输入过压/欠压保护电路的制作方法

本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种输入过压/欠压保护电路。

背景技术：

通常，电网电压的异常波动很容易引起充电器和适配器中的元器件的损坏。在传统的充电器和适配器中，一般通过在控制芯片上增加一个芯片管脚来实现输入电压的过压和欠压保护功能(即，输入过压/欠压保护功能)，但是这会导致芯片管脚数量增加，尤其是在集成功率开关的产品中，将导致能散热的芯片管脚数量减少，最大输出功率降低。

技术实现要素：

鉴于以上所述的一个或多个问题，本实用新型提供了一种新颖的输入过压/欠压保护电路。

根据本实用新型实施例的输入过压/欠压保护电路，包括交流整流电路、电磁干扰滤波电路、启动电路、供电电路、反馈电路、电流检测电路、控制电路、变压器、以及输出整流滤波电路，其中：交流整流电路的第一端子和第二端子用于分别与交流电源的两端连接，第三端子和第四端子分别与电磁干扰滤波电路的第一端子和第二端子连接；电磁干扰滤波电路的第二端子接参考地，第三端子与启动电路的第一端子和变压器的原边绕组的第一端子连接；启动电路的第二端子与供电电路的第一端子和控制电路的第一端子连接；供电电路的第二端子与变压器的辅助绕组的第一端子和反馈电路的第一端子连接，第三端子接参考地；反馈电路的第二端子与控制电路的第三端子连接，第三端子接参考地；电流检测电路的第一端子与控制电路的第四端子连接，第二端子接参考地；控制电路的第二端子接参考地，第五端子与变压器的原边绕组的第二端子连接；变压器的辅助绕组的第二端子接参考地，副边绕组的第一端子和第二端子分别与输出整流滤波电路的第一端子和第二端子连接，并且副边绕组的第二端子接地。

在一些实施例中，控制电路是包括以下功能脚的控制芯片：供电脚，即控制电路的第一端子，用于为控制电路供电；接地脚，即控制电路的第二端子；反馈控制脚，即控制电路的第三端子，用于实现输入过压/欠压保护功能、输出过压保护功能、输出恒压控制功能、以及输出恒流控制功能；电流检测脚，即控制电路的第四端子，用于采集输入过压/欠压保护电路的输出电流信息；以及功率开关漏极脚，即控制电路的第五端子，用于控制控制芯片内部的功率开关的导通与关断。

在一些实施例中，反馈控制脚在功率开关导通期间，通过检测流过反馈电路的第一端子和第二端子之间的电路部分的电流采集输入过压/欠压保护电路的输入电压信息，来实现输入过压/欠压保护功能；反馈控制脚在变压器的退磁时间内，通过控制电路内部的采样电路采集输入过压/欠压保护电路的输出电压信息，来实现输出恒压控制功能；反馈控制脚通过检测与变压器的退磁时间相对应的退磁脉宽的上升沿和下降沿，来实现输出恒流控制功能；和/或反馈控制脚通过控制电路内部的采样电路采集输入过压/欠压保护电路的输出电压信息，来实现输出过压保护功能。

在一些实施例中，上述输入过压/欠压保护电路还包括：吸收电路，其第一端子和第二端子分别与变压器的原边绕组的第一端子和第二端子连接；启动电路包括启动电阻；供电电路包括整流二极管和滤波电容；和/或反馈电路包括反馈电阻，电流检测电路包括电流检测电阻。

根据本实用新型实施例的输入过压/欠压保护电路，采用原边控制方案，在不增加芯片管脚数量的前提下，通过芯片管脚的复用来实现输入电压的过压/欠压保护功能，节省了系统成本，同时可以直接替代传统的输入过压/欠压保护电路，从而可以节省客户设计和认证流程。

附图说明

从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型，其中：

图1示出了传统的输入过压/欠压保护电路的电路原理图；

图2示出了根据本实用新型实施例的输入过压/欠压保护电路的电路原理图；

图3A至3D示出了图2中所示的EMI滤波电路的各种接法；

图4A至4D示出了图2中所示的供电电路的各种接法；

图5示出了图2中所示的控制电路的反馈控制脚的复合功能框图；

图6A至6G示出了图2中所示的吸收电路的各种接法；

图7A和7B示出了图2中所示的输出整流滤波电路的各种接法。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素和部件的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。

图1示出了传统的输入过压/欠压保护电路的电路原理图。在图1所示的输入过压/欠压保护电路中，利用传统的输入电压的过压和欠压检测方式来检测输入电压的过压和欠压，通过电阻分压的方式采集输入电压信息，并通过控制芯片的专门引脚来实现输入电压的过压和欠压保护。

图2示出了根据本实用新型实施例的输入过压/欠压保护电路的电路原理图。如图2所示，根据本实用新型实施例的输入过压/欠压保护电路200包括交流整流电路202、电磁干扰(EMI)滤波电路204、启动电路206、供电电路208、反馈电路210、电流检测电路212、控制电路214、吸收电路216、变压器218、以及输出整流滤波电路220，它们的连接关系如下：

交流整流电路202具有四个端子202-1至202-4，其中：第一端子202-1和第二端子202-2用于分别与交流电源的两端连接，第三端子202-3与电磁干扰滤波电路204的第一端子204-1连接，第四端子202-4与电磁干扰滤波电路204的第二端子204-2连接，即，第三端子202-3和第四端子202-4分别与电磁干扰滤波电路204的第一端子204-1和第二端子204-2连接；

电磁干扰滤波电路204具有三个端子204-1至204-3，其中：第一端子204-1与交流整流电路202的第三端子202-3连接，第二端子204-2与交流整流电路202的第四端子202-4连接并且接参考地，第三端子204-3与启动电路206的第一端子206-1和变压器218的原边绕组N_P的第一端子连接；

启动电路206具有两个端子206-1和206-2，其中：第一端子206-1与电磁干扰滤波电路204的第三端子204-3和变压器218的原边绕组N_P的第一端子连接，第二端子206-2与供电电路208的第一端子208-1和控制电路214的第一端子(即，管脚A)连接；

供电电路208具有三个端子208-1至208-3，其中：第一端子208-1与启动电路206的第二端子206-2和控制电路214的第一端子(即，管脚A)连接，第二端子208-2与变压器218的辅助绕组N_AUX的第一端子和反馈电路210的第一端子210-1连接，第三端子208-3接参考地；

反馈电路210具有三个端子210-1至201-3，其中：第一端子210-1与供电电路208的第二端子208-2和变压器218的辅助绕组N_AUX的第一端子连接，第二端子210-2与控制电路214的第三端子(即，管脚C)连接，第三端子210-3接参考地；

电流检测电路212具有两个端子212-1至212-1，其中：第一端子212-1与控制电路214的第四端子(即，管脚D)连接，第二端子212-2接参考地；

控制电路214具有五个端子，即管脚A至D以及相互短接的管脚E至H，其中：第一端子与启动电路206的第二端子206-2和供电电路208的第一端子208-1连接，第二端子接参考地，第三端子与反馈电路210的第二端子210-2连接，第四端子与电流检测电路212的第一端子212-1连接，第五端子与变压器218的原边绕组N_P的第二端子连接；

吸收电路216具有两个端子216-1和216-2，其中：第一端子216-1与原边绕组N_P的第一端子、电磁干扰滤波电路204的第三端子204-3、和启动电路206的第一端子206-1连接，第二端子216-2与原边绕组N_P的第二端子和控制电路214的第五端子连接；

变压器218具有原边绕组N_P、辅助绕组N_AUX、以及副边绕组N_S，其中，原边绕组N_P的第一端子与电磁干扰滤波电路204的第三端子204-3和启动电路206的第一端子206-1连接，原边绕组N_P的第二端子与控制电路214的第五端子连接，辅助绕组N_AUX的第一端子与供电电路208的第二端子208-2和反馈电路210的第一端子208-1连接，辅助绕组N_AUX的第二端子接参考地，副边绕组N_S的第一端子和第二端子分别与输出整流滤波电路220的第一端子220-1和第二端子220-2连接；

输出整流滤波电路220具有两个端子220-1和220-2，其中：第一端子220-1与变压器218的副边绕组N_S的第一端子连接，第二端子220-2与副边绕组N_S的第二端子连接并且接地。

在图2所示的实施例中，交流整流电路202包括保险丝(FUSE)和整流二极管，主要作用是对交流电压进行整流。这里，整流二极管的数量可以是最少一个、最多八个，保险丝也可以用保险丝电阻、绕线电阻、或电感代替。

在图2所示的实施例中，电磁干扰滤波电路204包括电感、高压电解电容、以及静电释放(ESD)放电电阻，主要作用是抑制电磁干扰和整流后滤波。这里，依不同应用，可以有两个电感，也可以用一个共模电感；高压电解电容也可以只用一个；ESD放电电阻R1在有些场合也可以不用。图3A至3D示出了电磁干扰滤波电路的各种接法，R1为ESD放电电阻，可以串联或并联以达到所需的阻值也可以取消。

在图2所示的实施例中，启动电路206包括启动电阻，主要作用是为控制电路214提供启动电流。这里，交流整流电路202和电磁干扰滤波电路204对交流电压进行整流滤波得到的直流电压(DC Bulk)通过启动电阻给控制电路214的供电脚供电。

在图2所示的实施例中，供电电路208包括整流二极管和滤波电容，主要作用是为控制电路214提供供电电压。当控制电路214启动时，由启动电路206为控制电路214提供启动电流；当控制电路214工作时，由供电电路208为控制电路214提供供电电压。这里，变压器218的辅助绕组N_AUX上的感应电压经整流二极管和电容滤波形成供电电压，为控制电路214供电。图4A至4D示出了供电电路的各种接法。

在图2所示的实施例中，反馈电路210包括取样电阻，主要作用是将变压器218的辅助绕组N_AUX按比例感应变压器218的原边绕组N_P的电压得到的交流电压反馈到控制电路214。从原理上看没有光耦及次级基准稳压器，从而大幅降低了成本。取样电阻可以通过串联或并联的方式达到所需要的阻值。

在图2所示的实施例中，电流检测电路212包括电流检测电阻，与控制电路214相连，可以通过调整电流检测电阻的大小来调整输出电流。

在图2所示的实施例中，控制电路214包括基于原边反馈的脉冲宽度调制(PWM)控制的功率开关(例如，使用SOP7/8封装的功率开关)及必要的外围辅助器件，可以被实现为例如，OB25133/6B/D或类似功能的控制芯片。例如，控制电路214可以是具有以下5只功能脚的控制芯片：

供电脚(即，管脚A)，用于为控制芯片供电，通过供电电路208中的A、B两点间的整流滤波电路与变压器218的辅助绕组相连。

接地脚(即，管脚B)。

反馈控制脚(即，管脚C)，其是一个多功能脚。

图5示出了反馈控制脚的复合功能框图。如图5所示，该反馈控制脚可以实现以下5个功能：

输入电压的过压保护功能：在功率开关导通期间，该功能脚被钳位到接近零伏；当输入电压不同时，在功率开关的导通时间内流过反馈电路210的第一端子和第二端子之间的电路部分(例如，实现反馈电路210的分压电阻中的上电阻)的电流不同，通过检测该电流的大小，可以采集输入电压信息，从而实现输入电压的过压保护功能；

输入电压的欠压保护功能：当输入电压不同时，在功率开关导通期间内流过反馈电路210的第一端子和第二端子之间的电路部分(例如，实现反馈电路210的分压电阻中的上电阻)的电流不同，通过检测该电流的大小，可以采集输入电压信息，从而实现输入电压的欠压保护功能；

输出电压的反馈检测功能：在变压器218的退磁时间内，通过控制芯片内部的取样电路采样平台电压，该平台电压和输入过压/欠压保护电路200的输出电压成比例关系，通过控制该平台电压可以实现输出电压的恒压(CV)控制；

退磁脉宽检测功能：通过检测与变压器218的退磁时间相对应的退磁脉宽的上升沿和下降沿，实现输出电流的恒流(CC)控制；

输出电压的过压保护功能：反馈电路210可以采集输出电压信息，通过逻辑控制可以实现输出电压的过压保护功能。

电流检测脚(即，管脚D)，和电流检测电路212连接。

功率开关漏极脚(即，管脚E/F/G/H)，连接变压器218的原边绕组，通过控制电路内部控制，实现功率开关的导通和关断。

在图2所示的实施例中，吸收电路216包括电阻、电容、和二极管。在实际应用电路中，根据不同的系统要求，该电路可以变化。例如，该电路依不同市场要求可以完全取消从而进一步降低成本。图6A至6G示出了吸收电路的各种接法。

在图2所示的实施例中，输出整流滤波电路220包括输出整流二极管和滤波电容两个主要部分，针对不同的输出纹波要求，输出滤波电路可以增加π型滤波电路或者共模滤波电路。图7A和7B示出了输出整流滤波电路的各种接法。

如上所述，根据本实用新型实施例的输入过压/欠压保护电路，采用原边控制方案，在不增加芯片管脚数量的前提下，通过芯片管脚的复用来实现输入电压的过压/欠压保护功能，节省了系统成本，同时可以直接替代传统的输入过压/欠压保护电路，从而可以节省客户设计和认证流程。

本实用新型可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本实用新型的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本实用新型的范围之中。