保护电路和开关电源的制作方法

本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种保护电路和开关电源。

背景技术：

在开关电源应用中，当次级绕组输出电流过大或发生短路时，会导致次级各绕组输出电压下降，传统的电压检测维修方法是检测到输出电压的变化后反馈给主控芯片，主控芯片加大占空比来保持输出电压的稳定，但是仅靠加大占空比容易引发故障系统器件的连锁损坏，而采用保险丝的传统方法更是增加了开关电源的体积，成本高，维护不方便。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种保护电路和开关电源，以解决传统开关电源故障检测维修方法容易损坏器件，且成本高、维护不方便的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种保护电路，包括：检测模块、短路反馈模块、驱动控制模块和电源开关模块；电源开关模块与外部电源模块的初级绕组连接；

检测模块，采集端与外部电源模块的次级绕组连接，输出端与短路反馈模块的输入端连接，用于检测外部电源模块的次级绕组的电压信号，并将电压信号输出给短路反馈模块；

短路反馈模块，输出端与驱动控制模块的输入端连接，用于将电压信号进行预处理后输出给驱动控制模块；

驱动控制模块，输出端与电源开关模块连接，用于在接收的电压信号低于第一预设电压值时控制电源开关模块关闭。

可选地，在所述驱动控制模块控制所述电源开关模块关闭之后，所述外部电源模块的初级绕组断电，同时，所述检测模块进入初始状态，所述驱动控制模块提供初始驱动信号开通所述电源开关模块。

可选地，检测模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第一二极管和光耦隔离元件；

第一电阻的第一端和第二电阻的第一端均与检测模块的采集端连接，第一电阻的第二端与第一电容的第一端、第三电阻的第一端和第一二极管的阳极均连接；第二电阻的第二端与光耦隔离元件的原边输入端连接；

第一电容的第二端与第四电阻的第一端连接；第三电阻的第二端和第一二极管的阳极均接地；第四电阻的第二端与光耦隔离元件的原边输出端和第一二极管的阴极均连接；

光耦隔离元件的副边输入端与检测模块的输出端连接，光耦隔离元件的副边输出端接地。

可选地，短路反馈模块包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电容、第二二极管和三极管；

第五电阻的第一端与短路反馈模块的输入端连接，第五电阻的第二端与第六电阻的第一端、第二电容的第一端和第二二极管的阳极均连接；第六电阻的第二端和第二电容的第二端均接地；

第二二极管的阴极与第七电阻的第一端和第八电阻的第一端均连接；三极管的发射极与第七电阻的第二端连接，三极管的基极与第八电阻的第二端连接，三极管的集电极通过第九电阻与短路反馈模块的输出端连接。

可选地，电源开关模块包括：开关管和第十电阻；

开关管的漏极与外部电源模块的初级绕组连接，开关管的栅极和源极均与驱动控制模块的输出端连接，开关管的源极还通过第十电阻接地。

可选地，驱动控制模块包括：控制芯片、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第三电容和第四电容；

控制芯片的信号输入引脚与驱动控制模块的输入端连接，控制芯片的信号输入引脚还通过第十一电阻与开关管的源极连接，控制芯片的信号输入引脚还通过第三电容接地，控制芯片的信号输出引脚通过第十二电阻与开关管的栅极连接，控制芯片的参考电压引脚通过第十三电阻与第四电容的第一端连接，控制芯片的时钟引脚与第四电容的第一端连接；第四电容的第二端接地。

可选地，保护电路还包括：电压反馈模块；

电压反馈模块，输入端与检测模块的输出端连接，输出端与控制芯片的参考电压引脚和公共引脚连接，用于获取检测模块输出端的电压信号并发送给驱动控制模块；

驱动控制模块还用于在接收的电压信号低于第二预设电压值时增大电源开关模块的占空比，以使外部电源模块的次级绕组输出预设电压。

可选地，电压反馈模块包括：第十四电阻；

第十四电阻的第一端与检测模块的输出端和控制芯片的公共引脚均连接，第十四电阻的第二端与控制芯片的参考电压引脚均连接。

本发明实施例的第二方面提供了一种开关电源，包括变压模块，还包括实施例第一方面提供的任意一种的保护电路；

变压模块的初级绕组第一端与外部电网连接，初级绕组第二端与保护电路的电源开关模块连接，变压模块的次级绕组与保护电路的检测模块连接。

可选地，开关电源还包括：第三二极管和极性电容；

第三二极管的阳极与变压模块的次级绕组第一端连接，第三二极管的阴极与保护电路的检测模块和极性电容的正极连接；

极性电容的负极与变压模块的次级绕组第二端连接，极性电容的负极还接地。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：检测模块检测外部电源模块的次级绕组的电压信号，并将电压信号输出给短路反馈模块，短路反馈模块将电压信号进行预处理后输出给驱动控制模块，驱动控制模块在接收的电压信号低于第一预设电压值时控制电源开关模块关闭，实现了各输出支路的过流或短路的自动保护，解决了通过增大占空比带来的系统危害问题，不损坏器件，简化了开关电源结构，降低了成本，且维护更加方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的保护电路的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的检测模块、短路反馈模块和电压反馈模块的电路示意图；

图3是本发明一实施例提供的驱动控制模块、电源开关模块和变压模块的电路示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1，本实施例提供的一种保护电路，可以包括：检测模块100、短路反馈模块200、驱动控制模块300和电源开关模块400。电源开关模块400与外部电源模块的初级绕组连接，检测模块100的采集端与外部电源模块的次级绕组连接，检测模块100的输出端与短路反馈模块200的输入端连接，短路反馈模块200的输出端与驱动控制模块300的输入端连接，驱动控制模块300的输出端与电源开关模块400连接。

具体地，检测模块100检测外部电源模块的次级绕组的电压信号，并将所述电压信号输出给短路反馈模块200，短路反馈模块200将所述电压信号进行预处理后输出给驱动控制模块300，驱动控制模块300在接收的电压信号低于第一预设电压值时控制电源开关模块400关闭，使外部电源模块处于间歇工作状态，避免外部电源模块损坏。当短路或过流故障消除后，驱动控制模块300控制电源开关模块400打开，外部电源模块恢复正常工作。示例性地，第一预设电压值可以为1v，驱动控制模块300在接收的电压信号超过1v时控制电源开关模块400关闭，而不是只依据电压反馈信号一味的增大占空比。

参见图1，外部电源模块的变压器可以包括多个次级绕组，本实施例的保护电路的检测模块100可以与任一次级绕组连接，例如检测模块100还可以与第二次级绕组的一端vo2连接。具体地，由于外部电源模块的变压器的次级绕组均绕在同一个磁芯上，当vo1或vo2输出电流过大或发生短路时，均会导致次级各绕组输出电压的下降，检测模块100检测到输出电压的变化，并把信号反馈给短路反馈模块200，短路反馈模块200将电压信号进行预处理后输出给驱动控制模块300，驱动控制模块300在接收的电压信号低于第一预设电压值时控制电源开关模块400关闭。

由上述描述可知，保护电路中增加了短路反馈模块200，检测模块100检测外部电源模块的次级绕组的电压信号并输出给短路反馈模块200，短路反馈模块200将电压信号进行预处理后输出给驱动控制模块300，驱动控制模块300在接收的电压信号低于第一预设电压值时控制电源开关模块400关闭，实现了各输出支路的过流或短路的自动保护，解决了通过增大占空比带来的系统危害问题，不损坏器件，简化了开关电源结构，降低了成本，且维护更加方便。

可选地，在驱动控制模块300控制电源开关模块400关闭之后，外部电源模块的初级绕组断电，同时，检测模块100进入初始状态，驱动控制模块300提供初始驱动信号开通电源开关模块400。

外部电源模块的初级绕组断电之后，检测模块100进入初始状态，即清除上一次的信号的记忆，然后驱动控制模块300可以提供初始驱动信号开通电源开关模块400，使得外部电源模块的初级绕组通电，保护电路又进入初始工作状态。驱动控制模块300可以是在电源开关模块400关闭后定时提供初始驱动信号，实现自启动，提高智能化，也可以是通过工作人员触发提供初始驱动信号，本实施例对驱动控制模块300提供初始驱动信号的方式不做限定。

进一步地，参见图2，本实施例的检测模块100可以包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1、第一二极管d1和光耦隔离元件ic1；第一电阻r1的第一端和第二电阻r2的第一端均与检测模块100的采集端连接，第一电阻r1的第二端与第一电容c1的第一端、第三电阻r3的第一端和第一二极管d1的阳极均连接；第二电阻r2的第二端与光耦隔离元件ic1的原边输入端连接。

第一电容c1的第二端与第四电阻r4的第一端连接；第三电阻r3的第二端和第一二极管d1的阳极均接地；第四电阻r4的第二端与光耦隔离元件ic1的原边输出端和第一二极管d1的阴极均连接；光耦隔离元件ic1的副边输入端与检测模块100的输出端连接，光耦隔离元件ic1的副边输出端接地。

第一电阻r1和第二电阻r2获取外部电源模块的次级绕组的电压信号，并通过第四电阻r4和第一电容c1的抗干扰，使得进入光耦隔离元件ic1的电压信号没干扰脉冲。在经过光耦隔离元件ic1的隔离，使得检测模块100输出的电压信号噪声更低，信息更加准确，且电路简单，成本低，无需专用检测芯片。

可选地，本实施例的短路反馈模块200可以包括：第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第二电容c2、第二二极管d2和三极管q1；第五电阻r5的第一端与短路反馈模块200的输入端连接，第五电阻r5的第二端与第六电阻r6的第一端、第二电容c2的第一端和第二二极管d2的阳极均连接；第六电阻r6的第二端和第二电容c2的第二端均接地。

第二二极管d2的阴极与第七电阻r7的第一端和第八电阻r8的第一端均连接；三极管q1的发射极与第七电阻r7的第二端连接，三极管q1的基极与第八电阻r8的第二端连接，三极管q1的集电极通过第九电阻r9与短路反馈模块200的输出端连接。

第六电阻r6和第二电容c2可以对检测模块100输出的电压信号进行滤波，第八电阻r8可以减小三极管q1的静态信号电流，防止饱和失真，增加输入阻抗，第七电阻r7可以稳定三极管q1的工作点，使得输入到驱动控制模块300的电压信号更加准确，并在没有信号输入时迅速断电，保证电路的安全性。短路反馈模块200电路简单，无需专用检测芯片，成本低。

另外，现有电源通常为各支路增加保险丝实现过流和短路保护，但这种保护是一次性的，当对应支路发生故障时，对应的保险丝断开，需要重新更换保险丝电源才能恢复正常，这种方法使得电源体积大，成本高，维护不方便。本实施例通过短路反馈模块200和驱动控制模块300可以实现各输出支路的过流或短路的自动保护，不损坏器件，当过流或短路故障排除后，电源能够正常工作，无须更换器件，维护方便。

进一步地，参见图3，本实施例的电源开关模块400可以包括：开关管q2和第十电阻r10；开关管q2的漏极与外部电源模块的初级绕组连接，开关管q2的栅极和源极均与驱动控制模块300的输出端连接，开关管q2的源极还通过第十电阻r10接地。

可选地，本实施例的驱动控制模块300可以包括：控制芯片ic2、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第三电容c3和第四电容c4；控制芯片ic2的信号输入引脚与驱动控制模块300的输入端连接，控制芯片ic2的信号输入引脚还通过第十一电阻r11与开关管q2的源极连接，控制芯片ic2的信号输入引脚还通过第三电容c3接地，控制芯片ic2的信号输出引脚通过第十二电阻r12与开关管q2的栅极连接，控制芯片ic2的参考电压引脚通过第十三电阻r13与第四电容c4的第一端连接，控制芯片ic2的时钟引脚与第四电容c4的第一端连接；第四电容c4的第二端接地。

可选地，参见图3，本实施例的保护电路还可以包括：电压反馈模块500；电压反馈模块500的输入端与检测模块100的输出端连接，电压反馈模块500的输出端与控制芯片ic2的参考电压引脚和公共引脚连接。

具体地，电压反馈模块500获取检测模块100输出端的电压信号并发送给驱动控制模块300；驱动控制模块300在接收的电压信号低于第二预设电压值时增大电源开关模块400的占空比，以使所述外部电源模块的次级绕组输出预设电压。第二预设电压值大于第一预设电压值，实际应用中，在外部电源模块正常工作状态下，电压反馈模块500起作用，短路反馈模块200在输出发生短路或过流故障时起作用，即驱动控制模块300对电压反馈模块500和短路反馈模块200有优先级控制。

本实施例的电压反馈模块500可以包括：第十四电阻r14；第十四电阻r14的第一端与检测模块100的输出端和控制芯片ic2的公共引脚均连接，第十四电阻r14的第二端与控制芯片ic2的参考电压引脚均连接。

可选地，本实施例的控制芯片ic2可以为ucc28c44芯片。示例性地，ucc28c44芯片的信号输入引脚is与短路反馈模块200的电阻r9连接，信号输入引脚is还通过第十一电阻r11与开关管q2的源极连接，信号输入引脚is还通过第三电容c3接地，ucc28c44芯片的信号输出引脚out通过第十二电阻r12与开关管q2的栅极连接，ucc28c44芯片的参考电压引脚vref通过第十三电阻r13与第四电容c4的第一端连接，ucc28c44芯片的时钟引脚rc与第四电容c4的第一端连接，ucc28c44芯片的公共引脚com与第十四电阻r14的第一端连接，ucc28c44芯片的参考电压引脚vref与第十四电阻r14的第二端连接。

上述实施例中，检测模块100检测外部电源模块的次级绕组的电压信号，并将电压信号输出给短路反馈模块200，短路反馈模块200将电压信号进行预处理后输出给驱动控制模块300，驱动控制模块300在接收的电压信号低于第一预设电压值时控制电源开关模块400关闭，以使外部电源模块的初级绕组断开，实现了各输出支路的过流或短路的自动保护，解决了通过增大占空比带来的系统危害问题，不损坏器件，简化了开关电源结构，降低了成本，且维护更加方便。

进一步地，对应于上述实施例中的保护电路，本实施例提供了一种开关电源，参见图3，开关电源主要包括变压模块600和上述任一种保护电路。

其中，变压模块600的初级绕组第一端与外部电网连接，初级绕组第二端与所述保护电路的电源开关模块400连接，变压模块600的次级绕组与所述保护电路的检测模块100连接。

可选地，本实施例的开关电源还可以包括：第三二极管d3和极性电容cr1；第三二极管d3的阳极与变压模块600的次级绕组第一端连接，第三二极管d3的阴极与保护电路的检测模块100和极性电容cr1的正极连接；极性电容cr1的负极与变压模块600的次级绕组第二端连接，极性电容cr1的负极还接地。

本实施例的开关电源还可以包括：二极管d4和极性电容cr2；二极管d4的阳极与变压模块600的第二次级绕组第一端连接，二极管d4的阴极与保护电路的检测模块100和极性电容cr2的正极连接；极性电容cr2的负极与变压模块600的次级绕组第二端连接，极性电容cr2的负极还接地。

在实际应用中，变压模块600可以包括多个次级绕组，本实施例的保护电路的检测模块100可以与任一次级绕组连接，例如检测模块100还可以与第二次级绕组的一端vo2连接。具体的，由于变压模块600的次级绕组均绕在同一个磁芯上，当vo1或vo2输出电流过大或发生短路时，均会导致次级各绕组输出电压的下降，检测模块100检测到输出电压的变化，并把信号反馈给短路反馈模块200，短路反馈模块200将电压信号进行预处理后输出给驱动控制模块300，驱动控制模块400在接收的电压信号低于第一预设电压值时控制电源开关模块400关闭，在vo1或vo2处故障排出后，驱动控制模块400控制电源开关模块400打开，变压模块600恢复正常工作状态。

上述开关电源，保护电路检测变压模块600的次级绕组的电压信号，并在接收的电压信号低于第一预设电压值时使变压模块600的初级绕组断开，实现了变压模块600各输出支路的过流或短路的自动保护，解决了通过增大占空比带来的系统危害问题，不损坏器件，简化了开关电源结构，降低了成本，且维护更加方便。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包括在本发明的保护范围之内。