CN205304222U - 一种开关电源的保护电路 - Google Patents

Abstract

一种开关电源的保护电路，包括连接在开关电源和负载端之间的功能控制电路和功能功率电路，所述功能控制电路包括并联连接的防倒灌保护电路和防反接保护电路，防倒灌保护电路和防反接保护电路的输入端连接负载端，防倒灌保护电路和防反接保护电路输出的功能控制端连接功能功率电路的控制端；所述功能功率电路的输入端分别连接开关电源输出端和功能控制电路的功能控制端，功能功率电路的输出端连接负载端。本实用新型可以有效防止负载极性反接和负载端电压大于开关电源输出电压时损坏开关电源现象的发生，达到保护开关电源的目的；具有结构简单、成本低廉、实用方便、且性能可靠的优点。

Description

一种开关电源的保护电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别是一种设置在开关电源输出端与负载之间用于保护开关电源的保护电路。

背景技术

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。随着电力电子技术的高速发展，开关电源的应用领域越来越广，特别是在电池组充电设备、直流电机等方面也得到了广泛应用。

开关电源应用于电池组充电设备时，如电池组的极性接反，电池组的电压可通过开关电源整流管和高频功率变压器短路，损坏开关电源。为防止电池组极性反接情况的出现，传统做法是在开关电源的输出端反向并联一支大电流二极管，在输出端口串联一支熔断器，当电池组反接时，电池组电流流经二极管和熔断器，熔断器瞬时断开保护开关电源不会损坏，但是熔断器熔断必须更换，这样增加了维修和人力成本。

开关电源应用于直流电机时，其负载为感性负载，如发生电机刹车和电机阻转的情况，开关电源的输出端会产生很高的电压尖峰，这样的电压尖峰会使开关电源输出滤波电路中的滤波电容超出其耐压值而损坏，同时开关电源的电压采样电路会采到较高的输出电压从而触发开关电源的输出过压保护电路使开关电源关断输出。为防止负载端出现尖峰电压损坏开关电源情况的出现，传统的做法是在开关电源输出端串联一支高耐压二极管，当负载端出现电压尖峰时，负载端的电压尖峰被二极管阻断，开关电源内部器件不会被负载端出现的电压尖峰损坏。但是该解决方案增加的二极管其正向导通电压在0.7V，大大增加了用电设备的损耗，降低了用电效率，同时输出端串连的二极管不能解决用电设备产生反向电压损坏开关电源的状况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于开关电源的结构简单、成本低廉、实用方便且性能可靠的开关电源的保护电路，它既能够防止负载极性反接，还能够防止负载端电压大于开关电源的输出电压时损坏开关电源现象的发生，从而有效保护开关电源。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种开关电源的保护电路，包括连接在开关电源和负载端之间的功能控制电路和功能功率电路，所述功能控制电路包括并联连接的防倒灌保护电路和防反接保护电路，防倒灌保护电路和防反接保护电路的输入端连接负载端，防倒灌保护电路和防反接保护电路输出的功能控制端连接功能功率电路的控制端；所述功能功率电路的输入端分别连接开关电源输出端和功能控制电路的功能控制端，功能功率电路的输出端连接负载端。

上述开关电源的保护电路，所述功能功率电路包括串联连接在开关电源输出端与负载端之间的第一MOS管和第二MOS管，第一MOS管的漏极连接开关电源输出正极，第一MOS管的源极与第二MOS管的源极与功能控制地连接，第二MOS管的漏极连接负载正极，第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极连接功能控制电路的功能控制端；功能控制地和功能控制端之间连接有第一电阻。

上述开关电源的保护电路，所述第一MOS管的源极和漏极间正向并联连接第一体二极管，第二MOS管的源极和漏极间正向并联连接第二体二极管。

上述开关电源的保护电路，所述防倒灌保护电路包括分压电路和电压比较电路，分压电路包括串联连接在负载正极和输出地之间的第二电阻和第四电阻，电压比较电路包括电压比较器、第三电阻和第四二极管；电压比较器的同相端经第三电阻连接开关电源的基准电压端，电压比较器的反相端连接分压电路电压采样端，电压比较器的输出端连接第四二极管的负极，第四二极管的正极连接功能控制端，功能控制端经第七电阻连接功能控制辅助电源。

上述开关电源的保护电路，所述防反接保护电路包括第三二极管、第六电阻、第八电阻、电容和三极管，所述三极管的集电极连接功能控制端，三极管的发射极接功能控制地，三极管的基极经第六电阻连接第三二极管的负极，第三二极管的正极接输出地；三极管的基极和发射极之间并联连接第八电阻和电容构成的并联支路。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型设置在开关电源输出端与负载之间，当开关电源的负载为感性负载或是电池组时，可以有效防止负载极性反接和负载端电压大于开关电源输出电压时损坏开关电源现象的发生，达到保护开关电源的目的；具有结构简单、成本低廉、实用方便、且性能可靠的优点。

附图说明

图1为本实用新型所述功能功率电路的电原理图；

图2为本实用新型所述功能控制电路的电原理图。

图中各标号表示为：D1~D4.第一二极管~第四二极管，R1~R8.第一电阻~第八电阻，C.电容，Q1.第一MOS管，Q2.第二MOS管，Q3.三极管，IC.电压比较器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

本实用新型提供的开关电源保护电路包括功能控制电路和功能功率电路，功能控制电路和功能功率电路连接在开关电源和负载端之间，功能控制电路向功能功率电路输出控制信号，功能控制电路设置有功能控制端和功能控制地。功能控制端是当出现反接或倒灌时通过功能控制电路控制功能功率电路的工作状态来保护开关电源的控制端，功能控制地是功能控制电路的参考地。

开关电源上设置有开关电源输出正极、基准电压以及功能控制辅助电源。其中基准电压为开关电源输出侧通过精密基准电压源产生的稳定直流电压，该基准电压与开关电源的输出电压相对应；功能控制辅助电源是开关电源的输入电压经隔离变换产生的以功能控制地为地的辅助直流电源。

负载端为连接在负载两端的负载正极和输出地。负载正极是负载连接电源的正向端，输出地是开关电源输出地和负载连接电源的负向端。

本实用新型中功能控制电路包括并联连接的防倒灌保护电路和防反接保护电路，防倒灌保护电路和防反接保护电路的输入端连接负载端，防倒灌保护电路和防反接保护电路输出的功能控制端连接功能功率电路的控制端；功能功率电路的输入端分别连接开关电源输出端和功能控制电路的功能控制端，功能功率电路的输出端连接负载端。

本实施例中，功能功率电路的电路图如图1所示，包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一电阻R1、第一体二极管D1和第二体二极管D2，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均采用低导通阻抗、大电流MOS管，在开关电源正常工作条件下第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的损耗很小。第一MOS管Q1和第二MOS管Q2串联连接在开关电源输出端与负载端之间，第一MOS管Q1的漏极连接开关电源输出正极，第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的源极与功能控制地连接，第二MOS管Q2的漏极连接负载正极，第一MOS管Q1的栅极和第二MOS管Q2的栅极连接功能控制电路的功能控制端；第一电阻R1为偏置电阻，连接在功能控制地和功能控制端之间。第一体二极管D1正向并联连接在第一MOS管Q1的源极和漏极之间，第二体二极管D2正向并联连接在第二MOS管Q2的源极和漏极间。

防倒灌保护电路的电路图如图2所示，包括分压电路和电压比较电路。分压电路包括串联连接在负载正极和输出地之间的第二电阻R2和第四电阻R4，电压比较电路包括电压比较器IC、第三电阻R3和第四二极管D4。电压比较器IC的同相端经第三电阻R3连接开关电源的基准电压端，电压比较器IC的反相端连接分压电路第二电阻R2和第四电阻R4之间的电压采样端，电压比较器IC的输出端连接第四二极管D4的负极，第四二极管D4的正极连接功能控制端，功能控制端经第七电阻R7连接功能控制辅助电源。

防反接保护电路的电路图如图2所示，包括第三二极管D3、第六电阻R6、第八电阻R8、电容C和三极管Q3。其中三极管Q3的集电极连接功能控制端，三极管Q3的发射极接功能控制地，三极管Q3的基极经第六电阻R6连接第三二极管D3的负极，第三二极管D3的正极接输出地；三极管Q3的基极和发射极之间并联连接第八电阻R8、和电容C构成的并联支路。

本实用新型的工作原理如下所述。

当开关电源输出正常、负载极性正确且没有倒灌电压时，功能控制端相对于功能控制地为高电平，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2导通，开关电源输出经第一MOS管Q1、第二MOS管Q2给负载供电。

防倒灌电路中，当没有倒灌电压时，负载正极电压采样端的采样电压小于基准电压，IC输出端呈高阻态，第四二极管D4截止，功能控制辅助电源经电阻R7接功能控制端驱动第一MOS管Q1、第二MOS管Q2导通，开关电源输出正常给负载供电。当出现倒灌电压时，负载正极电压采样端的采样电压大于基准电压，IC输出端呈低阻态，功能控制端被拉低呈低电平，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2关断，倒灌电压由第二MOS管Q2的体二极管D2反向阻断，使倒灌电压与开关电源内部电路隔离，保护开关电源内部电路。

当负载端极性正确时，第三二极管D3反向偏置，三极管Q3处于截止区，功能控制辅助电源经电阻R7接功能控制端驱动第一MOS管Q1、第二MOS管Q2导通，开关电源输出正常给负载供电。当负载端极性反接时，反向电压依次经第三二极管D3限压、第六电阻R6和第八电阻R8分压、以及电容C滤波后接至三极管Q3的基极，三极管Q3进入放大区，功能控制端电压被拉至低电平，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2截止，反向电压由第一MOS管Q1的体二极管D2阻断，保护开关电源内部电路。

Claims (5)

1.一种开关电源的保护电路，其特征在于：包括连接在开关电源和负载端之间的功能控制电路和功能功率电路，所述功能控制电路包括并联连接的防倒灌保护电路和防反接保护电路，防倒灌保护电路和防反接保护电路的输入端连接负载端，防倒灌保护电路和防反接保护电路输出的功能控制端连接功能功率电路的控制端；所述功能功率电路的输入端分别连接开关电源输出端和功能控制电路的功能控制端，功能功率电路的输出端连接负载端。

2.根据权利要求1所述的一种开关电源的保护电路，其特征在于：所述功能功率电路包括串联连接在开关电源输出端与负载端之间的第一MOS管（Q1）和第二MOS管（Q2），第一MOS管（Q1）的漏极连接开关电源输出正极，第一MOS管（Q1）的源极与第二MOS管（Q2）的源极与功能控制地连接，第二MOS管（Q2）的漏极连接负载正极，第一MOS管（Q1）的栅极和第二MOS管（Q2）的栅极连接功能控制电路的功能控制端；功能控制地和功能控制端之间连接有第一电阻（R1）。

3.根据权利要求2所述的一种开关电源的保护电路，其特征在于：所述第一MOS管（Q1）的源极和漏极间正向并联连接第一体二极管（D1），第二MOS管（Q2）的源极和漏极间正向并联连接第二体二极管（D2）。

4.根据权利要求3所述的一种开关电源的保护电路，其特征在于：所述防倒灌保护电路包括分压电路和电压比较电路，分压电路包括串联连接在负载正极和输出地之间的第二电阻（R2）和第四电阻（R4），电压比较电路包括电压比较器IC、第三电阻（R3）和第四二极管（D4）；电压比较器IC的同相端经第三电阻（R3）连接开关电源的基准电压端，电压比较器IC的反相端连接分压电路电压采样端，电压比较器IC的输出端连接第四二极管（D4）的负极，第四二极管（D4）的正极连接功能控制端，功能控制端经第七电阻（R7）连接功能控制辅助电源。

5.根据权利要求4所述的一种开关电源的保护电路，其特征在于：所述防反接保护电路包括第三二极管（D3）、第六电阻（R6）、第八电阻（R8）、电容C和三极管（Q3），所述三极管（Q3）的集电极连接功能控制端，三极管（Q3）的发射极接功能控制地，三极管（Q3）的基极经第六电阻（R6）连接第三二极管（D3）的负极，第三二极管（D3）的正极接输出地；三极管（Q3）的基极和发射极之间并联连接第八电阻（R8）和电容C构成的并联支路。