CN205693558U - 一种输出过压保护电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输出过压保护电路及开关电源，输出过压保护电路包括待保护芯片，所述待保护芯片的第二引脚及第八引脚之间连接有电阻，所述第二引脚还通过电容接地，所述电容与开关管并联，开关管与光耦的次级相连，光耦的次级与待保护芯片的第一引脚相连。本实用新型无需更换方案，可在原电路的基础上进行修改，缩短开发周期。

Description

一种输出过压保护电路及开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，具体涉及一种输出过压保护电路及开关电源。

背景技术

在小型辅助电源领域里，已经出现了很多种自带输出过压保护的芯片。但由于UC3842系列应用广泛、价格便宜、技术成熟、采购方便等优势在未来依然会有很大的市场份额。现在有越来越多的场合对电源提出了更高的要求，外国市场要求在人可能接触到的电路在任何情况下电压不得超过42.4V，在测试时会将反馈环路切掉测试，在这种情况下无法靠负反馈来实现过压保护，而单靠3842芯片自带的引脚功能又很难实现。现有最相近的方案是直接更换带有过压保护功能的芯片重新设计电路。

若为了达到输出过压保护的目的，可能需要使用新的芯片以及新的方案，这样使得开发周期及成本都会上升，从而不能满足现有的发展需求。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种输出过压保护电路及开关电源，本方案目的是针对类似于3842这种本身芯片无过压保护的电路实现过压保护，方法简单可靠，无需长时间的实验。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种输出过压保护电路，包括待保护芯片，所述待保护芯片的第二引脚及第八引脚之间连接有电阻，所述第二引脚还通过电容接地，所述电容与开关管并联，开关管与光耦的次级相连，光耦的次级与待保护芯片的第一引脚相连；

在正常工作时，该待保护芯片第一引脚会持续开通开关管，将第二引脚电压拉低，电路正常工作；

一旦过压或切掉反馈环路，光耦截止，开关管截止，待保护芯片的第八引脚通过所述电阻给所述电容充电，当充到设定电压时拉低待保护芯片的第一引脚电压，使占空比为0。

进一步的，所述待保护芯片为UC3842。

进一步的，所述待保护芯片的第八引脚通过电容接地，所述电容与相串联的电容及电阻相并联。

进一步的，所述待保护芯片的第一引脚及第三引脚分别通过各自相应的电容接地。

进一步的，开关电源，包括输出过压保护电路，所述待保护芯片的第七引脚与前级整流 滤波电路相连，所述前级整流滤波电路与启动充电电路相连，所述待保护芯片的第六引脚及第二引脚均与开关电源主回路相连，开关电源主回路与次级输出电路相连，所述次级输出电路通过电阻与光耦的初级相连。

进一步的，所述前级整流滤波电路包括由热敏电阻及压敏电阻组成的保护电路及与该保护电路相连的差共模吸收电路相连，所述差共模吸收电路依次与整流电路及滤波电路相连，整流电路及滤波电路之间还连接有启动充电电路。

进一步的，所述差共模吸收电路包括相并联的第一电容、电感及第二电容，所述整流电路为四个二极管组成的桥式电路，所述滤波电路由多个电容相并联组成。

进一步的，所述启动充电电路包括相并联的两个电容，两个电容的公共端与多个相串联的电阻电路相连，所述两个电容的公共端为VCC端接到待保护芯片的第七引脚，用于为待保护芯片的启动提供电流。

进一步的，所述开关电源主回路包括MOS管，所述MOS管的一端通过RCD吸收电路与变压器的第一原边线圈相连，所述MOS管另一端通过电阻接地，所述MOS管第三端分两路，一路通过电阻接地，另一路通过电阻与待保护芯片的输出端相连，变压器的第二原边线圈并联有极性电容、电容及第一二极管，变压器的第二原边线圈与极性电容之间还连接有第二二极管。

进一步的，所述次级输出电路包括辅助绕组，辅助绕组依次与三个电容相并联，第一个电容与辅助绕组之间连接有二极管，第二个电容与第三个电容之间连接有电感，第一个电容的为极性电容，该极性电容的正极端通过电阻与光耦的初级相连，用于为光耦供电。

开关电源的保护方法，包括：

光耦的次级短接后，光耦无法导通因此开关管也截止，这时待保护芯片的第八引脚会通过电阻持续的给电容充电从而抬高第二引脚的电压；

由于第二引脚为待保护芯片内部的运放反向输入端，与内部的设定电压进行比较，当第二引脚电平达到设定电压时会迅速将第一引脚电平拉低，使占空比为0从而阻止电压继续升高；

第一引脚电平拉低后第二引脚的电平会保持一设定时间，在这期间次级输出电路的次级输出电压和辅助绕组电压也会持续降低；

当辅助绕组的电压低于待保护芯片的维持电压后芯片关断，第八引脚电平为0，第二引脚电平通过电容放电，电源重新启动，此时的电路会在此状态不断循环，进入打嗝模式。

本实用新型的有益效果：

本实用新型无需更换方案，可在原电路的基础上进行修改，缩短开发周期。3842作为一 种通用型芯片依然有着巨大的市场，因此采购方便而且价格上也有很大的优势。

附图说明

图1是本实用新型前级整流和启动充电电路图；

图2是本实用新型开关电源主回路和次级输出电路图；

图3是本实用新型PWM控制及采样电路的原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

本电路为小功率的反激电源，图1为电路的输入整流滤波电路和启动电路，其中R1热敏电阻、R2压敏电阻，分别起到防止上电冲击电流和防输入雷击浪涌的作用。C1、C2、L1起到吸收差共模干扰的作用。VCC接到UC3842的7脚，为3842的启动提供电流。

图2为电路的主回路部分和次级输出部分，其中C20、R7、D2构成RCD吸收电路，主要吸收MOS管关断瞬间的尖峰。MOS的驱动由3842的6脚提供，次级输出15V，辅助绕组输出15V给3842供电。

图3为电路芯片的***电路以及反馈控制部分。与一般电路相比，本电路增加了C13、Q2、R12这几个器件来实现输出过压保护的功能。当电路正常工作时，TL431(图3的U32)的1脚为2.5V左右，TL431的2脚导通，光耦初级导通。3842的1脚电流经过光耦的次级和Q2到地，经过Q2的放大作用可将3842的2脚电平拉到0V。2脚的电平不会影响到1脚电平，此时电路正常运行。

若不加这几个器件，一旦将反馈环路给切掉，如将光耦的1、2脚短接，光耦无法导通，3842的1脚电平会持续地上升，而占空比又与1脚的电平相关，随着1脚电平的不断升高占空比也会越来越大，输出电压也会随着越来越高直至突破42.4V。

下面分析一下增加此电路的作用，将光耦的1、2脚短接后(此时相当于电压反馈环路失效)；或者输出电压过压(输出大于设定的15V后TL431的基准电压1脚大于2.5V则TL431的2脚会截止，此时没有电流流经光耦的1、2脚，与光耦的1、2脚短接情况比较类似)电路开始进入保护动作：光耦无法导通因此Q2也截止，这时3842的8脚会通过R12持续的给C13充电从而抬高2脚的电压。由于2脚为3842内部的运放反向输入端，与内部的2.5V进行比较，当2脚电平达到2.5V时会迅速将1脚电平拉低为0，使占空比为0(3、6脚电平恒为0V)从而阻止电压继续升高。1脚电平拉低后2脚的电平会保持一段时间，在这期间次级输出电压和辅助绕组电压也会持续降低。当辅助绕组的电压低于3842的维持电压后芯片关断(7脚电压降低)，芯片关断后8脚电平掉到0V，因此2脚电平可通过R105从3842的8脚 放电放到0V，当2的电平掉到0V后保护动作结束，此时3842芯片的各个管脚的电压为0，相当于芯片进行了一次复位动作，随后3842的7脚重新通过启动电阻R4、R5启动。若故障排除，则整个***会开始正常工作，若反馈环路依然失效，则此时的电路会重新进入上述的保护动作，周而复始直至故障排除。

电源正常工作时，3842的1脚会持续开通Q2，将2脚电压拉低，电路正常工作。一旦输出过压或切掉反馈环路，TL431截止，光耦截止，因此Q2截止，3842的8脚通过电阻R12给电容C13充电，当充到2.5V时拉低3842的1脚电压，使占空比为0，从而阻止了输出电压继续升高。其中,切掉反馈环路即为光耦1、2脚短接。

其中选择C13与R12的RC时间常数需要根据具体的电路来确定，其选择的原则是输出空载时3842的2脚电压上升到2.5V所用的时间要小于输出端电容上升到42.4V的时间。

下面以一个输出30W的电源为例，其中工作频率为100kHz，变压器的初级感量为1mH，电流采样电阻为1欧姆，输出电容C17为1000uF，电路设计为断续工作模式。由于3842的3脚电压不能超过1V，到达1V后就会关断mos管，因此初级的最大电流为1A，假设去掉了反馈环路则每次开关周期3脚电压都达到1V后关断，则此时的最大功率为其中L为1mH，I为1A，f为100kHz。电容上的电压从15V上升到42.4V所需要的能量为其中C为1000uF，U1为15V，U2为42.4V。则充电时间为0.8÷50＝160ms。选择的RC需在160ms内通过8脚的5V充到2.5V，因此根据仿真计算可以取值47k和4.7uF可在150ms充到2.5V，从而保证过压保护。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种输出过压保护电路，其特征是，包括待保护芯片，所述待保护芯片的第二引脚及第八引脚之间连接有电阻，所述第二引脚还通过电容接地，所述电容与开关管并联，开关管与光耦的次级相连，光耦的次级与待保护芯片的第一引脚相连。

2.如权利要求1所述的一种输出过压保护电路，其特征是，所述待保护芯片的第八引脚通过电容接地，所述电容与相串联的电容及电阻相并联。

3.如权利要求1所述的一种输出过压保护电路，其特征是，所述待保护芯片的第一引脚及第三引脚分别通过各自相应的电容接地。

4.一种开关电源，包括上述权利要求1-3任一所述的输出过压保护电路，其特征是，所述待保护芯片的第七引脚与前级整流滤波电路相连，所述前级整流滤波电路与启动充电电路相连，所述待保护芯片的第六引脚及第二引脚均与开关电源主回路相连，开关电源主回路与次级输出电路相连，所述次级输出电路通过电阻与光耦的初级相连。

5.如权利要求4所述的一种开关电源，其特征是，所述前级整流滤波电路包括由热敏电阻及压敏电阻组成的保护电路及与该保护电路相连的差共模吸收电路相连，所述差共模吸收电路依次与整流电路及滤波电路相连，整流电路及滤波电路之间还连接有启动充电电路。

6.如权利要求5所述的一种开关电源，其特征是，所述差共模吸收电路包括相并联的第一电容、电感及第二电容，所述整流电路为四个二极管组成的桥式电路，所述滤波电路由多个电容相并联组成。

7.如权利要求5所述的一种开关电源，其特征是，所述启动充电电路包括相并联的两个电容，两个电容的公共端与多个相串联的电阻电路相连，所述两个电容的公共端为VCC端接到待保护芯片的第七引脚，用于为待保护芯片的启动提供电流。

8.如权利要求4所述的一种开关电源，其特征是，所述开关电源主回路包括MOS管，所述MOS管的一端通过RCD吸收电路与变压器的第一原边线圈相连，所述MOS管另一端通过电阻接地，所述MOS管第三端分两路，一路通过电阻接地，另一路通过电阻与待保护芯片的输出端相连，变压器的第二原边线圈并联有极性电容、电容及第一二极管，变压器的第二原边线圈与极性电容之间还连接有第二二极管。

9.如权利要求4所述的一种开关电源，其特征是，所述次级输出电路包括辅助绕组，辅助绕组依次与三个电容相并联，第一个电容与辅助绕组之间连接有二极管，第二个电容与第三个电容之间连接有电感，第一个电容为极性电容，该极性电容的正极 端通过电阻与光耦的初级相连，用于为光耦供电。