管的源极与信号地连接； 所述第一电阻连接在所述MOS开关管的源极和信号地之间。
2.根据权利要求1所述的开路保护电路，其特征在于，所述电解电容的负极与信号地连接。
3.根据权利要求1所述的开路保护电路，其特征在于，还包括磁珠，所述磁珠连接在变压器原边绕组与MOS开关管的漏极之间。
4.根据权利要求1所述的开路保护电路，其特征在于，所述全桥整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，其中第一二极管和第二二极管串联组成第一半桥，第三二极管和第四二极管串联组成第二半桥，所述第一半桥与所述第二半桥并联连接。
【文档编号】H02H7/16GK203747387SQ201420079115
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】胡锋, 何文焕 申请人:广州视源电子科技股份有限公司