电源电路、系统及用电设备的制作方法

1.本技术涉及电源供电技术领域，特别是涉及一种电源电路、系统及用电设备。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，各类电子产品在日产生活中使用越来越广泛，这些电子产品在运行时，必然需要通过电源电路进行供电，随之而来的电子产品对电网的要求也越来越高。
3.然而，电网运行过程中，经常由于各种原因发生电压波动，使得电源电路中供电电压突增，进而导致电源电路自身器件以及负载的损坏。因此，传统的电源电路工作可靠性较低。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对电源电路的工作可靠性低的问题，提供一种电源电路、系统及用电设备，使得电源电路在输入电压过高的情况下，能够及时中断供电操作，避免电源电路自身器件以及负载的损坏，提高电源电路的运行可靠性。
5.一种电源电路，包括：开关电源装置、第一原边绕组、第二原边绕组、副边绕组和过压保护电路，所述第二原边绕组的第一端连接外部电源，所述第二原边绕组的第二端连接所述开关电源装置；所述副边绕组的第一端和所述副边绕组的第二端分别连接负载；所述第一原边绕组的第一端连接所述开关电源装置，所述过压保护电路连接所述第二原边绕组的第一端，所述过压保护电路连接所述开关电源装置，所述第一原边绕组的第二端接地；所述过压保护电路用于当所述外部电源输出的电压达到电压保护阈值时，控制开关电源装置停止工作。
6.上述电源电路，开关电源装置与第二原边绕组之间设置有过压保护电路，在运行过程中，过压保护电路能够实时接收外部电源输出的电压，在该电压达到电压保护阈值时，过压保护电路会进行动作，控制开关电源装置停止工作，从而实现过压保护。上述方案，在电源电路中设置有过压保护电路，在输入电压达到电压保护阈值时，能够控制开关电源装置停止工作，实现对电源电路自身器件以及负载的过压保护，具有较强的运行可靠性。
7.在一些实施例中，电源电路还包括第一电容和第一二极管，所述第一二极管的阴极连接所述开关电源装置、所述第一电容的第一端和所述过压保护电路，所述第一二极管的阳极连接所述第一原边绕组的第一端，所述第一电容的第二端连接所述第一原边绕组的第二端。
8.在一些实施例中，所述过压保护电路包括电压采样电路、第二二极管、开关保护电路和开关器件，所述电压采样电路连接所述第二原边绕组的第一端，所述第二二极管的阴极连接所述电压采样电路，所述第二二极管的阳极连接所述开关保护电路，所述关保护电路连接所述开关器件的控制端，所述开关器件的第一端连接所述开关电源装置，所述电压采样电路、所述开关保护电路接和所述开关器件的第二端接地。
9.在一个实施例中，所述电压采样电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端连接所述第二原边绕组的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端和所述第二二极管的阴极，所述第二电阻的第二端接地。
10.在一个实施例中，所述第二二极管的稳压值为：v
bulk
为所述电压保护阈值，r1为所述第一电阻的阻值，r2为所述第二电阻的阻值，v
zd
为稳压值。
11.在一个实施例中，所述开关保护电路包括第三电阻和第二电容，所述第二二极管的阳极连接所述第三电阻的第一端、所述第二电容的第一端和所述开关器件的控制端，所述第三电阻的第二端和所述第二电容的第二端接地。
12.在一个实施例中，所述开关器件为npn晶体三极管。
13.一种电源系统，包括整流滤波电路和上述的电源电路，所述第二原边绕组的第一端通过所述整流滤波电路连接外部电源。
14.一种用电设备，包括上述的电源系统。
15.在一个实施例中，所述用电设备为洗碗机。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术一实施例中电源电路结构示意图；
18.图2为本技术另一实施例中电源电路结构示意图；
19.图3为本技术一实施例中过压保护电路结构示意图；
20.图4为本技术另一实施例中电源电路结构示意图；
21.图5为本技术另一实施例中电源系统结构示意图。
22.附图标记说明：11-开关电源装置，12-第一原边绕组，13-第二原边绕组，14-副边绕组，15-过压保护电路，d1-第一二极管，c1-第一电容，151-电压采样电路，d2-第二二极管，152-开关保护电路，q-开关器件，r1-第一电阻，r2-第二电阻，r3-第三电阻，c2-第二电容，21-整流滤波电路。
具体实施方式
23.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。
24.请参阅图1，一种电源电路，包括：开关电源装置11、第一原边绕组12、第二原边绕组13、副边绕组14和过压保护电路15，第二原边绕组13的第一端连接外部电源，第二原边绕组13的第二端连接开关电源装置11；副边绕组14的第一端和副边绕组14的第二端分别连接负载；第一原边绕组12的第一端连接开关电源装置11，第二原边绕组13的第一端连接过压
保护电路15，过压保护电路15连接开关电源装置11，第一原边绕组12的第二端接地；过压保护电路15用于当外部电源输出的电压达到电压保护阈值时，控制开关电源装置11停止工作。
25.具体地，开关电源装置11也即开关电源管理装置，具体可为开关电源管理芯片，是一种用来对系统供电进行管理的器件。其可分为ac/dc(alternating current/direct current，交流/直流)电源装置和dc/dc电源装置两大类，ac/dc电源装置变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为整流，功率流由负载返回电源的称为有源逆变。dc/dc电源装置是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。本技术所提供的电源电路，既可以应用在ac/dc类型的开关电源装置11中，也可应用在dc/dc类型的开关电源装置11中，对此不做限定。
26.第一原边绕组12、第二原边绕组13和副边绕组14共同组成一个整流变压器，第二原边绕组13的第二端具体连接到连接开关电源装置11的控制端，通过开关电源装置11的控制端对电源电路的电压输出进行控制，通过开关电源装置11的控制作用，能够将外部电源的输出电压转换为合适大小的电压，从而输出至负载为负载供电。而在第一原边绕组12处，还能转换得到电能为开关电源装置11进行供电，也即第一原边绕组12的第一端连接开关电源装置11的供电端。
27.过压保护电路15在外部电源输出的电压达到电压保护阈值时，控制开关电源装置11停止工作的方式并不是唯一的。由于开关电源装置11在运行过程中，需要一个最小工作电压的支持，只有当开关电源的供电电压大于或等于最小工作电压时，开关电源装置11才会启动运行，而当供电电压小于最小工作电压之后，将会使得开关电源停止运行。因此，在一个实施例中，可以是将过压保护电路15连接至开关电源装置11的供电端，同时过压保护电路15接地。当外部电源输出的电压达到电压保护阈值时，过压保护电路15能够动作，将开关电源装置11的供电端接地，以拉低开关电源装置的供电，直至小于最小工作电压，开关电源装置11停止工作，从而中断为负载的供电，对负载进行保护。
28.在另一个实施例中，还可以是将过压保护电路15与开关电源装置11的使能端连接，当外部电源输出的电压达到电压保护阈值时，过压保护电路15能够动作，向使能端发送信号，以控制开关电源装置11停止工作，进而中断电源电路的电能传输，保护电源电路的自身器件以及负载。
29.为了便于理解本技术的技术方案，下面均以第一原边绕组12的第一端连接开关电源装置11的供电端，过压保护电路15同样连接至开关电源装置11的供电端，过压保护电路15在外部电源输出的电压达到电压保护阈值时，通过将开关电源装置11的供电端接地的方式，拉低开关电源装置11的供电电压，实现开关电源装置11停止工作控制，进行解释说明。
30.对应的，过压保护电路15的具体电路结构并不是唯一的，只要是能够在外部电源输出的电压达到电压保护阈值时，自身进行动作，将开关电源装置11接地(具体为将开关电源装置11的供电端口接地)，将开关电源装置11的供电电压拉低，直至低于最小工作电压而停止运行类型的电路均可。
31.应当指出的是，电压保护阈值的大小并不是唯一的，其根据过压保护电路15中各个器件的选型不同，而会有所区别。因此，在一个实施例中，在进行过压保护电路15的搭建时，可结合实际负载的耐压值不同，选择不同类型的器件，以使得最终搭建的过压保护电路
15的电压保护阈值，满足当前负载需求。
32.上述电源电路，开关电源装置11与第二原边绕组13之间设置有过压保护电路15，在运行过程中，过压保护电路15能够实时接收外部电源输出的电压，并在该电压达到电压保护阈值时，过压保护电路15会进行动作，控制开关电源装置11停止工作，从而实现过压保护。上述方案，在电源电路中设置有过压保护电路15，在输入电压达到电压保护阈值时，能够控制开关电源装置11停止工作，实现对电源电路自身器件以及负载的过压保护，具有较强的运行可靠性。
33.请参阅图2，在一些实施例中，电源电路还包括第一电容c1和第一二极管d1，第一二极管d1的阴极连接开关电源装置11、第一电容c1的第一端和过压保护电路15，第一二极管d1的阳极连接第一原边绕组12的第一端，第一电容c1的第二端连接第一原边绕组12的第二端。
34.具体地，该方案中，第一原边绕组12的第一端处还设置有第一二极管d1，其中第一二极管d1的阴极连接第一电容c1的第一端、过压保护电路15和开关电源装置11，利用第一二极管d1的单向导通特性，可避免电压反灌第一原边绕组12。同时还设置有第一电容c1进行滤波，从而有效提高电源电路的运行可靠性。
35.可以理解，第一二极管d1的具体类型并不是唯一的，在一个实施例中，可结合开关电源装置11以及各个绕组所围成的整流变压器进行选型，只要保证电源电路正常运行时，能够抑制电压反灌均可。
36.请参阅图3，在一些实施例中，过压保护电路15包括电压采样电路151、第二二极管d2、开关保护电路152和开关器件q，电压采样电路151连接第二原边绕组13的第一端(图未示)，第二二极管d2的阴极连接电压采样电路151，第二二极管d2的阳极连接开关保护电路152，关保护电路连接开关器件q的控制端，开关器件q的第一端连接开关电源装置11，电压采样电路151、开关保护电路152接和开关器件q的第二端接地。
37.具体地，电压采样电路151用来采集外部电源传输至第二原边绕组13的电压，也即输入电压，并将此传输至开关保护电路152和开关器件q，从而实现开关器件q的控制。开关保护电路152能够对电压采样电路151采集并传输至开关器件q的控制端的电压进行处理，保证开关器件q的安全稳定运行。第二二极管d2具备稳压功能，也即为稳压二极管，其用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变，从而起到稳压作用。第二二极管d2的阴极连接至第一电阻的第二端，当外部电源的输出电压达到一定值时，能够将第二二极管d2反向击穿，从而使得开关器件q处接收到电平信号。而当开关器件q接收电平信号之后，在该电平信号的作用下导通，也即开关器件q的第一端和第二端连通。
38.由于开关器件q的第一端连接开关电源装置11的供电端，而开关器件q的第二端则接地，此时将会把开关电源装置11的供电端的电压拉低，也即使得开关电源装置11的供电降低。当开关电源装置11的供电降低到低于最小工作电压时，开关电源装置11将会停止运行。而开关电源装置11在电源电路中用来对整个供电进行管理，当其停止运行之后，相应的电源管理操作也会中断，此时外部交流电源输出的电压将无法传输到负载，也即负载供电停止，从而实现对负载的过压保护。
39.可以理解，电压采样电路151的具体类型并不是唯一的，只要是能够将外部电源的电压传输到开关保护电路152和开关器件q均可。例如，在一个实施例中，请结合参阅图4，电
压采样电路151包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1的第一端连接第二原边绕组13的第一端，第一电阻r1的第二端连接第二电阻r2的第一端和第二二极管d2的阴极，第二电阻r2的第二端接地。
40.具体地，本实施例的技术方案中，电压采样电路151通过分压采样实现，具体包括两个电阻，两个电阻的公共端连接至第二二极管d2的阴极，用以将外部电源的输出电压采集并施加到第二二极管d2的阴极。
41.应当指出的是，电压采样电路151中，第一电阻r1和第二电阻r2的选型并不是唯一的，由于本技术所提供的电源电路设置于原边绕组侧，外部电源的输出电压一般较高，为了保证电源电路的运行可靠性，需要将第一电阻r1和第二电阻r2的阻值设置为兆欧(1x106欧)级别。同时，所选取的电阻精确度应当小于或等于1％，电阻精确度即电阻阻值公差，在最大电气或机械波动条件下所允许的与标称值的误差，所选取的电阻精确度越低，电源电路的运行可靠性越高。
42.上述方案，电压采样电路151直接采用简单的分压采样实现，所需电子元器件数量少，可有效降低电路体积和节约电路成本。
43.在一个实施例中，第二二极管d2的稳压值为：v
bulk
为电压保护阈值，r1为第一电阻r1的阻值，r2为第二电阻r2的阻值，v
zd
为稳压值。
44.具体地，基于上述分压形式的电压采样电路151，可通过第一电阻r1、第二电阻r2以及第二二极管d2的选型，将电源电路的电压保护阈值调整为不同大小，也即有：
[0045]vbulk
＝v
zd
*r1/r2+v
zd
[0046]
因此，实际电路设置过程中，针对不同的负载，首先可确定当前电源电路所需的电压保护阈值，在该值确定的情况下，只需选择合适的第一电阻r1、第二电阻r2以及第二二极管d2即可。
[0047]
而为了便于电子元器件的选型，首先可选定第一电阻r1和第二电阻r2，在两个电阻的阻值不变的情况下，只需选择一定稳压值大小的第二二极管d2，即可保证外部电源输出的电压达到所设定的电压保护阈值，能够将开关电源装置11接地，以使其停止工作，从而保护负载。
[0048]
可以理解，在其它实施例中，还可以是电压保护阈值确定的情况下，采用一个固定的第二二极管d2，通过对第一电阻r1和第二电阻r2进行选型，以使得第一电阻r1的阻值、第二电阻r2的阻值、第二二极管d2的稳压值和电压保护阈值之间，满足关系v
bulk
＝v
zd
*r1/r2+v
zd
即可。亦或者是，同时对第一电阻r1、第二电阻r2和第二二极管d2进行选型。
[0049]
上述方案，可根据调整所选电子元器件的参数，使得电源电路具备不同大小的电压保护阈值，从而适应不同的负载，进一步提高电源电路的适用范围。
[0050]
开关保护电路152的具体类型也并不是唯一的，只要能够保证第二二极管d2被反向击穿时，开关器件q能够安全稳定运行均可。请结合参阅图4，在一个较为详细的实施例中，开关保护电路152包括第三电阻r3和第二电容c2，第二二极管d2的阳极连接第三电阻r3的第一端、第二电容c2的第一端和开关器件q的控制端，第三电阻r3的第二端和第二电容c2的第二端接地。
[0051]
具体地，该实施例的方案中，第三电阻r3作为偏置电阻，通过该电阻的作用，可为
开关器件q提供合适大小的电流值，通过调整该电阻的阻值，相应的开关器件q的控制端的电流也会发生变化。因此，通过设置合适大小的偏置电阻，可确保开关器件q在外部电源输出的电压达到电压保护阈值时，能够提供大小适当的控制端电流，以使开关器件q获得合适的工作点。而第二电容c2则起到滤波作用，通过第三电阻r3和第二电容c2的设置，可提高开关器件q的运行可靠性。
[0052]
应当指出的是，过压保护电路15中所选用的开关器件q的具体类型并不是唯一的，可以是mos管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金氧半场效晶体管)、晶体三极管或者是igbt(insulate-gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)，只要是当第二二极管d2被反向击穿时，在传输至控制端的电流的作用下，将第一端和第二端导通，也即将开关电源装置11(具体为供电端)接地类型的器件均可。
[0053]
进一步地，在一个较为详细的实施例中，开关器件q为npn晶体三极管。
[0054]
具体地，npn晶体三极管是指由两块n型半导体中间夹着一块p型半导体所组成的晶体三极管，该晶体三极管由两个pn结构成，共用的一个电极成为晶体三极管的基极，其他的两个电极分别称为集电极和发射极。该方案中，当外部电源的输出电压达到电压保护阈值(也即大于或等于电压保护阈值)，第二二极管d2被反向击穿。击穿电流使得npn晶体三极管的基级(也即控制端，简称“b级”)和发射极(也即第一端，简称“e级”)导通，进而npn晶体三极管的集电极(也即第二端，简称“c级”)发射极导通，因为c极连接到低电压(也即接地)，强制使开关电源装置11的供电电压减小，当小于最小工作电压时，开关电源装置11停止工作，起到对负载的保护作用。本实施例采用npn晶体三极管，具有寿命长、安全可靠、没有机械磨损、开关速度快、体积小等特点，从而有效提高电源电路的运行效率以及使用寿命。
[0055]
一种电源系统，包括整流滤波电路21和上述的电源电路，第二原边绕组13的第一端通过整流滤波电路21连接外部电源。
[0056]
请结合参阅图5，该实施例的方案中，外部电源具体为交流电源，例如目前所使用的220v交流电源，在其输入电源电路之前，通过整流滤波电路21转换为直流电能，从而实现供电操作。电源电路如上述各个实施例以及附图所示，开关电源装置11在运行过程中，需要一个最小工作电压的支持，只有当开关电源的供电电压大于或等于最小工作电压时，开关电源装置11才会启动运行，而当供电电压小于最小工作电压之后，将会使得开关电源停止运行，从而中断为负载的供电，对负载进行保护。
[0057]
第一原边绕组12、第二原边绕组13和副边绕组14共同组成一个整流变压器，结合开关电源装置11，通过本技术所提供的电源电路，能够将外部电源的输出电压转换为合适大小的电压，从而输出至负载为负载供电。
[0058]
在过压保护电路15检测到外部电源输出电压达到电压保护阈值时，过压保护电路15动作，将开关电源装置11的供电端与地之间导通，从而将开关电源装置11的供电电压拉低，直至小于最小工作电压。当开关电源停止工作之后，外部电源向负载的供电操作也会相应的结束，从而实现对负载的过压保护，保证负载的安全运行。
[0059]
上述电源系统，开关电源装置11与第二原边绕组13之间设置有过压保护电路15，在运行过程中，过压保护电路15能够实时接收外部电源输出的电压，并在该电压达到电压保护阈值时，过压保护电路15会进行动作，控制开关电源装置11停止工作，从而实现过压保护。上述方案，在电源电路中设置有过压保护电路15，在输入电压达到电压保护阈值时，能
够控制开关电源装置11停止工作，实现对电源电路自身器件以及负载的过压保护，具有较强的运行可靠性。
[0060]
一种用电设备，包括上述的电源系统。
[0061]
具体地，电源系统如上述实施例以及附图所示，在此不再赘述。该方案中，开关电源装置11与第二原边绕组13之间设置有过压保护电路15，在运行过程中，过压保护电路15能够实时接收外部电源输出的电压，并在该电压达到电压保护阈值时，过压保护电路15会进行动作，控制开关电源装置11停止工作，从而实现过压保护。上述方案，在电源电路中设置有过压保护电路15，在输入电压达到电压保护阈值时，能够控制开关电源装置11停止工作，实现对电源电路自身器件以及负载的过压保护，从而用电设备运行可靠性。
[0062]
应当指出的是，用电设备的具体类型并不是唯一的，只要是包括开关电源装置11、两个原边绕组和一个副边绕组14实现供电操作类型的用电设备均可。例如，在一个较为详细的实施例中，用电设备具体可为洗碗机。在其它实施例中，用电设备还可以是空调器、油烟机或者电饭煲等。
[0063]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0064]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。