一种输入过压保护电路的制作方法

文档序号:15496239发布日期:2018-09-21 21:47阅读:1965来源:国知局

本实用新型涉及电力技术领域,具体地说是一种输入过压保护电路。



背景技术:

开关电源目前在电力、通讯、消防等行业中已经被广泛的应用,在实际使用环境中供电电压在高峰和平谷时期的波动大,如果输入供电电压过高,则损坏电源内部的一些器件,导致开关电源因电压过高而烧毁,造成后后级系统不能正常工作。

现有电源控制电路主要在此增加输入过压保护电路控制,使其输入电压超过设定电压值的情况下使电源停止工作,在一定电压范围内保护电源不受损坏。

参见图1,目前靠外围电路检测母线电压实现过压保护,一般都采用三极管和二极管的配合来进行采样,由电阻和二极管检测电压,三极管实现使能信号输出。此外围检测电路中由于三极管属于电流控制性器件,用其来检测输入电压,存在电压精度低、离散性大,受温度影响大等缺点;同时该电路没有滞回功能,在过压保护动作后,容易恢复工作,造成开关电源频繁的开关机,影响后级和开关电源本身的可靠性;同时在输入电压较高时,电路损耗比较大,在产品工作时会增加产品的温升,导致可靠性下降。



技术实现要素:

本实用新型的目的是克服现有技术的不足,通过减小过压保护电路损耗,提高电路工作可靠性;同时,输入电压过压时防止产品在保护临界点不断重复启动,提高产品和后级设备的工作可靠性,使过压电路具有较高的精度,并保证过压点在低温、常温、高温下一致。

为实现上述目的,设计一种输入过压保护电路,其特征在于,包括:

电源,由设有PWM控制芯片的外加直流电压供电;

采样电路,用于检测母线电压并生成采样信号输出;

开关电路,产生使能信号输出,以控制电源来驱动PWM控制芯片使其进入保护状态;

控制电路,连接在采样电路与开关电路之间,在母线电压高于过压保护电压点时,其输出高电平给开关电路,用以控制电源进入输入过压保护状态;

滞回电路,连接在采样电路与控制电路之间,在母线电压高于过压保护电压点时,其形成正反馈电路,以抬高采样电路的输出端电压,进一步升高控制电路的输出端电压;在母线电压低于过压保护电压点时,由滞回电路形成一个滞回压差,使控制电路在母线电压的下降压差达到所述滞回压差时才能关闭,开关电路才能退出输入过压保护状态,用以让电源恢复工作。

所述控制电路包括误差放大器U1、电阻R12~R15、三极管Q10;三极管Q10的发射极连接到接地参考点,三极管Q10的集电极连接通过R13连接至供电VCC;误差放大器U1的阳极连接到接地参考点,误差放大器U1的阴极连接到电阻R12的第二脚,通过电阻R12的第一脚连接供电VCC;误差放大器U1阴极还连接电阻R14的第一脚,通过电阻R14的第二脚连接到三极管Q10的基极与电阻R15的第一脚,电阻R15的第二脚到接地参考点;误差放大器U1的控制脚连接采样电路。

所述采样电路由电阻R10与电阻R11组成;

电阻R10的第一脚接母线直流电压,电阻R10的第二脚与电阻R11的第一脚分别连接控制电路中误差放大器U1的控制脚,母线电压经过电阻R10与电阻R11的分压,将信号送至误差放大器U1的控制脚。

所述的滞回电路包括电阻R17、二极管D10;

电阻R17一端作为滞回电路的输入端连接到控制电路中三极管Q10的集电极端,电阻R17的另一端连接二极管D10的负极,二极管D10的正极分别连接采样电路中电阻R10的第二脚、电阻R11的第一脚、控制电路中误差放大器U1的控制脚;

所述滞回电路输入端在正常输入电压下三极管Q10导通,二极管D10与电阻R17串联后再与采样电阻R11并联;当输入过压时,三极管Q10断开,滞回电路形成正反馈,将采样电阻R11第一脚对地电压抬高,使其进入深度过压保护,只有低于原先过压保护点电压后该状态才能发生反转;此电压差为电路的滞回压差。

所述开关电路包括电阻R16、三极管Q11,电阻R16的一脚连接三极管Q11的基极,电阻R16的另一脚分别连接控制电路中电阻R13的一脚、电阻R17的一端、三极管Q10的集电极端;三极管Q11的发射极连接接地参考点,三极管Q11的集电极送出信号OFF来控制电源的工作状态;

三极管Q11的集电极作为开关控制PWM控制芯片使能端,该使能端可以是PWM控制芯片的电源供电受控电路,也可以是反馈回路控制,也可以是电流检测回路控制。

所述控制电路中误差放大器采用TL431稳压芯片。

所述采样电路,包括依次串联的电阻R10、电阻R11,串联电路的一端连接电源输入电压端Vbus,另一端连接接地参考点,电阻R10和电阻R11的串联结点作为输入电压采样电路的输出端。

本实用新型同现有技术相比,输入过电压保护精度高;有可设定的滞回电压,避免开关电源频繁开关机,保证开关电源被保护后的稳定性;具有较好的温度特性;在高压下电路损耗小。

附图说明

图1是原有检测母线电压的外围检测电路的电路图。

图2是本实用新型中滞回电路的电路图。

具体实施方式

现结合附图及实施例对本实用新型作进一步地说明。

实施例1

参见图2,一种输入过压保护电路,其特征在于,包括电源、控制电路、采样电路、滞回电路、开关电路

所述电源,因本实用新型中过压保护电路耗电量低,因此可由设有PWM控制芯片的外加直流电压供电;

所述控制电路,连接在采样电路与开关电路之间,在母线电压高于过压保护电压点时,其输出高电平给开关电路,用以控制电源进入输入过压保护状态;本例中所述控制电路包括误差放大器U1、电阻R12~R15、三极管Q10;三极管Q10的发射极连接到接地参考点,三极管Q10的集电极连接通过R13连接至供电VCC;误差放大器U1的阳极连接到接地参考点,误差放大器U1的阴极连接到电阻R12的第二脚,通过电阻R12的第一脚连接供电VCC;误差放大器U1阴极还连接电阻R14的第一脚,通过电阻R14的第二脚连接到三极管Q10的基极与电阻R15的第一脚,电阻R15的第二脚到接地参考点;误差放大器U1的控制脚连接采样电路。本例中误差放大器U1采用TL431稳压芯片,采用高精度、低温漂的电压基准芯片TL431进行采样,因其自身耗电量很低,工作电压范围宽,采用其连接PWM控制芯片供电,电路损耗很小。在受控电路关闭状态也能维持原有状态工作。克服了现有技术下高压输入损耗大,过压精度低,过压点温漂大,无滞回电压的缺点。

所述采样电路,用于检测母线电压并生成采样信号输出;本例中所述采样电路由电阻R10与电阻R11组成;电阻R10的第一脚接母线直流电压,电阻R10的第二脚与电阻R11的第一脚分别连接控制电路中误差放大器U1的控制脚,母线电压经过电阻R10与电阻R11的分压,将信号送至误差放大器U1的控制脚。进一步的,所述采样电路,包括依次串联的电阻R10、电阻R11,串联电路的一端连接电源输入电压端Vbus,另一端连接接地参考点,电阻R10和电阻R11的串联结点作为输入电压采样电路的输出端。

所述滞回电路,连接在采样电路与控制电路之间,在母线电压高于过压保护电压点时,其形成正反馈电路,以抬高采样电路的输出端电压,进一步升高控制电路的输出端电压;在母线电压低于过压保护电压点时,由滞回电路形成一个滞回压差,使控制电路在母线电压的下降压差达到所述滞回压差时才能关闭,开关电路才能退出输入过压保护状态,用以让电源恢复工作。本例中所述的滞回电路包括电阻R17、二极管D10;电阻R17一端作为滞回电路的输入端连接到控制电路中三极管Q10的集电极端,电阻R17的另一端连接二极管D10的负极,二极管D10的正极分别连接采样电路中电阻R10的第二脚、电阻R11的第一脚、控制电路中误差放大器U1的控制脚;所述滞回电路输入端在正常输入电压下三极管Q10导通,二极管D10与电阻R17串联后再与采样电阻R11并联;当输入过压时,三极管Q10断开,滞回电路形成正反馈,将采样电阻R11第一脚对地电压抬高,使其进入深度过压保护,只有低于原先过压保护点电压后该状态才能发生反转;此电压差为电路的滞回压差。

所述开关电路,产生使能信号输出,以控制电源来驱动PWM控制芯片进入保护状态;本例中所述开关电路包括电阻R16、三极管Q11,电阻R16的一脚连接三极管Q11的基极,电阻R16的另一脚分别连接控制电路中电阻R13的一脚、电阻R17的一端、三极管Q10的集电极端;三极管Q11的发射极连接接地参考点,三极管Q11的集电极送出信号OFF来控制电源的工作状态;三极管Q11的集电极作为开关控制PWM控制芯片使能端,该使能端可以是PWM控制芯片的电源供电受控电路,也可以是反馈回路控制,也可以是电流检测回路控制。

本实用新型工作原理:

参见图2,当母线电压上电后,电阻R10与电阻R11分压电压超过误差放大器U1内部基准电压2.5V,误差放大器U1的阴极电压下降,三极管Q10基极电压因电阻R14、R15分压低于0.7V,三极管Q10进入截止状态,三极管Q10的集电极电压为高电平,通过电阻R16耦合至三极管Q11的基极,使三极管Q11的基极电压大于0.7V,三极管Q11饱和导通,三极管Q11的集电极变为低阻状态,控制后级PWM控制芯片电路。

滞回电路电压形成原理:

输入电压处于正常电压情况下,电阻R10与R11分压低于误差放大器U1内部基准电压,误差放大器U1的阴极为高电平,三极管Q10基极通过R14、R15分压大于0.7V,三极管Q10饱和导通,三极管Q11截止状态,后级PWM控制芯片电路正常工作。因三极管Q10饱和导通,滞回电路中电阻R17的一端被拉到低电平,二极管D10与电阻R17串联,与电阻R11近似于并联关系,由电阻R10、电阻R11分压电压拉到更低。

输入电压处于过电压情况下,后级电源停止工作。电阻R10与R11分压高于误差放大器U1内部基准电压,误差放大器U1的阴极为低电平,三极管Q10基极通过电阻R14、R15分压小于0.7V,三极管Q10截止,滞回电路中电阻R17的一端电压抬到高电平,因二极管D10的单相性特性,串联二极管D10的电阻R17与电阻R11由原来正常工作时近似于并联的关系变为非并联关系,使采样电路下拉阻抗增大,分压电压升高,进入深度过压保护状态。将正常工作电压逐渐上升到过压保护的保护点下移,使得电压低于原过压点电源后才恢复正常工作,避免了在过压点临界来回波动引起电源反复启动现象。

本实用新型所述的输入过压保护电路可以应用于AC-DC、DC-DC开关电源中,具有保护精度高,实现可设置的滞回电压,温度特性好,一定高压范围下损耗小等优点。

本输入过压保护电路具有高精度的原理:因为误差放大器U1为电压检测型,而且控制脚的内部集成了高精度的稳压源,所以可以实现更高精度的输入过电压保护。

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