CN204258271U - 一种欠压短路保护开关电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种欠压短路保护开关电源装置，包括PWM控制电路、输出整流滤波电路、第一光耦、第二光耦、欠压短路保护电路、过压保护电路；过压保护电路连接欠压短路保护电路、第二光耦和输出整流滤波电路，第二光耦连接PWM控制电路，欠压短路保护电路连接输出整流滤波电路；通过欠压短路保护电路检测输出电压的欠压或短路异常，在出现欠压或短路时触发过压保护电路、欠压短路保护电路与过压保护电路形成回路，使第二光耦导通产生低电平来关闭PWM控制电路，从而在欠压或短路异常时停止输出电压的输出，从而对欠压或短路异常进行快速保护，保证了高峰值功率开关电源***的欠压或短路保护的可靠性，提高产品品质，降低了成本。

Description

一种欠压短路保护开关电源装置

 

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种欠压短路保护开关电源装置。

背景技术

现有的电源保护***均没有涉及快速欠压保护；有部分会涉及短路保护，但电路结构比较复杂，成本较高。用户使用过程中如果出现欠压或短路异常时，瞬间会聚集很大的能量，***控制的储能器件（如电容，电感）中存储的能量得不到及时泄放，即使有短路保护也不能解决欠压问题。尤其是出现峰值功率很大的功率电源，欠压或短路反应时间过长易造成电源元件损坏。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种欠压短路保护开关电源装置，以解决现有开关电源装置没有欠压保护的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种欠压短路保护开关电源装置，包括AC电压输入电路、EMI电路、输入整流滤波电路、功率开关电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路、反馈控制电路、高频隔离变压器、第一光耦、第二光耦，其特征在于，还包括：

用于检测输出电压欠压或短路时触发过压保护电路的欠压短路保护电路；

用于被触发时与欠压短路保护电路形成回路，使第二光耦导通产生低电平来关闭PWM控制电路、停止输出电压的输出的过压保护电路；

所述AC电压输入电路、EMI电路、输入整流滤波电路依次连接，所述输入整流滤波电路连接功率开关电路、PWM控制电路和高频隔离变压器，所述功率开关电路连接PWM控制电路和高频隔离变压器，所述PWM控制电路连接高频隔离变压器、第一光耦U1和第二光耦U2，所述第一光耦连接反馈控制电路，第二光耦连接过压保护电路，输出整流滤波电路连接高频隔离变压器、接口、反馈控制电路、过压保护电路和欠压短路保护电路，所述过压保护电路连接欠压短路保护电路。

所述的欠压短路保护开关电源装置中，所述所述欠压短路保护电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一电容；所述第一二极管的正极连接输出整流滤波电路的输出端和第二二极管的负极，所述第一二极管的负极连接第三二极管的负极，第三二极管的正极连接过压保护电路、还通过第一电容接地，所述第二二极管的正极连接过压保护电路。

所述的欠压短路保护开关电源装置中，所述过压保护电路包括：第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第四二极管；所述第一三极管的发射极连接第三二极管的正极和第一电阻的一端，第一三极管的基极连接第一电阻R1的另一端和第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接第二二极管的正极和第二三极管的集电极，第一三极管的集电极通过第三电阻连接第二光耦的二极管的正极，第二光耦的二极管的负极接地，第二三极管的基极连接第四二极管的正极、还通过第四电阻接地，第四二极管的负极连接输出整流滤波电路的输出端，第二三极管的发射极接地。

所述的欠压短路保护开关电源装置中，所述过压保护电路还包括第二电容和第五电阻，所述第二电容的一端连接第一三极管的基极，第二电容的另一端接地，第五电阻的一端连接第二光耦的二极管的正极、还通过第三电阻连接第一三极管的集电极，第五电阻的另一端接地。

所述的欠压短路保护开关电源装置中，所述过压保护电路还包括第四电容，所述第四电容与第一电阻并联。

所述的欠压短路保护开关电源装置中，所述过压保护电路还包括第六电阻和第五电容，所述第六电阻的一端连接第四二极管的正极，第六电阻的另一端连接第二三极管的基极、还通过第四电阻接地，所述第五电容的一端连接第二三极管的基极，第五电容的另一端接地。

所述的欠压短路保护开关电源装置中，所述第三二极管采用型号为1N4148、压降为0.7V的稳压二极管。

所述的欠压短路保护开关电源装置中，所述第四二极管为稳压二极管，所述第一三极管为PNP三极管，第二三极管为NPN三极管。

相较于现有技术，本实用新型提供的欠压短路保护开关电源装置，通过欠压短路保护电路检测输出电压的欠压或短路异常，在出现欠压或短路时触发过压保护电路、欠压短路保护电路与过压保护电路形成回路，使第二光耦导通产生低电平来关闭PWM控制电路，从而在欠压或短路异常时停止输出电压的输出，从而对欠压或短路异常进行快速保护，保证了高峰值功率开关电源***的欠压或短路保护的可靠性，提高产品品质，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型提供的欠压短路保护开关电源装置的应用实施例的结构框图。

图2为本实用新型实施例提供的欠压短路保护开关电源装置中过压保护电路和欠压短路保护电路的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种欠压短路保护开关电源装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，现有的开关电源装置通常由AC电压输入电路10、EMI电路20、输入整流滤波电路30、功率开关电路40、PWM控制电路50、输出整流滤波电路60、反馈控制电路70、过压保护电路80、高频隔离变压器T1、第一光耦U1、第二光耦U2组成。本实施例通过增加欠压短路保护电路90，并改善过压保护电路80的结构和功能，能对欠压或短路异常进行快速保护，保证了高峰值功率开关电源***的欠压或短路保护的可靠性，提高产品品质，降低了成本。

本实施中，AC电压输入电路10、EMI电路20、输入整流滤波电路30依次连接。所述输入整流滤波电路30连接功率开关电路40、PWM控制电路50和高频隔离变压器T1，所述功率开关电路40连接PWM控制电路50和高频隔离变压器T1，所述PWM控制电路50连接高频隔离变压器T1、第一光耦U1的集电极和第二光耦U2的集电极，所述第一光耦U1的正极和负极连接反馈控制电路，第一光耦U1的发射极接地，第二光耦U2的正极连接过压保护电路80，第二光耦U2的发射极和负极接地，输出整流滤波电路60连接高频隔离变压器T1、接口J1、反馈控制电路70、过压保护电路80和欠压短路保护电路90，所述过压保护电路80连接欠压短路保护电路90。

市电从AC电压输入电路10输入，经过EMI电路20滤除电磁干扰后，再经输入整流滤波电路30进行整流滤波，通过高频隔离变压器T1转换成需要的电压，最后经过输出整流滤波电路60整流滤波后得到输出电压从接口J1输出。反馈控制电路70、过压保护电路80和欠压短路保护电路90实时监测输出电压。反馈控制电路70根据输出电压的电压值控制第一光耦U1的导通状态，从而控制PWM控制电路50的工作状态来调整高频隔离变压器T1的电压转换，使输出电压上升或下降以达到预设输出压值。所述欠压短路保护电路90检测输出电压欠压或短路时，触发过压保护电路80形成回路，使第二光耦导通产生低电平来关闭PWM控制电路，从而停止输出电压的输出。

所述欠压短路保护电路90包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第一电容C1；所述第一二极管D1的正极连接输出整流滤波电路60的输出端OUT（用于检测输出电压）和第二二极管D2的负极，所述第一二极管D1的负极连接第三二极管D3的负极，第三二极管D3的正极连接过压保护电路80、还通过第一电容C1接地，所述第二二极管D2的正极连接过压保护电路80。

所述过压保护电路80包括：第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第四二极管D4；所述第一三极管Q1的发射极连接第三二极管D3的正极和第一电阻R1的一端，第一三极管Q1的基极连接第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接第二二极管D2的正极和第二三极管Q2的集电极，第一三极管Q1的集电极通过第三电阻R3连接第二光耦U2的二极管U2A的正极，二极管U2A的负极接地，第二三极管Q2的基极连接第四二极管D4的正极、还通过第四电阻R4接地，第四二极管D4的负极连接输出整流滤波电路60的输出端，第二三极管Q2的发射极接地。

其中，所述第三二极管D3和第四二极管D4为稳压二极管，所述第一三极管Q1为PNP三极管，第二三极管Q2为NPN三极管。

请同时参阅图1和图2，所述欠压短路保护开关电源装置的工作原理为：

正常工作时，第一电容C1通过第一二极管D1和第三二极管D3充满电。

当出现短路异常时，第二二极管D2的负极检测输出电压为低电平，第一电容C19通过第一电阻R1、第二电阻R2、第二二极管D2形成放电回路。第一电容C19上的电压由第一电阻R1、第二电阻R2分压、使第一三极管Q1的基极和发射极产生压差，第一三极管Q1导通。第二光耦U2的二极管U2A通过第一三极管Q1与第三电阻R3形成的回路快速导通，使第二光耦U2的三极管导通接地，产生低电平控制PWM控制电路50停止工作，停止PWM信号输出从而停止输出电压的输出。

当出现输出电压欠压时，如输出电压低于正常电压约1.4V（第一三极管Q1的 B-E极压降0.7V+第三二极管D3压降0.7V）以上时，第一二极管D1、第三二极管D3、第一电阻R1、第二电阻R2、第二二极管D2之间形成导通回路，使第一三极管Q1导通，则第二光耦U2的二极管U2A通过第一三极管Q1与第三电阻R3之间的回路快速导通，第二光耦U2的三极管导通接地，产生低电平控制PWM控制电路50停止工作，从而停止输出电压的输出。

只有当上述短路或欠压异常解除后， AC电压再次上电输入，开关电源装置重启后，输出电压恢复正常。这样在短路或欠压时关闭PWM控制电路使输出电压停止输出，异常解除后重新上电才恢复输出电压的输出，可以达到有效保护元件无损坏的目的。

在具体实施时，为了避免第一三级管Q1的基极电压波动影响第二光耦U2的二极管U2A的发光，所述过压保护电路80还包括第二电容C2和第五电阻R5，所述第二电容C2的一端连接第一三极管Q1的基极，第二电容C2的另一端接地，第五电阻R5的一端连接第二光耦U2的二极管U2A的正极、还通过第三电阻R3连接第一三极管Q1的集电极，第五电阻R5的另一端接地。

为了稳定第一三极管Q1的基极和发射极压差，保护第一三极管Q1，所述过压保护电路80还包括第四电容C4，所述第四电容C4与第一电阻R1并联。

为了稳定第二三极管Q2的基极电压，所述过压保护电路80还包括第六电阻R6和第五电容C5，所述第六电阻R6的一端连接第四二极管D4的正极，第六电阻R6的另一端连接第二三极管Q2的基极、还通过第四电阻R4接地，所述第五电容C5的一端连接第二三极管Q2的基极，第五电容C5的另一端接地。

综上所述，本实用新型提供的欠压短路保护开关电源装置通过增加欠压短路保护电路来检测输出电压的欠压或短路异常，在出现欠压或短路时触发过压保护电路、与过压保护电路形成回路，使第二光耦导通产生低电平来关闭PWM控制电路，从而在欠压或短路异常时停止输出电压的输出，实现了欠压或短路的快速保护，保证了高峰值功率电源***的欠压或短路保护的可靠性，其电路简单可靠，成本极低，易于批量生产和品质控制，提高了产品品质。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种欠压短路保护开关电源装置，包括AC电压输入电路、EMI电路、输入整流滤波电路、功率开关电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路、反馈控制电路、高频隔离变压器、第一光耦、第二光耦，其特征在于，还包括：

用于检测输出电压欠压或短路时触发过压保护电路的欠压短路保护电路；

用于被触发时与欠压短路保护电路形成回路，使第二光耦导通产生低电平来关闭PWM控制电路、停止输出电压的输出的过压保护电路；

所述AC电压输入电路、EMI电路、输入整流滤波电路依次连接，所述输入整流滤波电路连接功率开关电路、PWM控制电路和高频隔离变压器，所述功率开关电路连接PWM控制电路和高频隔离变压器，所述PWM控制电路连接高频隔离变压器、第一光耦U1和第二光耦U2，所述第一光耦连接反馈控制电路，第二光耦连接过压保护电路，输出整流滤波电路连接高频隔离变压器、接口、反馈控制电路、过压保护电路和欠压短路保护电路，所述过压保护电路连接欠压短路保护电路。

2.根据权利要求1所述的欠压短路保护开关电源装置，其特征在于，所述欠压短路保护电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一电容；所述第一二极管的正极连接输出整流滤波电路的输出端和第二二极管的负极，所述第一二极管的负极连接第三二极管的负极，第三二极管的正极连接过压保护电路、还通过第一电容接地，所述第二二极管的正极连接过压保护电路。

3.根据权利要求2所述的欠压短路保护开关电源装置，其特征在于，所述过压保护电路包括：第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第四二极管；所述第一三极管的发射极连接第三二极管的正极和第一电阻的一端，第一三极管的基极连接第一电阻的另一端和第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接第二二极管的正极和第二三极管的集电极，第一三极管的集电极通过第三电阻连接第二光耦的二极管的正极，第二光耦的二极管的负极接地，第二三极管的基极连接第四二极管的正极、还通过第四电阻接地，第四二极管的负极连接输出整流滤波电路的输出端，第二三极管的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的欠压短路保护开关电源装置，其特征在于，所述过压保护电路还包括第二电容和第五电阻，所述第二电容的一端连接第一三极管的基极，第二电容的另一端接地，第五电阻的一端连接第二光耦的二极管的正极、还通过第三电阻连接第一三极管的集电极，第五电阻的另一端接地。

5.根据权利要求3所述的欠压短路保护开关电源装置，其特征在于，所述过压保护电路还包括第四电容，所述第四电容与第一电阻并联。

6.根据权利要求3所述的欠压短路保护开关电源装置，其特征在于，所述过压保护电路还包括第六电阻和第五电容，所述第六电阻的一端连接第四二极管的正极，第六电阻的另一端连接第二三极管的基极、还通过第四电阻接地，所述第五电容的一端连接第二三极管的基极，第五电容的另一端接地。

7.根据权利要求2所述的欠压短路保护开关电源装置，其特征在于，所述第三二极管采用型号为1N4148、压降为0.7V的稳压二极管。

8.根据权利要求3所述的欠压短路保护开关电源装置，其特征在于，所述第四二极管为稳压二极管，所述第一三极管为PNP三极管，第二三极管为NPN三极管。