一种开关电源及其防护电路的制作方法
【专利摘要】本发明属于开关电源领域，提供了一种开关电源及其防护电路。在所述电流采集模块的第一输入端和第二输入端的电流大于预设电流时，或电压采集模块的输出检测端的电压高于预设电压时，由微处理器控制所述电流采集模块的输出端置于高电平，从而断开所述电压采集模块的第一输出端和第二输出端；同时所述微处理器控制所述电流采集模块的受控端与电压采集模块的受控端置于高电平，使得开关电源处于关闭状态，并持续至所述电流采集模块的第一输入端和第二输入端的电流值为正常工作数值预设数值，或持续至所述电压采集模块的输出检测端的电压为正常工作数值预设数值，本发明实施例提供的防护电路的电路设计结构简单，能够有效对开关电源进行过流过压防护。
【专利说明】
一种开关电源及其防护电路
技术领域
[0001]本发明属于开关电源领域，尤其涉及一种开关电源及其防护电路。
[0002]_
【背景技术】
[0003]开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
[0004]但是，目前开关电源的安全防护较为复杂，在遇到过流过压时往往不能及时有效的对开关电源进行保护，造成开关电源的损坏。
[0005]_
【发明内容】
[0006]本发明实施例的目的在于提供一种开关电源的防护电路，旨在解决目前开关电源的安全防护较为复杂，在遇到过流过压时不能及时有效的对开关电源进行保护，造成开关电源的损坏的问题。
[0007]为了解决上述问题，本发明是这样实现的:一种开关电源的防护电路，分别与开关电源中的微处理器和电压变换器连接，所述防护电路包括电流采集模块和电压采集模块；
所述电压采集模块的电源输入端接所述电压变换器的电压输出端，所述电压采集模块的第一输出端接所述电流采集模块的第一输入端，所述电压采集模块的第二输出端接所述电流采集模块的第二输入端，所述电压采集模块的第二输出端同时为所述开关电源的输出端;所述电流采集模块的输出端接所述电压采集模块的输入端;所述电流采集模块的受控端、所述电压采集模块的受控端和输出检测端分别与所述微处理器相接。
[0008]本发明的另一目的在于提供一种开关电源，所述开关电源包括上述所述的防护电路。
[0009]在本发明实施例中，在所述电流采集模块的第一输入端和第二输入端的电流大于预设电流时，或电压采集模块的输出检测端的电压高于预设电压时，由微处理器控制所述电流采集模块的输出端置于高电平，从而断开所述电压采集模块的第一输出端和第二输出端；同时，所述微处理器控制所述电流采集模块的受控端与电压采集模块的受控端置于高电平，使得开关电源处于关闭状态，并持续至所述电流采集模块的第一输入端和第二输入端的电流值为预设数值，或持续至所述电压采集模块的输出检测端的电压为预设数值，本发明实施例提供的防护电路的电路设计简单，能够有效对开关电源进行过流过压防护。
[0010]_
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例提供的开关电源的防护电路的模块结构图；
图2为本发明另一实施例提供的的开关电源的防护电路的模块结构图；
图3为本发明实施例提供的开关电源的防护电路的电路结构图。
[0012]
【具体实施方式】
[0013]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014]以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述:
如图1所示，本发明实施例中的防护电路100分别与开关电源中的微处理器20和电压变换器10相连。
[0015]如图1所示，所述防护电路100包括电流采集模块1I和电压采集模块102。其中，所述电压采集模块102的电源输入端接所述电压变换器10的电压输出端，所述电压采集模块102的第一输出端接所述电流采集模块101的第一输入端，所述电压采集模块102的第二输出端接所述电流采集模块101的第二输入端，所述电压采集模块102的第二输出端同时为所述开关电源的输出端。所述电流采集模块101的输出端接所述电压采集模块102的输入端；所述电流采集模块101的受控端、所述电压采集模块102的受控端和输出检测端分别与所述微处理器20相接。
[0016]本实施例中，将所述防护电路100连接于开关电源内部电路中，所述电流采集模块101的受控端，用于供微处理器对所述电流采集模块101的输入端的工作电流进行采集和电位变换。当所述电流采集模块101的输入端电流大于预设电流时，微处理器20控制所述电流采集模块101的输出端置于高电平，从而断开所述电压采集模块102的第一输出端和第二输出端。同时，所述微处理器20控制电流采集模块101的受控端与电压采集模块102的受控端置于高电平，并持续至所述电流采集模块101的输入端的电流为预设数值。
[0017]作为本发明另一优选实施例，所述电压采集模块102的输出检测端供微处理器对所述电压采集模块102的输出端的工作电压进行采集和电位变换，当所述电压采集模块102的输出检测端的电压高于预设电压时，微处理器20控制所述电流采集模块的输出端置于高电平，从而断开所述电压采集模块102的输出端，同时微处理器20控制所述电流采集模块101的受控端与电压采集模块102的受控端置于高电平，并持续至所述电压采集模块102的输出检测端的电压为预设数值。
[0018]为了实现当所述电流采集模块101的输入端的电流大于预设电流时，所述微处理器20能够控制所述电流采集模块101的输出端置于高电平，从而断开所述电压采集模块102的输出端，本实施例中，如图2所示，所述电流采集模块101包括:运放模块1011、比较模块1012和电源1013。所述运放模块1011和比较模块分别1012与所述电源1013相连。
[0019]具体的，如图2所示，所述运放模块1011的正相输入端为所述电流采集模块101的第一输入端，与所述电压米集模块1 2的第一输出端相连。所述运放模块1011的负相输入端为所述电流采集模块101的第二输入端，与所述电压采集模块102的第二输出端相连。
[0020]如图2所示，所述运放模块1011的输出端接所述比较模块1012的输入端。所述比较模块1012的输出端为所述电流采集模块1011的输出端，与所述电压采集模块102的输入端相连。所述比较模块1012的受控端为所述电流采集模块101的受控端，与所述微处理器20相连。
[0021]图3示出了本发明实施例提供的开关电源的防护电路的电路结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明相关部分，详述如下:
作为本发明一优选实施例，所述检测运放模块1011包括:用于放大输入电流的第一芯片U1、电容C52、二极管D1、用于限流的电阻R401和电阻R402。
[0022]所述电容C52接于所述第一芯片Ul的供电端与地之间，所述第一芯片Ul的负相输入端与所述电压米集模块第一输出端之间连有电阻R401，所述第一芯片Ul的正相输入端与所述电压采集模块的第二输出端之间连有电阻R402，所述第一芯片Ul的输出端与地线端之间并联有电阻R403和电容C51，所述二极管Dl的正极与第一芯片Ul的输出端相连，所述二极管Dl的负极为所述运放模块的输出端。
[0023]如图3所示，所述第一芯片Ul的供电端与所述电源1013相连。所述第一芯片Ul的负相输入端与所述电压米集模块102第一输出端之间连有电阻R401，所述第一芯片Ul的正相输入端与所述电压采集模块102的第二输出端之间连有电阻R402，其中，所述电阻R401和电阻R402均为限流用电阻。所述第一芯片Ul的输出端与地线端之间并联有电阻R403和电容C51。
[0024]如图3所示，所述二极管Dl的正极与第一芯片Ul的输出端相连，所述二极管Dl的负极接所述比较模块。所述电容C52接于所述第一芯片Ul的供电端与地之间，该电容C52用于降噪。
[0025]作为本发明一优选实施例，所述比较模块包括:用于进行电压比较的第二芯片U2、电容C54、二极管D2、第一开关管Q1、第二开关管Q2及电阻R407。
[0026]第二芯片U2的供电端与地之间连有电容C53，所述第二芯片U2的正相输入端与地之间并联有电阻R406和电容C55，所述第二芯片U2的输出端与供电端之间连有电阻R405，所述第二芯片U2的输出端接电阻R409，所述电阻R409另一端为所述电流采集模块的输出端，第所述二芯片U2的负相输入端与地之间接有所述电容C54;电阻R407接于所述第二芯片U2的输出端与二极管D2正极之间，所述二极管D2负极接于所述第二芯片U2的正相输入端;第一开关管Ql的控制端与第二开关管Q2的控制端共为所述电流采集模块的受控端;其中，所述第一开关管Ql的高电位端与所述二极管D2的正极相连，所述第一开关管Ql的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R403;所述第二开关管Q2的高电位端经由电阻R409接于所述第二芯片U2的输出端，所述第二开关管Q2的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R404。
[0027]如图3所示，所述第二芯片U2的供电端接所述电源，所述第二芯片U2的供电端与地之间连有电容C53，所述第二芯片U2的正相输入端与地之间并联有电阻R406和电容C55，所述第二芯片U2的输出端与供电端之间连有电阻R405，所述第二芯片U2的输出端接电阻R409，该电阻R409另一端为所述电流采集模块的输出端。所述电容C54用于漏电保护，接在所述第二芯片U2的负相输入端与地之间。所述电阻R407接于所述第二芯片U2的输出端与二极管D2正极之间，所述二极管D2负极接于所述第二芯片U2的正相输入端。
[0028]本实施例中，所述第一芯片Ul所产生的输出电流由并联的电阻R403产生所述第二芯片U2的输入电压，并由所述第二芯片U2对该输入电压与其自产生的基准电压进行比较。
[0029]作为本实施例中的优选方案，如图3所示，所述第一开关管Ql的控制端与第二开关管Q2的控制端共为所述电流采集模块的受控端。具体的，如图3所示，所述第一开关管Ql的高电位端与所述二极管D2的正极相连，所述第一开关管Ql的低电位端接地，所述第一开关管Ql的低电位端与控制端之间连有电阻R403。所述第二开关管Q2的高电位端经由电阻R409接于所述第二芯片U2的输出端，所述第二开关管Q2的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R404。
[0030]如图3所示，在本发明的另一实施例中，优选地，所述第一开关管Ql与第二开关管Q2分别为匪OS管Ql和匪OS管Q2。所述NMOS管Ql的栅极、漏极和源极分别为第一开关管Ql的控制端、高电位端和低电位端。所述NMOS管Q2的栅极、漏极和源极分别为第二开关管Q2的控制端、高电位端和低电位端。
[0031]此外，在本发明其他实施例中，优选地，所述第一开关管Ql与第二开关管Q2分别为NPN型三级管Ql和NPN型三级管Q2，所述NPN型三级管Ql的基极、集电极和发射极分别为第一开关管Ql的控制端、高电位端和低电位端，所述NPN型三级管Q2的基极、集电极和发射极分别为第二开关管Q2的控制端、高电位端和低电位端。
[0032]作为本发明一优选实施例，为了实现当所述电压采集模块102的输出检测端的电压高于预设电压时，微处理器20控制所述电流采集模块的输出端置于高电平，从而断开所述电压采集模块102的输出端，所述电压采集模块包括:第三芯片U3、保护电阻R40、电容C57、电容C58、二极管D3、第三开关管Q3及第四开关管Q4。
[0033]所述第三芯片U3的地线端与电压软启动端之间连有电容C57，所述第三芯片的使能端与地之间并接有电容C56，所述第三芯片U3的输入端为电压采集模块的电源输入端，所述第三芯片U3的输出端经由电阻R412与所述二极管D3的正极相连，所述二极管D3的负极为所述电压采集模块的输出端；
所述电容C58负极与所述第三芯片U3的接地端相连，其正极与所述二极管D3的正极相连，所述电容C58正极和负极两端并联有电阻R413，该电阻R413两端分别经由电阻R414和电阻R415形成所述电压采集模块的输出检测端；
所述第三开关管Q3的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R411，所述第三开关管Q3的高电位端与所述第三芯片U3的使能端相连，所述第三开关管Q3的控制端为所述电压采集丰旲块的受控端；
所述第四开关管Q4的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R410，所述第四开关管Q4的高电位端与所述第三芯片U3的使能端相连，所述第四开关管Q4的控制端为所述电压采集丰吴块的输入端。
[0034]如图3所示，所述第三芯片U3的I号引脚地线端与2号引脚电压软启动端之间连有电容C57。所述第三芯片的3号引脚使能端与地之间并接有电容C56。所述第三芯片U3的输入端为所述电压采集模块102的电源输入端，与所述电压变换器10相连。所述第三芯片U3的输出端经由电阻R412与所述二极管D3的正极相连，所述二极管D3的负极端为所述电压采集模块102的输出端。
[0035]如图3所示，所述电容C58为极性电容，该电容C58负极与所述第三芯片U3的接地端相连，其正极与所述二极管D3的正极相连。所述电容C58正极和负极两端并联有电阻R413，所述电阻R413两端分别经由电阻R414和电阻R415形成所述电压采集模块的输出检测端。
[0036]如图3所示，所述第三开关管Q3的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R411。所述第三开关管Q3的高电位端与所述第三芯片U3的使能端相连，所述第三开关管Q3的控制端为所述电压采集模块的受控端。所述第四开关管Q4的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R410，所述第四开关管Q4的高电位端与所述第三芯片U3的使能输入端相连，所述第四开关管Q4的控制端为所述电压采集模块的第一输入端。
[0037]作为本发明一优选实施例，所述第三开关管Q3与第四开关管Q4分别为匪OS管Q3和NMOS管Q4。所述匪OS管Q3的栅极、漏极和源极分别为第三开关管Q3的控制端、高电位端和低电位端。所述NMOS管Q4的栅极、漏极和源极分别为第四开关管Q4的控制端、高电位端和低电位端。
[0038]此外，在本发明其他实施例中，优选地，所述第三开关管Q3与第四开关管Q4分别为NPN型三级管Q3和NPN型三级管Q4，所述NPN型三级管Q3的基极、集电极和发射极分别为第三开关管Q3的控制端、高电位端和低电位端，所述NPN型三级管Q4的基极、集电极和发射极分别为第四开关管Q4的控制端、高电位端和低电位端。
[0039]本发明实施例还提供了一种开关电源，该开关电源包括上述所述的防护电路。
[0040]在本发明实施例中，在所述电流采集模块的第一输入端和第二输入端的电流大于预设电流时，或电压采集模块的输出检测端的电压高于预设电压时，由微处理器控制所述电流采集模块的输出端置于高电平，从而断开所述电压采集模块的第一输出端和第二输出端；同时，所述微处理器控制所述电流采集模块的受控端与电压采集模块的受控端置于高电平，使得开关电源处于关闭状态，并持续至所述电流采集模块的第一输入端和第二输入端的电流值为预设数值，或持续至所述电压采集模块的输出检测端的电压为预设数值，本发明实施例提供的防护电路的电路设计简单，能够有效对开关电源进行过流过压防护。
[0041]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种开关电源的防护电路，分别与开关电源中的微处理器和电压变换器连接，其特征在于，所述防护电路包括电流采集模块和电压采集模块； 所述电压采集模块的电源输入端接所述电压变换器的电压输出端，所述电压采集模块的第一输出端接所述电流采集模块的第一输入端，所述电压采集模块的第二输出端接所述电流采集模块的第二输入端，所述电压采集模块的第二输出端同时为所述开关电源的输出端;所述电流采集模块的输出端接所述电压采集模块的输入端;所述电流采集模块的受控端、所述电压采集模块的受控端和输出检测端分别与所述微处理器相接。2.根据权利要求1所述的开关电源的防护电路，其特征在于，所述电流采集模块包括:运放模块和比较模块； 其中，所述运放模块的正相输入端和负相输入端分别为所述电流米集模块的第一输入端和第二输入端，所述运放模块的输出端接所述比较模块的输入端，所述比较模块的输出端为所述电流采集模块的输出端，所述比较模块的受控端为所述电流采集模块的受控端。3.根据权利要求2所述的开关电源的防护电路，其特征在于，所述运放模块包括:用于放大输入电流的第一芯片U1、电容C52、二极管D1、用于限流的电阻R401和电阻R402; 所述电容C52接于所述第一芯片Ul的供电端与地之间，所述第一芯片Ul的负相输入端与所述电压采集模块第一输出端之间连有电阻R401，所述第一芯片Ul的正相输入端与所述电压采集模块的第二输出端之间连有电阻R402，所述第一芯片Ul的输出端与地线端之间并联有电阻R403和电容C51，所述二极管Dl的正极与第一芯片Ul的输出端相连，所述二极管Dl的负极为所述运放模块的输出端。4.根据权利要求3所述的开关电源的防护电路，其特征在于，所述比较模块包括:用于进行电压比较的第二芯片U2、电容C54、二极管D2、第一开关管Ql、第二开关管Q2及电阻R407； 所述第二芯片U2的供电端与地之间连有电容C53，所述第二芯片U2的正相输入端与地之间并联有电阻R406和电容C55，所述第二芯片U2的输出端与供电端之间连有电阻R405，所述第二芯片U2的输出端接电阻R409，所述电阻R409另一端为所述电流采集模块的输出端，第所述二芯片U2的负相输入端与地之间接有所述电容C54;所述电阻R407接于所述第二芯片U2的输出端与二极管D2正极之间，所述二极管D2负极接于所述第二芯片U2的正相输入端;所述第一开关管Ql的控制端与第二开关管Q2的控制端共为所述电流采集模块的受控端;其中，所述第一开关管Ql的高电位端与所述二极管D2的正极相连，所述第一开关管Ql的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R403;所述第二开关管Q2的高电位端经由电阻R409接于所述第二芯片U2的输出端，所述第二开关管Q2的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R404。5.根据权利要求1所述的开关电源的防护电路，其特征在于，所述电压采集模块包括: 第三芯片U3、保护电阻R40、电容C57、电容C58、二极管D3、第三开关管Q3及第四开关管Q4； 所述第三芯片U3的地线端与电压软启动端之间连有电容C57，所述第三芯片的使能端与地之间并接有电容C56，所述第三芯片U3的输入端为电压采集模块的电源输入端，所述第三芯片U3的输出端经由电阻R412与所述二极管D3的正极相连，所述二极管D3的负极为所述电压采集模块的输出端;所述电容C58负极与所述第三芯片U3的接地端相连，其正极与所述二极管D3的正极相连，所述电容C58正极和负极两端并联有电阻R413，该电阻R413两端分别经由电阻R414和电阻R415形成所述电压采集模块的输出检测端;所述第三开关管Q3的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R411，所述第三开关管Q3的高电位端与所述第三芯片U3的使能端相连，所述第三开关管Q3的控制端为所述电压采集模块的受控端;所述第四开关管Q4的低电位端接地，并与控制端之间连有电阻R410，所述第四开关管Q4的高电位端与所述第三芯片U3的使能端相连，所述第四开关管Q4的控制端为所述电压采集模块的输入端。6.根据权利要求4所述的开关电源的防护电路，其特征在于，所述第一开关管Ql与第二开关管Q2分别为NMOS管Ql和NMOS管Q2，所述匪OS管Ql的栅极、漏极和源极分别为第一开关管Ql的控制端、高电位端和低电位端，所述匪OS管Q2的栅极、漏极和源极分别为第二开关管Q2的控制端、高电位端和低电位端。7.根据权利要求4所述的开关电源的防护电路，其特征在于，所述第一开关管Ql与第二开关管Q2分别为NPN型三级管Ql和NPN型三级管Q2，所述NPN型三级管Ql的基极、集电极和发射极分别为第一开关管Ql的控制端、高电位端和低电位端，所述NPN型三级管Q2的基极、集电极和发射极分别为第二开关管Q2的控制端、高电位端和低电位端。8.根据权利要求5所述的开关电源的防护电路，其特征在于，所述第三开关管Q3与第四开关管Q4分别为NMOS管Q3和NMOS管Q4，所述匪OS管Q3的栅极、漏极和源极分别为第三开关管Q3的控制端、高电位端和低电位端，所述匪OS管Q4的栅极、漏极和源极分别为第四开关管Q4的控制端、高电位端和低电位端。9.根据权利要求5所述的开关电源的防护电路，其特征在于，所述第三开关管Q3与第四开关管Q4分别为NPN型三级管Q3和NPN型三级管Q4，所述NPN型三级管Q3的基极、集电极和发射极分别为第三开关管Q3的控制端、高电位端和低电位端，所述NPN型三级管Q4的基极、集电极和发射极分别为第四开关管Q4的控制端、高电位端和低电位端。10.—种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括根据权利要求1-9任一项所述的防护电路。
【文档编号】H02H7/10GK105932644SQ201610360284
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月28日
【发明人】不公告发明人
【申请人】来安县信隆机械科技有限公司