CN101083433A - 开关电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关电源装置，即使有过大电压附加到输入电压里，也能不遭损坏地安全停止，并防止电源装置起火冒烟。其通过连接于交流电源的整流平滑电路来转变为1次侧直流电压，将该1次侧直流电压通过开关元件和PWM控制IC对变压器进行开关，在上述变压器的2次侧诱发电力，将该电力通过整流平滑电路整流平滑后获得直流输出。其包括：介由上述变压器来检测所述1次侧直流电压的1次侧电压检测手段，检测上述1次侧直流电压为设定电压值以上时的过电压检测手段，当上述过电压检测手段检测到在上述设定电压值以上的电压时，停止所述开关电源装置动作的停止手段。

Description

开关电源装置

技术领域

本发明涉及，复印机、激光打印机等办公机器因交流电源在输入电压不稳定的环境下使用的开关电源装置。特别是输入电压中附加了过大电压时，也可以不被损坏而安全停止、防止电源装置起火冒烟的开关电源装置。

背景技术

一般地、复印机、激光打印机等办公机器因交流电源在输入电压不稳定的环境下使用的开关电源装置已为公众所知。

而且，作为在先技术的专利文献1公开了这样一种技术，即当比额定电压高的交流电源与输入端子连接时，或者，雷电涌的高电压被输入时，齐纳二极管导通，晶体(三极管)管接通，由于接通中的用于继电器的晶体(三极管)管不再导通，继电器被切断，过电压保护用开关打开，并且，因场强计有电压，H等级的信号被输出，控制用微机从场强计得到H等级的信号，端子变为H等级，控制用微机的端子变为H等级后，具有晶闸管功能的电源闩锁电路接通，保持继电器和开关的关闭，将电源保持在关闭的状态。

还有，专利文献2公开了这样一种技术，即将交流电压通过整流电路整流后变换成直流，将该直流电压通过电压检测部比较后检测出过电压，驱动负荷部以增加流经保险丝的电流，使其熔断，即当检测到过电压时，持续打开开关电源的开关元件，使电流增加后，使保险丝熔断，能够正确地设定动作点，并且能够切实地熔断保险丝。

还有，专利文献3公开了这样一种技术，即交流(商用)电源，通过开关经过继电器，分为通往复印机的机械部分的路线，和在继电器前到达直流电源组件的路线，直流电源组件进行交流电压的交直变换，从稳定的电路向包括CPU的控制组件供给电力；控制组件包括A/D变换部，其将稳定电路的进口部的直流电压进行A/D变换；信号发生部，其控制开关及继电器；时钟，交流电源有异常发生时，该异常从电源组件传向A/D变换器，根据A/D变换后的数据检测出异常，通过控制组件，使继电器和开关动作，切断交流电源的输入，通过时钟，对瞬时异常不作反应。

还有，专利文献4，公开了这样一种技术，一种从商用电源的中性线和高电位线接受电力供给、安装在电源的电力供给侧的过电压保护装置，其包括连接高电位线和中性线之间的电涌吸收元件；通过电涌吸收元件在商用电源侧的高电位线上串联***的正温度系数热敏电阻；将电涌吸收元件产生的热量良好地传送到正温度系数热敏电阻去的热收缩软管。当附加有过电压时，通过电涌吸收元件的发热正温度系数热敏电阻的电阻值增加，通过该正温度系数热敏电阻的电阻值的增加，电流值下降，电涌吸收元件的发热得到抑制，最终，电涌吸收元件的发热和正温度系数热敏电阻的电阻值的上升达到平衡时，电涌吸收元件的发热(温度上升)得到限制。

专利文献1：特开2002-51453公报

专利文献2：特开2003-164054公报

专利文献3：特开平11-113164公报

专利文献4：特开平11-252789公报

发明内容

但是，上述已有的开关电源装置存在着以下的问题。

即：以前交流输入电压的过电压是通过压敏电阻等电压检测元件进行检测，通过保险丝等切断元件切断并停止交流输入电源，但是，此时存在着压敏电阻或保险丝等损坏，且即使消除了输入过电压也不能恢复原状的问题。

于是，为了使其恢复原状，必须要进行电源装置的交换或者保险丝的交换，因为是有关安全的零件，所以又产生了需要接受过高度训练人员进行维护的问题。

并且，以前的技术虽然可以不损坏保护元件检测并停止过电压，但是为了将输入电压检测手段连接到交流电源或整流平滑后的直流电压中，并检测输入电压，存在着待机时的消耗电力会增加输入电压检测手段的消耗电力的量的问题。最近，特别是待机时降低消耗电力变得很重要，存在着也不能忽视输入电压检测手段消耗电力的问题。

本发明就是为了解决这些问题，其目的是提供这样一种开关电源装置。

其在待机时不增加消耗电力，提供输入过电压检测手段，即使附加了输入过电压，也可以停止开关电源装置的动作，以防止电源装置及***起火冒烟。

还有，本发明的其他目的是，检测出输入过电压时，不发生压敏电阻短路或保险丝熔断等零件损坏，即可停止动作，过电压消除后，能够容易地再启动。

为了达到所述目的，技术方案1记载了一种开关电源装置，其通过连接于交流电源的整流平滑电路转变为1次侧直流电压，将所述1次侧直流电压通过开关元件和PWM控制IC对变压器进行开关，在所述变压器的2次侧诱发电力，将所述电力通过整流平滑电路整流平滑后获得直流输出；其特征在于包括：1次侧电压检测手段，其介由所述变压器来检测所述1次侧直流电压；过电压检测手段，其检测所述1次侧直流电压为设定电压值以上；停止手段，其当所述过电压检测手段检测到在所述设定电压值以上的电压时，停止所述开关电源装置的动作。

还有，技术方案2记载的开关电源装置，其特征在于：所述1次侧电压检测手段，是所述PWM控制IC的辅助电源电路；所述过电压检测手段，是齐纳二极管和电阻的串联电路；所述停止手段，是所述PWM控制IC的过电压保护电路。

还有，技术方案3记载的开关电源装置，其特征在于：所述1次侧电压检测手段，为取得与1次侧直流电压成比例的电压，以所述开关元件在接通时所输出的极性，连接到所述2次侧的整流平滑电路中；所述过电压检测手段，利用电压依存元件检测出输入过电压；所述停止手段，与所述电源装置的2次侧过电压保护手段连动。

根据本发明，当交流输入电压高于设定电压(输入过电压检测电压)时，通过停止开关动作，流经1次侧平滑电容器的脉动电流减少，即使输入过电压被附加，因该电容器只少许发热，所以可防止更高电压的电容器防爆阀的动作。因此，1次侧平滑电容器可选定低耐压小型零件，可提供低价格安全的开关电源装置。

此外，1次侧直流电压检测电路，由于根据线圈T1-W1和线圈T1-W4的线圈比，使用被分压后的低电压来检测输入过电压，1次侧直流电压检测电路和过电压检测电路的消耗电力小，待机时消耗电力少的开关电源装置。

此外，可以将辅助电源电路作为1次侧直流电压检测电路使用，通过少量的零件实现输入过电压保护功能，提供更低价格的电源装置。

此外，在开关电源装置的2次侧整流平滑电路中，通过设置1次侧直流电压检测电路，可将停止开关电源装置动作的停止手段，与电源装置的2次侧过电压保护手段连动，可以使PWB设计时的零件配置的自由度变大，达到容易设计的效果。

附图说明

图1所示是本发明所述开关电源装置的1个实施例的电路图。

图2所示是本发明所述开关电源装置的第2实施例的电路图。

图3是图2所示，第2实施例中辅助电源电路8的变形例子的电路图。

图4是在2次侧设置1次侧电压检测电路及过电压检测电路的实施例的电路图。

图5是在2次侧设置1次侧电压检测电路及过电压检测电路的其他实施例的电路图。

具体实施方式

参考以下附图详细说明该发明实施的形态。

图1是本发明所述开关电源装置的1个实施例的电路图。

如图1所示，该开关电源装置，交流电源(AC)1通过保险丝(F1)2连接整流电路(DB)3，将整流后的电压通过1次侧平滑电容器(C1)4平滑后转变为1次侧直流电压，通过连接1次侧直流电压的开关变压器(T1)5、开关元件(Q1)6、PWM控制IC(IC1)7，ON/OFF开关变压器5的线圈(T1-W1)的电流，在2次侧诱发电力，通过2次侧整流平滑电路(T1-W2、D2、C2)20将该电力平滑后得到直流输出。

并且，开关电源装置包括介由开关变压器(T1)5来检测1次侧直流电压的电路之1次侧电压检测电路(T1-W4、D5、C5、R5)9，在该1次侧电压检测电路9中，为了使开关元件(Q1)6在ON时，以正极输出，是以T1-W4的极性来绕线的。

该1次侧直流电压，以T1-W1和T1-W4的线圈数比被分压后的电压出现在电容器C5的两端，该电压被过电压检测电路(ZD1、R6)10检测，并提供给开关电源停止电路(C6、IC1-OVP)11。

另外，辅助电源电路(T1-W3、D4、C4)8是PWM控制IC(IC1)7的辅助电源电路，提供电力以维持IC1的PWM控制动作。

在所述的开关电源装置中，AC1的输入电压上升，1次侧电压检测电路9的电容器C5的两端电压也上升，当电容器C5的电压大于由齐纳二极管ZD1所决定的过电压检测电压(设定电压)时，齐纳二极管ZD1导通，电流流入PWM控制IC7的OVP端子，与此连接的电容器C6被充电后电压上升。然后当电容器C6-OVP端子的电压达到所定电压时，PWM控制IC7停止PWM控制动作，变为OVP保护动作，维持该状态。PWM控制IC7停止PWM控制动作后，开关电源装置的直流输出就停止。即，开关电源停止电路11变为PWM控制IC7的过电压保护电路。

该保护动作状态，将保持到切断交流电源1等进行复位操作为止。

根据这样的构造，当交流输入的电压高于设定电压(输入过电压检测电压)时，通过停止开关动作，流经1次侧平滑电容器的脉动电流减少，即使输入过电压被附加，因该电容器发热少，可以防止更高电压的电容器防爆阀的动作。因此，可在1次侧平滑电容器选定低耐压小型零件，提供低价格安全的开关电源装置。

此外，1次侧直流电压检测电路，可提供因通过使用根据线圈T1-W1和线圈T1-W4的线圈数比，被分压的低电压检测输入过电压，1次侧直流电压检测电路和过电压检测电路消耗电力减少，待机时的消耗电力小的开关电源装置。

此外，过电压检测电路10，由PWM控制IC7内部安装的场强计和运算放大器等构成，开关电源停止电路11，在PWM控制电路7的内部，也可以形成和IC的过电压保护电路连动的构成。

因此，过电压检测电路10在PWM控制IC7的内部构成，以过电压检测电路10检测PWM控制IC的VCC电压，通过连接于IC内部的过电压保护电路中使其连动，可以通过更少的零件数实现输入过电压保护功能。

接下来说明本发明的第2实施例。

图2是本发明所述开关电源装置的第2实施例电路图。

如图2所示，该开关电源装置的第2实施例，删除图1的第1实施例中的1次侧电压检测电路(T1-W4、D5、C5、R5)9，通过辅助电源电路(T1-W3、D4、C4)8检测1次侧直流电压，以过电压检测电路(ZD1、R6)10来检测该电压，并连接导开关电源电路(C6、IC1-OVP)11上，其他部分的电路构成，与图1的第1实施例相同。

此外，辅助电源电路8的线圈(T1-W3)的绕线，是使得开关元件(Q1)6在ON时以正极性输出。

在如上所述构成的开关电源装置的第2实施例中，AC输入电压上升，辅助电源电路8的电压也上升，该电压作为根据T1-W1和T1-W3的线圈数比被分压的1次侧直流电压在电容器C4的两端出现。电容器4的电压高于由齐纳二极管ZD1所决定的过电压检测电压时，齐纳二极管ZD1导通，电流流入PWM控制IC7的OVP端子，与此连接的电容器C6被充电后电压上升。当PWM控制IC1的OVP端子的电压达到所定电压时，PWM控制IC7停止PWM控制动作，变为OVP保护动作，并维持该状态。并且，由于PWM控制IC7停止PWM控制动作，开关电源装置的直流输出停止。

而且，该保护动作状态将保持到交流电源1被切断，进行复位操作为止。

因此，删除1次侧电压检测电路(T1-W4、D5、C5、R5)9，通过辅助电源电路(T1-W3、D4、C4)8检测1次侧直流电压，以少量零件就可以实现与第1实施例相同的功能。

图3是图2所示第2实施例中辅助电源电路8的变形例子的电路图。

如图3所示，该辅助电源电路8a是在第2实施例的辅助电源电路8上，附加了倍电压整流电路(D41、C41)12。其他部分的电路构成与图2的第2实施例的辅助电源电路8相同。

图3所示的辅助电源电路8a中，通过附加由电容器C41和齐纳二极管D41构成的倍电压整流电路12，当开关元件6 ON时或OFF时，都可以给辅助电源电路8a的电容器C4充电，得到与1次侧直流电压成比例的辅助电源电压，该辅助电源电路8a的输出电压比起1次侧直流电压的变化要缓慢。

因此，即使在交流电源1的输入电压范围大的电源装置里，也能容易地构成输入过电压保护电路。

而且，如图1所示的实施例，将检测1次侧直流电压的1次侧电压检测电路9和检测过电压的过电压检测电路10设置在1次侧，该1次侧电压检测电路9及过电压检测电路10也可以设置在2次侧。

图4及图5所示是在2次侧设置1次侧电压检测电路和过电压检测电路的实施例的电路图。

在图4及图5所示的实施例中，其构成为，在2次侧整流平滑电路20里连接1次侧直流电压检测电路9a、9b，过电压检测电路10a、10b连接到使用电压依存元件的电源装置的2次侧过电压保护电路30a、30b里。

并且，该1次侧电压检测电路9a、9b为了保证取出与1次侧直流电压成比例的电压，当开关元件ON时，作为输出的极性与所述2次侧的整流平滑电路连接，同时，与开关电源装置的2次侧过电压保护电路30a、30b连动。

如此，在开关电源装置的2次侧整流平滑电路中，通过设置1次侧直流电压检测电路，可将停止开关电源装置动作的停止手段与电源装置的2次侧过电压保护手段连动，PWB设计时的零件配置自由度提高，设计更为容易。

此外，所述实施例中，2次侧整流平滑电路20虽然在开关元件(Q1)7 OFF时，向2次侧传送电压，并以回描变频器来表现，但2次侧整流平滑电路，在开关元件(Q1)7为ON时，即使在2次侧里，电压是被传送的正向变频器，也同样能实现输入过电压保护功能。

Claims (3)

1.一种开关电源装置，其通过连接于交流电源的整流平滑电路转变为1次侧直流电压，将所述1次侧直流电压通过开关元件和PWM控制IC对变压器进行开关，在所述变压器的2次侧诱发电力，将所述电力通过整流平滑电路整流平滑后获得直流输出；

其特征在于包括：

1次侧电压检测手段，其介由所述变压器来检测所述1次侧直流电压；

过电压检测手段，其检测所述1次侧直流电压为设定电压值以上；

停止手段，其当所述过电压检测手段检测到在所述设定电压值以上的电压时，停止所述开关电源装置的动作。

2.根据权利要求1所记载的开关电源装置，其特征在于：

所述1次侧电压检测手段，是所述PWM控制IC的辅助电源电路；

所述过电压检测手段，是齐纳二极管和电阻的串联电路；

所述停止手段，是所述PWM控制IC的过电压保护电路。

3.根据权利要求1所记载的开关电源装置，其特征在于：

所述1次侧电压检测手段，为取得与1次侧直流电压成比例的电压，以所述开关元件在接通时所输出的极性，连接到所述2次侧的整流平滑电路中；

所述过电压检测手段，利用电压依存元件检测出输入过电压；

所述停止手段，与所述电源装置的2次侧过电压保护手段连动。

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