用于开关电源的前端保护装置的制作方法

本实用新型涉及一种开关电源保护电路，尤其涉及一种用于开关电源的前端保护装置。

背景技术：

开关电源为交流-直流-交流-直流的一个转换电源，从而实现输出电压、功率可调且稳定的直流电，在开关电源从第一交流到直流过程中，一般为将市电等交流电通过整流后形成直流电，然后再进行转换处理，在这个过程中，当整流电路上电输出时，其瞬间电流较大，往往容易造成开关电源中后续的开关控制部分冲击，另一方面，由于开关电源中存在变压器等感性元件，当开关电源断电瞬间，变压器的初级绕组感应出高压，并不能快速泄放，从而造成开关电源被冲击而发生损坏，基于上述两方面的原因，开关电源稳定性差。

其二，开关电源虽然具有电压、功率调节，其调节主要通过对开关电源中的开关器件的驱动脉冲信号的占空比调节实现，不能实现良好的过压或者欠压保护，一旦开关电源的输入欠压，不能为后续的用电器件提供稳定的工作用电，而一旦过压，则会造成开关电源后端的用电器件损坏。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种用于开关电源的前端保护装置，能够在开关电源上电瞬间实现直流电缓慢加载于开关电源的开关元件和感性元件，从而避免对开关元件进行冲击，防止感性元件产生上电高压，而在断电时能够实现感性元件的感应电流快速泄放，防止高压烧损感性元件，而且能够对输入直流电进行欠压和过压检测并执行实时保护，从而有效确保后端用电器件的安全，提升整个开关电源的安全性。

本实用新型提供的一种用于开关电源的前端保护装置，包括前级开关电路和前级缓启动电路；

所述前级开关电路包括电阻r7、pmos管m1以及用于检测输入电压欠压或者过压的检测控制电路；

所述pmos管m1的源极连接于电阻r7的一端，电阻r7的另一端作为前级开关电路的输入端；检测控制电路的检测输入端连接于电阻r7作为前级电路输入端的一端，检测控制电路的控制输出端连接于pmos管m1的栅极并在欠压或者过压时控制pmos管m1关断，所述pmos管m1的漏极作为前级开关电路的输出端；

所述前级缓启动电路包括nmos管m2、第一缓冲电路和第二缓冲电路；

所述第一缓冲电路的输入端连接于nmos管m2的漏极，第一缓冲电路的控制端连接于nmos管m2的栅极；

所述第二缓冲电路的输入端连接于nmos管m2的漏极，第二缓冲电路的输出端连接于nmos管m2的源极；nmos管m2的漏极连接于pmos管m1的源极，nmos管m2的源极作为前端保护装置的输出端。

进一步，所述检测控制电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r8、稳压管zd1、稳压管zd2、三极管q1以及三极管q2；

电阻r1的一端作为检测控制电路的第一输入端连接于前级开关电路的输入端，电阻r1的另一端与稳压管zd1的负极连接，稳压管zd1的正极通过电阻r2接地，稳压管zd2的正极通过电阻r3连接于三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极连接于三极管q1的基极；

稳压管zd2的负极作为检测控制电路的第二输入端连接于前级开关电路的输入端，稳压管zd2的正极通过电阻r4接地，稳压管zd2的正极通过电阻r5连接于三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极通过电阻r8和电阻r6串联后连接于pmos管m1的源极，电阻r6和电阻r8之间的公共连接点作为检测控制电路的控制输出端连接于pmos管m1的栅极。

进一步，所述第一缓冲电路包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13以及电容c1；

所述电阻r10的一端作为第一缓冲电路的输入端连接于nmos管m2的漏极，电阻r10的另一端通过电容c1连接于电阻r11的一端，电阻r11的另一端接地；

电阻r12的一端作为第一缓冲电路的第一控制端连接于nmos管m2的栅极，电阻r4的另一端通过电阻r13接地，电阻r12和电阻r13之间的公共连接点连接于电阻r10和电容c1的公共连接点。

进一步，所述第二缓冲电路包括电阻r9、三极管q5以及电容c2；

所述电阻r9的一端作为第二缓冲电路的输入端连接于nmos管m2的漏极，电阻r9的另一端连接于三极管q5的发射极，电容c2的一端连接于nmos管m2的源极，电容c2的另一端接地，三极管q5的集电极连接于电容c2和nmos管m2的公共连接点；

三极管q5的基极连接于电容c1和电阻r10之间的公共连接点；其中，三极管q1为p型三极管。

进一步，还包括泄放电路，所述泄放电路包括电阻r14、电阻r15、电阻r17、电阻r16、三极管q4和三极管q3；

所述电阻r14的一端作为泄放电路的第一控制端连接于电阻r3和电容c1的公共连接点；电阻r14的另一端连接于三极管q3的基极，三极管q3的基极与电阻r15的一端连接，电阻r15的另一端作为泄放电路的第二控制端连接于电容c1和电阻r11之间的公共连接点，三极管q3的发射极作为泄放电路的第一输入端连接于nmos管m2的栅极，三极管q3的集电极作为泄放电路的第一输出端接地；

电阻r17的一端连接于nmos管m2的源极，电阻r17的另一端连接于三极管q4的基极，三极管q4的基极连接于电阻r16的一端，电阻r16的另一端作为泄放电路的第四控制端连接于电容c1和电阻r11之间的公共连接点，三极管q4的发射极作为泄放电路的第二输入端连接于nmos管m2的源极，三极管q3的集电极作为泄放电路的第二输出端接地；

其中，三极管q3和三极管q4为p型三极管。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型，能够在开关电源上电瞬间实现直流电缓慢加载于开关电源的开关元件和感性元件，从而避免对开关元件进行冲击，防止感性元件产生上电高压，而在断电时能够实现感性元件的感应电流快速泄放，防止高压烧损感性元件，而且能够对输入直流电进行欠压和过压检测并执行实时保护，从而有效确保后端用电器件的安全，提升整个开关电源的安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步详细说明：

本实用新型提供的一种用于开关电源的前端保护装置，包括前级开关电路和前级缓启动电路；

所述前级开关电路包括电阻r7、pmos管m1以及用于检测输入电压欠压或者过压的检测控制电路；

所述pmos管m1的源极连接于电阻r7的一端，电阻r7的另一端作为前级开关电路的输入端；检测控制电路的检测输入端连接于电阻r7作为前级电路输入端的一端，检测控制电路的控制输出端连接于pmos管m1的栅极并在欠压或者过压时控制pmos管m1关断，所述pmos管m1的漏极作为前级开关电路的输出端；

所述前级缓启动电路包括nmos管m2、第一缓冲电路和第二缓冲电路；

所述第一缓冲电路的输入端连接于nmos管m2的漏极，第一缓冲电路的控制端连接于nmos管m2的栅极；

所述第二缓冲电路的输入端连接于nmos管m2的漏极，第二缓冲电路的输出端连接于nmos管m2的源极；nmos管m2的漏极连接于pmos管m1的源极，nmos管m2的源极作为前端保护装置的输出端，通过上述结构，能够在开关电源上电瞬间实现直流电缓慢加载于开关电源的开关元件和感性元件，从而避免对开关元件进行冲击，防止感性元件产生上电高压，而在断电时能够实现感性元件的感应电流快速泄放，防止高压烧损感性元件，而且能够对输入直流电进行欠压和过压检测并执行实时保护，从而有效确保后端用电器件的安全，提升整个开关电源的安全性。

本实施例中，所述检测控制电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r8、稳压管zd1、稳压管zd2、三极管q1以及三极管q2；

电阻r1的一端作为检测控制电路的第一输入端连接于前级开关电路的输入端，电阻r1的另一端与稳压管zd1的负极连接，稳压管zd1的正极通过电阻r2接地，稳压管zd2的正极通过电阻r3连接于三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极连接于三极管q1的基极；

稳压管zd2的负极作为检测控制电路的第二输入端连接于前级开关电路的输入端，稳压管zd2的正极通过电阻r4接地，稳压管zd2的正极通过电阻r5连接于三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极通过电阻r8和电阻r6串联后连接于pmos管m1的源极，电阻r6和电阻r8之间的公共连接点作为检测控制电路的控制输出端连接于pmos管m1的栅极，其中，电阻r1、稳压管zd1、电阻r2、电阻r3以及三极管q2构成过压检测电路，其余器件构成欠压检测电路，并控制pmos管m1的关断与导通。

检测保护控制原理如下：

当工作电压正常时，即不欠压也不过压，此时，稳压管zd2导通，从而为三极管q1提供导通电压，三极管q1导通，由于开关器件为p型的mos管，其需要在栅极和源极之间施加反向偏置电压且压差大于导通电压，pmos管m1就导通，否则关断，因此，由于三极管q1的导通，电阻r6和电阻r8的分压控制，使得pmos管m1反向偏置并导通，向后续供电，如果欠压，那么稳压管zd2截止，三极管q1截止，pmos管m1的源极和栅极之间的点位相等，pmos管m1关断而停止供电，实现欠压保护，当电压过压时，则稳压管zd1导通，从而使得三极管q2导通，三极管q2导通拉低三极管q1的基极电位，三极管q1截止，此时，pmos管m1同样关断，停止供电，从而实现过压保护。

通过上述结构，同时能够实现欠压和过压检测并控制pmos管m1关断实现欠压和过压保护，提升开关电源的使用安全性，并且控制电路简单，稳定可靠。

本实施例中，所述第一缓冲电路包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13以及电容c1；

所述电阻r10的一端作为第一缓冲电路的输入端连接于nmos管m2的漏极，电阻r10的另一端通过电容c1连接于电阻r11的一端，电阻r11的另一端接地；

电阻r12的一端作为第一缓冲电路的第一控制端连接于nmos管m2的栅极，电阻r4的另一端通过电阻r13接地，电阻r12和电阻r13之间的公共连接点连接于电阻r10和电容c1的公共连接点；通过上述结构，能够使得nmos管m2在上电过程中缓慢开通，从而起到缓冲作用，其原理如下：

当上电初始，电流通过电阻r10、电容c1、电阻r11以及地之间的回路对电容c1充电，电容c1的电压缓慢上升，随着电容c1的电压上升，m1的缓慢开通，并且利用nmos管m2的栅极、源极之间的分布电容与电容c1配合，从而实现良好的缓启动。

本实施例中，所述第二缓冲电路包括电阻r9、三极管q5以及电容c2；

所述电阻r9的一端作为第二缓冲电路的输入端连接于nmos管m2的漏极，电阻r9的另一端连接于三极管q5的发射极，电容c2的一端连接于nmos管m2的源极，电容c2的另一端接地，三极管q5的集电极连接于电容c2和nmos管m2的公共连接点；

三极管q5的基极连接于电容c1和电阻r10之间的公共连接点；其中，三极管q1为p型三极管；其中，电容c2用于吸收尖峰电压，并进行一定的滤波，但是，电容c2的设置，势必会影响到整体的开通速度，因此，通过第二缓冲电路对电容c2进行事先充电，从而使得整个电路的开通时间取决于电阻r10、电阻r11、电阻r12和电容c1的参数，因此，当nmos管m2开通后，不会再受到电容c2的延时影响，通过调整电阻r9、电容c2的参数，当电容c1的电压达到nmos管m1完全开通时，三极管q1截止，而且，电容c2充电完成。

本实施例中，还包括泄放电路，所述泄放电路包括电阻r14、电阻r15、电阻r17、电阻r16、三极管q4和三极管q3；

所述电阻r14的一端作为泄放电路的第一控制端连接于电阻r3和电容c1的公共连接点；电阻r14的另一端连接于三极管q3的基极，三极管q3的基极与电阻r15的一端连接，电阻r15的另一端作为泄放电路的第二控制端连接于电容c1和电阻r11之间的公共连接点，三极管q3的发射极作为泄放电路的第一输入端连接于nmos管m2的栅极，三极管q3的集电极作为泄放电路的第一输出端接地；

电阻r17的一端连接于nmos管m2的源极，电阻r17的另一端连接于三极管q4的基极，三极管q4的基极连接于电阻r16的一端，电阻r16的另一端作为泄放电路的第四控制端连接于电容c1和电阻r11之间的公共连接点，三极管q4的发射极作为泄放电路的第二输入端连接于nmos管m2的源极，三极管q3的集电极作为泄放电路的第二输出端接地；

其中，三极管q3和三极管q4为p型三极管。

其中，通过上述结构，能够对开关电源起到良好的泄放作用，防止感应电流冲击，其原理如下：

在开关电源中，利用开关元件(mos管、三极管、igbt等)与变压器配合，通过开关元件输入脉冲控制信号使得直流电转换成交流电，在断电时，变压器会产生感应高压，此处：顺便说一下感应高压的原理：

以电感为例(变压器相当于两个电感耦合)，假如电感接入电路后的电流为从左到右，当初始上电时，电感具有阻碍电流增大的作用(即电感电流不能顺便)，那么，在电感中将会有感应电流从右向左流动，此时，对于变压器本身来说，不会造成什么损坏，但是，对于电感的输入端来说会产生高压，该高压则会反向冲击前端电路，从而烧损电路；而当断电瞬间，电感内部产生感应电流，以阻碍电感的电流减小，那么，在电感的右端，则会产生一个高压，该高压会造成开关元件、变压器自身烧损，因此，往往在变压器的初级绕组反接续流二极管，虽然续流二极管对后端电路进行保护，但是对于整流电路等形成了反向冲击，烧损前端电路。

因此，在上述结构下，由于电流第一缓冲电路的作用，那么将会大大降低变压器初级绕组在上电时的感应电动势，从而形成保护，而在正常供电时，三极管q3和三极管q4是截止的，而在断电时，利用电容c1的电压不可瞬变性，电容c1的下端会被置为负压状态，从而快速导通三极管q4和三极管q3，一方面使得nmos管m2的栅极电容快速放电，另一方面使得变压器的初级绕组感应电流快速泄放，从而形成良好的保护作用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。