CN110224373A - 一种过压保护电路及过压保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电子技术领域，提供了一种过压保护电路及过压保护装置，通过开关控制模块输出开关控制信号，驱动控制模块根据所述开关控制信号对所述供电电压信号的导通和关断进行控制，以输出对应的驱动控制信号，变压器模块根据所述驱动控制信号将所述供电电压信号转换为对应的电压输出信号，并通过变压器反馈模块对电压输出信号进行采样得到第一反馈信号，通过电压源反馈模块对供电电压信号进行采样得到第二反馈信号，开关控制模块还用于将所述第一反馈信号和所述第二反馈信号与预设的过压保护阈值进行比较，以对所述开关控制信号进行调节，达到同时对输入电压和输出电压进行过压保护的效果。

Description

一种过压保护电路及过压保护装置

技术领域

本申请实施例属于电子技术领域，特别涉及一种过压保护电路及过压保护装置。

背景技术

随着人们生活品质的提高，汽车电器的种类也越来越多，开关电源电路的应用范围也越来越广，开关电源电路的供电电压源的范围也随着蓄电池的种类不断增大，例如，小巴车和中巴车通常采用24V的蓄电池供电，大巴车通常采用36V的蓄电池供电。

然而，现有技术中，通常针对电源电路的输出电压进行过压保护，当输入电压过压时会产生过压保护不佳的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种过压保护电路及过压保护装置，旨在解决现有技术中，通常针对电源电路的输出电压进行过压保护，当输入电压过压时会产生过压保护不佳的问题。

本申请提供了一种过压保护电路，与供电电压源连接，所述过压保护电路包括：

开关控制模块，与所述供电电压源连接，所述开关控制模块接收所述供电电压源提供的供电电压信号，并根据所述供电电压信号输出开关控制信号；

驱动控制模块，与所述供电电压源和所述开关控制模块连接，所述驱动控制模块接收所述供电电压信号和所述开关控制信号，并根据所述开关控制信号对所述供电电压信号的导通和关断进行控制，以输出对应的驱动控制信号；

变压器模块，分别与所述供电电压源和所述驱动控制模块连接，所述变压器模块接收所述供电电压信号和所述驱动控制信号，并根据所述驱动控制信号将所述供电电压信号转换为对应的电压输出信号；

变压器反馈模块，分别与所述变压器模块和所述开关控制模块连接，所述变压器反馈模块用于对所述变压器模块输出的电压输出信号进行采样，并向所述开关控制模块发送对应的第一反馈信号；

电压源反馈模块，分别与所述供电电压源和所述开关控制模块连接，所述电压源反馈模块用于对所述供电电压信号进行采样，并向所述开关控制模块发送对应的第二反馈信号；

所述开关控制模块还用于将所述第一反馈信号和所述第二反馈信号与预设的过压保护阈值进行比较，以对所述开关控制信号进行调节。

本申请还提供了一种过压保护装置，所述过压保护装置包括：

供电电压源端口；

电压输出端口；以及

如上述所述的过压保护电路，所述过压保护电路分别与所述供电电压源端口、所述电压输出端口连接。

本申请提供了一种过压保护电路及过压保护装置，通过开关控制模块输出开关控制信号，驱动控制模块根据所述开关控制信号对所述供电电压信号的导通和关断进行控制，以输出对应的驱动控制信号，变压器模块根据所述驱动控制信号将所述供电电压信号转换为对应的电压输出信号，并通过变压器反馈模块对电压输出信号进行采样得到第一反馈信号，通过电压源反馈模块对供电电压信号进行采样得到第二反馈信号，开关控制模块还用于将所述第一反馈信号和所述第二反馈信号与预设的过压保护阈值进行比较，以对所述开关控制信号进行调节，达到同时对输入电压和输出电压进行过压保护的效果，解决了现有技术中，通常针对电源电路的输出电压进行过压保护，当输入电压过压时会产生过压保护不佳的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。

图1是本申请的一个实施例提供的过压保护电路的电路结构示意图；

图2是本申请的另一个实施例提供的过压保护电路的电路结构示意图；

图3是本申请的另一个实施例提供的过压保护电路的电路结构示意图；

图4是本申请的一个实施例提供的电压源反馈模块25的电路结构示意图；

图5是本申请的另一个实施例提供的过压保护电路的电路结构示意图；

图6是本申请的一个实施例提供的公共接地端与接地线的连接关系图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

以下结合附图和具体实施例，对本申请进行详细说明。

本申请提供了一种过压保护电路，与供电电压源10连接，过压保护电路包括：

开关控制模块21，与供电电压源10连接，开关控制模块21接收供电电压源10提供的供电电压信号，并根据供电电压信号输出开关控制信号；

驱动控制模块22，与供电电压源10和开关控制模块21连接，驱动控制模块22接收供电电压信号和开关控制信号，并根据开关控制信号对供电电压信号的导通和关断进行控制，以输出对应的驱动控制信号；

变压器模块23，分别与供电电压源10和驱动控制模块22连接，变压器模块23接收供电电压信号和驱动控制信号，并根据驱动控制信号将供电电压信号转换为对应的电压输出信号；

变压器T反馈模块24，分别与变压器模块23和开关控制模块21连接，变压器T反馈模块24用于对变压器模块23输出的电压输出信号进行采样，并向开关控制模块21发送对应的第一反馈信号；

电压源反馈模块25，分别与供电电压源10和开关控制模块21连接，电压源反馈模块25用于对供电电压信号进行采样，并向开关控制模块21发送对应的第二反馈信号；

开关控制模块21还用于将第一反馈信号和第二反馈信号与预设的过压保护阈值进行比较，以对开关控制信号进行调节。

在本实施例中，供电电压源10提供的供电电压信号为开关控制模块21进行供电，并通过电压源反馈模块25对供电电压源10进行采样得到第二反馈信号，开关控制模块21在启动后输出开关控制信号，驱动控制模块22根据开关控制信号对供电电压信号的导通和关断进行控制，以输出对应的驱动控制信号，变压器模块23根据驱动控制信号将供电电压信号转换为对应的电压输出信号，同时通过变压器T反馈模块24对电压输出信号进行采样，得到对应的第二反馈信号，其中，第一反馈信号和第二反馈信号均通过开关控制模块21的反馈信号端输入，开关控制模块21将第一反馈信号和第二反馈信号与预设的过压保护阈值进行比较，以对开关控制信号进行调节，从而同时实现对输入电压和输出电压的过压保护。

在一个实施例中，参见图2所示，过压保护电路还包括：

分压模块26，分别与供电电压源10、开关控制模块21以及电压源反馈模块25连接，分压模块26用于对供电电压信号进行分压处理，并对开关控制模块21进行供电。

在本实施例中，分压模块26接收供电电压源10提供的供电电压信号，并通过与电压源反馈模块25以及开关控制模块21连接，以提供分压作用，避免由于供电电压信号的电压过大导致开关控制模块21中的电子元器件损坏。

在一个实施例中，参见图3所示，驱动控制模块22包括：

驱动单元221，与开关控制模块21连接，驱动单元221用于接收开关控制信号，并根据开关控制信号向变压器模块23输出对应的驱动控制信号；

剩余电流吸收单元222，分别与供电电压源10和驱动单元221连接，剩余电流吸收单元222用于吸收驱动单元221中产生的电压尖峰，以减小驱动单元221中的开关管两端的反压。

在本实施例中，驱动单元221根据开关控制信号进行导通和关断，从而向变压器模块23输出对应的驱动控制信号以控制变压器模块23的导通和关断，形成一个反激型开关电源，具体的，当驱动单元221根据开关控制信号导通时，此时驱动控制信号控制变压器模块23导通，变压器模块23中的电感为放电状态，当驱动单元221根据开关控制信号关断时，驱动控制信号控制变压器模块23关断，变压器模块23中的电感为放电状态，以此通过变压器T向输出负载提供能量，从而输出对应的电压输出信号。在能量转换过程中，驱动单元221中的开关管会不断导通和关断，从而产生电压尖峰，通过剩余电流吸收单元222吸收驱动单元221中产生的电压尖峰，以减小驱动单元221中的开关管两端的反压。

在一个实施例中，参见图4所示，电压源反馈模块25包括：

稳压单元251，与供电电压源10连接，稳压单元251用于根据供电电压信号产生一个稳压信号；

防倒灌单元252，分别与稳压单元251、开关控制模块21以及变压器T反馈模块24连接，防倒灌单元252用于防止第一反馈信号进入到电压源反馈模块25。

在本实施例中，供电电压源10提供的供电电压信号通过分压模块26以及稳压单元251后产生一个电压大小稳定的稳压信号，并通过防倒灌单元252产生对应的第二反馈信号发送至开关控制模块21，由于第一反馈信号和第二反馈信号均是通过开关控制模块21的反馈信号端输入，因此防倒灌单元252还用于防止第一反馈信号输入到电压源反馈模块25。

在一个实施例中，参见图4所示，电压源反馈模块25还包括：

储能单元253，与稳压单元251并联，储能单元253用于提供充电延时作用，以防止供电电压源10在启动瞬间产生的误触发操作。

在本实施例中，通过将储能单元253与稳压单元251并联，可以在电路启动瞬间吸收供电电压源10产生的高电压，提供充电延时作用，从而避免供电电压源10在启动瞬间产生的误触发操作损坏过流保护器件。

在一个实施例中，参见图4所示，电压源反馈模块25还包括：

限流单元254，与供电电压源10连接，限流单元254用于对流入稳压单元251中的电流进行限流处理，以使稳压信号的电压大小稳定。

在本实施例中，通过限流单元254对流入稳压单元251中的电流进行限流处理，使得稳压单元251产生的稳压信号的电压稳定。

在一个实施例中，参见图5所示，限流单元254包括限流电阻Rs，限流电阻Rs的第一端与分压模块26连接，限流电阻Rs的第二端与防倒灌单元252连接。

在一个实施例中，参见图5所示，稳压单元251包括稳压管ZD1，稳压管ZD1的阴极与供电电压源10连接，稳压管ZD1的阳极与公共接地端连接。

在一个实施例中，参见图5所示，防倒灌单元252包括第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与供电电压源10连接，第一二极管D1的阴极与开关控制模块21连接。

在本实施例中，稳压管ZD1两端产生一个稳定的稳压信号，例如，稳压信号的电压大小可以为VZD2，第一二极管D1两端的电压差为VD1＝0.7V，此时第二反馈信号的电压为Vref2＝VZD2-0.7V，若第二反馈信号的电压大于开关控制模块21中预设的过压保护阈值，则触发过压保护。

在一个实施例中，参见图5所示，储能单元253包括第一电容D1，第一电容D1的第一端与供电电压源10连接，第一电容D1的第二端与公共接地端连接。

在一个实施例中，第一电容D1可以为多个电容器并联或者串联。

在一个实施例中，参见图5所示，开关控制模块21包括：第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、光电耦合器接收器U1A以及开关控制器芯片U1；

开关控制器芯片U1的输入端VIN、第一电阻R1的第一端、第二电容C2的第一端以及第三电容C3的第一端共接于分压模块26，第二电容C2的第二端与第三电容C3的第二端共接于公共接地端，开关控制器芯片U1的电源端VCC与第七电容C7的第一端连接，开关控制器芯片U1的接地端GND与第七电容C7的第二端共接于公共接地端，开关控制器芯片U1的使能信号端EN、第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端以及第四电容C4的第一端共接，开关控制器芯片U1的软启动端SS、第五电容C5的第一端以及第六电容C6的第一端共接，开关控制器芯片U1的转换频率设置端RT、第三电阻R3的第一端以及第四电阻R4的第一端共接，开关控制器芯片U1的补偿信号端COMP与光电耦合器接收器U1A的第一端连接，开关控制器芯片U1的反馈信号端FB与电压源反馈模块25以及变压器T反馈模块24连接，第二电阻R2的第二端、第四电容C4的第二端、第五电容C5的第二端、第六电容C6的第二端、第三电阻R3的第二端、第四电阻R4的第二端以及光电耦合器接收器U1A的第二端共接于公共接地端，开关控制器芯片U1的电流感应端ISENSE与驱动控制模块22连接，开关控制器芯片U1的驱动信号端GATE与驱动控制模块22连接。

在本实施例中，光电耦合器接收器U1A接收与本实施例中的过压保护电路连接的后级电路中的光电耦合器发光源产生的光信号，并产生对应的光电信号对开关控制器芯片U1进行信号补偿。

在一个实施例中，参见图5所示，驱动单元221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、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管M1、第四开关管M2、第二二极管D2以及第三二极管D3；

第五电阻R5的第一端与第二二极管D2的阳极共接于分压模块26，第五电阻R5的第二端、第八电容的第一端、第十四电阻R14的第一端共接于开关控制模块21，第八电容的第二端与公共接地端连接，第六电阻R6的第一端与开关控制模块21连接，第六电阻R6的第二端、第七电阻R7的第一端、第一开关管Q1的控制端以及第二开关管Q2的控制端共接，第二二极管D2的阴极与第一开关管Q1的电流输入端连接，第二开关管Q2的电流输入端、第七电阻R7的第二端、第一开关管Q1的电流输出端、第八电阻R8的第一端、第二二极管D2的阴极、第十电阻R10的第一端、第三二极管D3的阴极共接，第二开关管Q2的电流输出端连接，第二二极管D2的阳极与第九电阻R9的第一端连接，第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第二端、第十二电阻R12的第一端以及第三开关管M1的控制端共接，第三开关管M1的电流输出端、第九电容的第一端、第十电阻R10的第一端以及第四开关管M2的电流输出端共接于变压器模块23，第三二极管D3的阳极与第十一电阻R11的第一端连接，第十电阻R10的第二端、第十一电阻R11的第二端、第十三电阻R13的第一端以及第四开关管M2的控制端共接，第十四电阻R14的第二端、第十三电阻R13的第二端、第十五电阻R15的第一端、第十六电阻R16的第一端、第四开关管M2的电流输出端、第十电容的第二端、第三开关管M1的电流输出端、第十二电阻R12的第二端、第九电容的第二端共接，第十五电阻R15的第二端与第十六电阻R16的第二端共接于公共接地端。

在一个实施例中，第一开关管Q1可以为NPN型三极管，NPN型三极管的集电极为第一开关管Q1的电流输入端，NPN型三极管的基极为第一开关管Q1的控制端，NPN型三极管的发射极为第一开关管Q1的电流输出端。

在一个实施例中，第二开关管Q2可以为PNP型三极管，PNP型三极管的发射极为第二开关管Q2的电流输入端，PNP型三极管的基极为第二开关管Q2的控制端，PNP型三极管的集电极为第二开关管Q2的电流输出端。

在一个实施例中，第三开关管M1、第四开关管M2均可以为N型MOS管，N型MOS管的漏极为第三开关管M1、第四开关管M2的电流输出端，N型MOS管的栅极为第三开关管M1、第四开关管M2的控制端，N型MOS管源极为第三开关管M1、第四开关管M2的电流输出端。

在一个实施例中，剩余电流吸收单元222包括：多个电阻并联形成的贴片电阻、第四二极管D4以及第十一电容D11；具体的，第四二极管D4的阳极与驱动单元221连接，第四二极管D4的阴极、贴片电阻的第一端以及第十一电容D11的第一端共接，贴片电阻的第二端以及第十一电容D11的第二端共接于分压模块26。

在一个实施例中，参见图5所示，贴片电阻包括第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19以及第二十电阻R20，第十七电阻R17的第一端、第十八电阻R18的第一端、第十九电阻R19的第一端以及第二十电阻R20的第一端共接作为贴片的电阻的第一端，第十七电阻R17的第二端、第十八电阻R18的第二端、第十九电阻R19的第二端以及第二十电阻R20的第二端共接作为贴片电阻的第二端。

在一个实施例中，参见图5所示，变压器T反馈模块24包括：第十二电容C12、第五二极管D5、第二十二电阻R22以及第二十三电阻R23；

第十二电容C12的第一端、第二十三电阻R23的第一端以及第二十二电阻R22的第一端共接于开关控制模块21，第十二电容C12的第二端与第二十三电阻R23的第二端共接于公共接地端，第二十二电阻R22的第二端与第五二极管D5的阴极连接，第五二极管D5的阳极与变压器模块23连接。

在一个实施例中，参见图5所示，变压器模块23包括变压器T，变压器T的第一输入端与供电电压源10连接，变压器T的第二输入端与驱动控制模块22连接，变压器T的第一输出端与输出端口连接，变压器T的第二输出端接地，变压器T的第三输出端与变压器T反馈模块24连接，变压器T的第四输出端与公共接地端连接。

图6是本申请的一个实施例提供的公共接地端与接地线的连接关系图，参见图6所示，公共接地端与第十三电容C13的第一端连接，第十三电容C13的第二端与第二十四电阻R24连接，第二十四电阻R24的第二端与接地线连接。

本申请还提供了一种过压保护装置，过压保护装置包括：

供电电压源端口；

电压输出端口；以及

如上述的过压保护电路，过压保护电路分别与供电电压源端口、电压输出端口连接。

本申请提供了一种过压保护电路及过压保护装置，通过开关控制模块输出开关控制信号，驱动控制模块根据所述开关控制信号对所述供电电压信号的导通和关断进行控制，以输出对应的驱动控制信号，变压器模块根据所述驱动控制信号将所述供电电压信号转换为对应的电压输出信号，并通过变压器反馈模块对电压输出信号进行采样得到第一反馈信号，通过电压源反馈模块对供电电压信号进行采样得到第二反馈信号，开关控制模块还用于将所述第一反馈信号和所述第二反馈信号与预设的过压保护阈值进行比较，以对所述开关控制信号进行调节，达到同时对输入电压和输出电压进行过压保护的效果，解决了现有技术中，通常针对电源电路的输出电压进行过压保护，当输入电压过压时会产生过压保护不佳的问题。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种过压保护电路，与供电电压源连接，其特征在于，所述过压保护电路包括：

开关控制模块，与所述供电电压源连接，所述开关控制模块接收所述供电电压源提供的供电电压信号，并根据所述供电电压信号输出开关控制信号；

驱动控制模块，与所述供电电压源和所述开关控制模块连接，所述驱动控制模块接收所述供电电压信号和所述开关控制信号，并根据所述开关控制信号对所述供电电压信号的导通和关断进行控制，以输出对应的驱动控制信号；

变压器模块，分别与所述供电电压源和所述驱动控制模块连接，所述变压器模块接收所述供电电压信号和所述驱动控制信号，并根据所述驱动控制信号将所述供电电压信号转换为对应的电压输出信号；

变压器反馈模块，分别与所述变压器模块和所述开关控制模块连接，所述变压器反馈模块用于对所述变压器模块输出的电压输出信号进行采样，并向所述开关控制模块发送对应的第一反馈信号；以及

电压源反馈模块，分别与所述供电电压源和所述开关控制模块连接，所述电压源反馈模块用于对所述供电电压信号进行采样，并向所述开关控制模块发送对应的第二反馈信号；

所述开关控制模块还用于将所述第一反馈信号和所述第二反馈信号与预设的过压保护阈值进行比较，以对所述开关控制信号进行调节。

2.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述过压保护电路还包括：

分压模块，分别与所述供电电压源、所述开关控制模块以及所述电压源反馈模块连接，所述分压模块用于对所述供电电压信号进行分压处理，并对所述开关控制模块进行供电。

3.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述驱动控制模块包括：

驱动单元，与所述开关控制模块连接，所述驱动单元用于接收所述开关控制信号，并根据所述开关控制信号向所述变压器模块输出对应的驱动控制信号；

剩余电流吸收单元，分别与所述供电电压源和所述驱动单元连接，所述剩余电流吸收单元用于吸收驱动单元中产生的电压尖峰，以减小驱动单元中的开关管两端的反压。

4.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压源反馈模块包括：

稳压单元，与所述供电电压源连接，所述稳压单元用于根据所述供电电压信号产生一个稳压信号；

防倒灌单元，分别与所述稳压单元、所述开关控制模块以及所述变压器反馈模块连接，所述防倒灌单元用于防止所述第一反馈信号进入到所述电压源反馈模块。

5.如权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压源反馈模块还包括：

储能单元，与所述稳压单元并联，所述储能单元用于提供充电延时作用，以防止所述供电电压源在启动瞬间产生的误触发操作。

6.如权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，所述电压源反馈模块还包括：

限流单元，与所述供电电压源连接，所述限流单元用于对流入所述稳压单元中的电流进行限流处理，以使所述稳压信号的电压大小稳定。

7.如权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，所述稳压单元包括稳压管，所述稳压管的阴极与所述供电电压源连接，所述稳压管的阳极与公共接地端连接。

8.如权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，所述防倒灌单元包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述供电电压源连接，所述第一二极管的阴极与所述开关控制模块连接。

9.如权利要求5所述的过压保护电路，其特征在于，所述储能单元包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述供电电压源连接，所述第一电容的第二端与公共接地端连接。

10.一种过压保护装置，其特征在于，所述过压保护装置包括：

供电电压源端口；

电压输出端口；以及

如权利要求1至9任一项所述的过压保护电路，所述过压保护电路分别与所述供电电压源端口、所述电压输出端口连接。