CN206364495U - 辅助电源过压过流保护控制电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种辅助电源过压过流保护控制电路及开关电源，保护控制电路包括与辅助电源的输出端连接，检测辅助电源的输出电压并输出控制信号的检测控制电路；与检测控制电路连接，基于控制信号导通的功率开关；分别与功率开关、辅助电源的输出端连接，用于在检测控制电路输出控制信号控制功率开关导通时输出反馈信号的反馈电路；与反馈电路连接基于反馈信号以关断辅助电源的PWM控制电路。本方案可以在开机瞬间出现过压时快速关断辅助电源，同时可在辅助电源工作过程中及时检测过压或过流并快速关断辅助电源，防止损坏电源，有效地解决了硬件保护复位后软件无法查询故障原因的问题，提高了对电源的监控及控制的有效性，避免电源上报信息缺失的问题。

Description

辅助电源过压过流保护控制电路及开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源的技术领域，更具体地说，涉及一种辅助电源过压过流保护控制电路及开关电源。

背景技术

随着科技的发展，数据呈膨胀式爆发，各种数据信息的提供能够实现有效监控及故障排除。在开关电源中，通常具备多路输出并且有一路属于待机输出以保证电源内部各种控制线路的正常工作，基于此路是待机输出，之前此路的保护设计通常硬件控制，因此，当此路发生过流或过压等保护时，整个电源的输出都会关闭，软件不能知悉哪种故障发生而处于不断地重启状态。由于检测数据不全，导致检测不到位，使得电源易因过压或过流而被损坏。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述检测数据不全、不到位而使电源易损坏的缺陷，提供一种辅助电源过压过流保护控制电路及开关电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种辅助电源过压过流保护控制电路，包括：

与所述辅助电源的输出端连接，检测所述辅助电源的输出电压并输出控制信号的检测控制电路；

与所述检测控制电路连接，基于所述控制信号导通的功率开关；

分别与所述功率开关、所述辅助电源的输出端连接，用于在所述检测控制电路输出控制信号控制所述功率开关导通时输出反馈信号的反馈电路；

与所述反馈电路连接，基于所述反馈信号以关断所述辅助电源的PWM控制电路。

在本实用新型所述的辅助电源过压过流保护控制电路中，优选地，所述检测控制电路包括第一检测控制电路和第二检测控制电路；

所述第一检测控制电路与所述辅助电源的输出端连接，检测所述辅助电源的输出电压并输出第一控制信号至所述功率开关，控制所述功率开关导通；

所述第二检测控制电路与所述辅助电源的输出端连接，检测所述辅助电源的输出电压或输出电流并输出第二控制信号至所述功率开关，控制所述功率开关导通。

在本实用新型所述的辅助电源过压过流保护控制电路中，优选地，所述第一检测控制电路包括过压检测稳压管，所述过压检测稳压管的负极与所述辅助电源的输出端连接，所述过压检测稳压管的正极与所述功率开关连接。

在本实用新型所述的辅助电源过压过流保护控制电路中，优选地，所述第二检测控制电路包括控制芯片，所述控制芯片的保护引脚与所述功率开关连接，基于所述辅助电源的输出电压或输出电流控制所述保护引脚输出第二控制信号至所述功率开关以导通所述功率开关。

在本实用新型所述的辅助电源过压过流保护控制电路中，优选地，所述第二控制信号为高电平信号。

在本实用新型所述的辅助电源过压过流保护控制电路中，优选地，所述反馈电路包括光电耦合器和反馈调节电路；所述光电耦合器的第一端与所述反馈调节电路连接，所述光电耦合器的第二端与所述功率开关连接，所述光电耦合器的第三端连接第二参考地，所述光电耦合器的第四端连接PWM控制电路；所述反馈调节电路与所述辅助电源的输出端连接；

所述反馈调节电路接收所述辅助电源的输出电压，并在所述功率开关导通时通过所述光电耦合器输出反馈信号至所述PWM控制电路。

在本实用新型所述的辅助电源过压过流保护控制电路中，优选地，所述功率开关为三极管，所述三极管的基极与所述检测控制电路连接，所述三极管的发射极与第一参考地连接，所述三极管的集电极与所述光电耦合器的第二端连接。

在本实用新型所述的辅助电源过压过流保护控制电路中，优选地，还包括电阻CR7，所述电阻CR7的第一端与所述控制芯片的保护引脚连接，所述电阻CR7的第二端与所述三极管的基极连接。

在本实用新型所述的辅助电源过压过流保护控制电路中，优选地，所述反馈调节电路包括分压电路，所述分压电路包括电阻CR3、电阻CR8以及电阻CR9，所述电阻CR3的第一端与所述辅助电源的输出端连接，所述电阻CR3的第二端与所述电阻CR9的第一端连接，所述电阻CR9的第二端与所述电阻CR8的第一端连接，所述电阻CR8的第二端连接第一参考地。

本实用新型还提供一种开关电源，包括上述的辅助电源过压过流保护控制电路。

实施本实用新型的辅助电源过压过流保护控制电路及开关电源，具有以下有益效果：本实用新型的辅助电源过压过流保护控制电路包括与辅助电源的输出端连接，检测辅助电源的输出电压并输出控制信号的检测控制电路；与检测控制电路连接，基于控制信号导通的功率开关；与功率开关、辅助电源的输出端连接，用于在检测控制电路输出控制信号控制功率开关导通时输出反馈信号的反馈电路；与反馈电路连接基于反馈信号以关断辅助电源的PWM控制电路。本方案可以在开机瞬间出现过压时快速关断辅助电源，同时可在辅助电源工作过程中及时检测过压或过流并快速关断辅助电源，防止损坏电源，有效地解决了硬件保护复位后软件无法查询故障原因的问题，提高了对电源的监控及控制的有效性，避免电源上报信息缺失的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型辅助电源过压过流保护控制电路的结构示意图；

图2是本实用新型辅助电源过压过流保护控制电路一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

针对现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种辅助电源过压过流保护控制电路。该电路通过辅助电源的输出电压或电流进行采样检测处理，并根据控制信号控制功率开关的导通以对辅助电源的PWM进行调制以关断辅助电源，实现了在过压或过流情况下对电源的有效监测及保护，提高了对电源监控及控制的有效性，使电源可靠性更高，使用寿命更长。

如图1所示，在本实用新型的辅助电源过压过流保护控制电路的结构示意图中，该辅助电源过压过流保护控制电路包括与辅助电源的输出端连接，检测辅助电源的输出电压并输出控制信号的检测控制电路100；与检测控制电路100连接，基于控制信号导通的功率开关200；分别与功率开关200、辅助电源的输出端连接，用于在检测控制电路100输出控制信号控制功率开关200导通时输出反馈信号的反馈电路300；与反馈电路300连接，基于反馈信号以关断辅助电源的PWM控制电路。

具体地，在本实用新型的实施例中，检测控制电路100包括第一检测控制电路101和第二检测控制电路102。可以理解地，第一检测控制电路101与辅助电源的输出端连接，用于检测辅助电源的输出电压并输出第一控制信号至功率开关200，控制功率开关200导通。进一步地，第一检测控制电路101包括过压检测稳压管CZD1。优选地，过压检测稳压管CZD1可选用型号为MM5Z15VT1的稳压管，其稳压值为15V。可以理解地，本实用新型所选用的过压检测稳压管CZD1并不限于本具体实施例所采用的稳压管的型号，还可选用本领域技术人员所熟知并能应用的稳压管，本实用新型对具体稳压管类型不作限定。当辅助电源的输出电压达到15V时，过压检测稳压管CZD1导通，并向功率开关200输出第一控制信号使功率开关200导通。优选地，第一控制信号为电压信号。

第二检测控制电路102与辅助电源的输出端连接，用于检测辅助电源的输出电压或输出电流并输出第二控制信号至功率开关200，控制功率开关200导通。进一步地，第二检测控制电路102包括控制芯片10，还包括与控制芯片10配合工作的相关***电路。在一些实施例中，控制芯片10的保护引脚与功率开关200连接，基于辅助电源的输出电压或输出电流控制保护引脚输出第二控制信号至功率开关200以导通功率开关200。优选地，第二控制信号为高电平信号。可以理解地，当控制芯片10接收到辅助电源的输出电压时，先在内部与预先设定的参考电压进行比较，若输出电压比预先设定的参考电压大时，控制芯片10控制其保护引脚输出高电平信号至功率开关200，从而使功率开关200导通。当控制芯片10接收到辅助电源的输出电流时，先在内部与预先设定的参考电流进行比较，若输出电流比预先设定的参考电流大时，控制芯片10控制其保护引脚输出高电平信号至功率开关200，使功率开关200导通。优选地，预先设定的参考电压及参考电流根据实际的电路设计及具体的控制芯片10决定，本实用新型不对预选设定的参考电压及参考电流作具体的限定。本实用新型所采用的控制芯片10可以选择本领域技术人员熟知并能应用的控制芯片10。例如，可以选择普通的控制芯片10，也可以选择具有高响应速度的DSP控制芯片。当选用高响应速度的DSP控制芯片10时，可以快速检测辅助电源的电压或电流情况，实时监测辅助电源的电压或电流情况，当辅助电源出现过压或过流时，可以快速进行响应，及时关断辅助电源以有效保护电源，避免因过压或过流而损坏电源。另外，本实用新型的控制芯片10即可检测输出端的输出电压，也可以检测输出端的输出电流，实现了对电源的全面监控，有效保护电源。

功率开关200为三极管CQ1，三极管CQ1的基极为其控制端，根据控制端接收到的信号可控制三极管CQ1的导通与断开。具体地，三极管CQ1的基极与检测控制电路100连接，三极管CQ1的发射极与第一参考地连接，三极管CQ1的集电极与反馈电路300连接。优选地，三极管CQ1可选用型号为MUN2214的三极管。当三极管CQ1导通时，可以快速地拉低PWM控制电路中脉冲信号进而关断辅助电源。

反馈电路300包括光电耦合器301和反馈调节电路302。具体地，光电耦合器301的第一端与反馈调节电路302连接，光电耦合器301的第二端与功率开关200连接，光电耦合器301的第三端连接第二参考地，光电耦合器301的第四端连接PWM控制电路400。优选地，在本实施例中，光电耦合器301可选用型号为TCLT1007的光电耦合器CU1，但不限于该型号。由于光电耦合器301本身的优势，即信号单向传输，输入端与输出端完全实现电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长以及传播速度高等，因此，在本实用新型的实施例中利用光电耦合器构成反馈电路，通过调节控制端电流(即辅助电源的源电流)来改变占空比，从而达到精密稳压的目的。

反馈调节电路302接收辅助电源的输出电压，并在功率开关200导通时通过光电耦合器301输出反馈信号至PWM控制电路。具体地，反馈调节电路302包括分压电路3021，分压电路3021包括电阻CR3、电阻CR8以及电阻CR9，电阻CR3的第一端与辅助电源的输出端连接，电阻CR3的第二端与电阻CR9的第一端连接，电阻CR9的第二端与电阻CR8的第一端连接，电阻CR8的第二端连接第一参考地。可以理解地，电阻CR3、电阻CR8以及电阻CR9主要用于对采集到的辅助电源的输出电压进行分压，以供实时掌握辅助电源的输出电压的大小。可以理解地，在本实施例中，第一参考地与第二参考地不同，即光电耦合器301与反馈调节电路302不共地。

如图2所示，为本实用新型辅助电源过压过流保护控制电路一较佳实施例的电路原理图。

第一检测控制电路101包括过压检测稳压管CZD1，过压检测稳压管CZD1的负极与辅助电源的输出端连接，过压检测稳压管CZD1的正极与三极管CQ1的基极连接。过压检测稳压管CZD1接收辅助电源的输出端的信号12Vsb，当12Vsb中的电压过压时，即当12Vsb达到过压检测稳压管CZD1的稳压值时，过压检测稳压管CZD1导通，并向三极管CQ1发送第一控制信号控制三极管CQ1导通。可以理解地，第一检测控制电路用于在开机时如果发生瞬间过压的情况时，及时检测出12Vsb的实际电压值，并通过过压检测稳压管CZD1来触发三极管CQ1导通，通过光电耦合器301输出反馈信号至PWM控制电路400，使PWM控制电路400中的PWM控制信号被拉低，进而关断辅助电源，避免了在开机瞬间因过压而损坏电源的问题。可以理解地，在开机瞬间发生过压的情况时，如果通过软件(即由相应的芯片进行控制)来实现对过压的调整，因软件调控需要一定的时间，在这种情况下就不能及时关断辅助电源而使电源因过压而损坏。优选地，第一检测控制电路的过压检测点比第二检测控制电路高。本实用新型通过加入硬件调控电路即过压检测稳压管CZD1，实现了在开机瞬间发生过压时及时关断辅助电源进而有效保护电源，提高了电源的可靠性、安全性及使用寿命。

第二检测控制电路包括控制芯片10及与其配合使用的***电路，控制芯片10的检测引脚与辅助电源的输出端连接，控制芯片10的保护引脚Vsb_off通过限流电阻CR7与三极管CQ1的基极连接。当控制芯片10的检测引脚接收到辅助电源的输出端的信号即12Vsb时，控制芯片10先将12Vsb中的电压在内部与预先设定的参考电压进行比较，当输出电压大于预先设定的参考电压时，控制芯片10控制保护引脚Vsb_off输出高电平信号通过电阻CR7发送至三极管CQ1触发三极管CQ1导通，通过光电耦合器301输出反馈信号至PWM控制电路400，使PWM控制电路400中的PWM控制信号被拉低，进而关断辅助电源，避免了在开机瞬间因过压而损坏电源的问题。当控制芯片10的检测引脚接收到辅助电源的输出电流时，控制芯片10先将输出电流在内部与预先设定的参考电流进行比较，当输出电流大于预先设定的参考电流时，控制芯片10控制保护引脚Vsb_off输出高电平信号通过电阻CR7发送至三极管CQ1触发三极管CQ1导通，通过光电耦合器301输出反馈信号至PWM控制电路400，使PWM控制电路400中的PWM控制信号被拉低，进而关断辅助电源，避免了在开机瞬间因过压而损坏电源的问题。

功率开关200为三极管CQ1。具体地，三极管CQ1的基极与检测控制电路100连接，三极管CQ1的发射极与第一参考地连接，三极管CQ1的集电极与光电耦合器CU1的第二端连接。

反馈电路300包括光电耦合器CU1和反馈调节电路302。具体地，反馈调节电路302包括分压电路3021，分压电路3021包括电阻CR3、电阻CR8以及电阻CR9，电阻CR3的第一端与辅助电源的输出端连接，电阻CR3的第二端与电阻CR9的第一端连接，电阻CR9的第二端与电阻CR8的第一端连接，电阻CR8的第二端连接第一参考地。

优选地，电阻CR3为20KΩ，电阻CR9为1.5KΩ，电阻CR8为270Ω。

进一步地，在本实用例中，反馈调节电路还包括滤波电阻CR1、电容CC1、限流电阻CR2、偏置电阻CR5、电容CC3、电容CC4、电阻CR6、电容CC2、电阻CR4、以及稳压管CU2。具体地，电阻CR1的第一端与辅助电阻的输出端连接，电阻CR1的第二端与电容CC1的第一端连接，电容CC1的第二端连接第一参考地。电阻CR2的第一端连接至电阻CR1的第二端与电容CC1的第一端的节点，电阻CR2的第二端与电阻CR5的第一端连接，电阻CR5的第二端与稳压管CU2的负极连接，电阻CR5的第二端与稳压管CU2的负极连接的节点还与三极管CQ1的集电极连接。稳压管CU2的正极与电阻CR8的第二端共同连接第一参考地，稳压管CU2的参考端输入端与电阻CR9的第一端连接。电容CC2与电阻CR4与电阻CR3并联连接。电阻CR6的第一端连接在与电阻CR9的第一端与电阻CR3的第二端之间，电阻CR6的第二端与电容CC4的第一端连接，电容CC4的第二端与稳压管CU2的负极连接；电容CC3的第一端与电阻CR3的第二端连接，电容CC3的第二端与电容CC4的第二端连接。

可以理解地，滤波电阻CR1用于对12Vsb进行滤波，以使电容CC1上的电压更加稳定。优选地，电阻CR1为100Ω,电容CC1为2.2uf。

电容CC3、电容CC4以及电阻CR6构成反馈调节电路302的补偿电路，用于对反馈调节电路302进行进一步的补偿以使电路更加稳定。优选地，电容CC3为0.1uf，电容CC4为47nf，电阻CR6为5.1KΩ。

稳压管CU2用于在电路正常工作时，调整12Vsb，以使12Vsb达到稳定的输出电压。优选地，在本实用新型的实施例中，辅助电源正常工作时稳定的输出电压为12V。可以理解地，稳压管CU2是对输出电压进行微调，其通过参考端采集电阻CR9第一端与电阻CR3的第二端之间的节点电压来监测12Vsb，通过采集到的节点电压的值与稳压管CU2的内置参考电压进行比较，进而反馈调节12Vsb，使输出电压达到稳定的12V。优选地，稳压管CU2可选用型号为AZ431AN的稳压管，其内置参考电压为2.5V。应该理解的是，本实用新型并不限于本具体实施例中所采用的稳压管的凿开，而可以选择本领域技术人员熟知并能应用的稳压管。

光电耦合器CU1的第一端连接至电阻CR2的第二端与电阻CR5的第一端之间的节点，光电耦合器CU1的第二端与三极管CQ1的集电极连接，光电耦合器CU1的第三端连接第二参考地，光电耦合器CU1的第四端与PWM控制电路连接。

以下根据图2对过压过流保护控制电路的具体工作原理进行详细说明。

在本实施例中，辅助电源由变压器提供，辅助电源的输出电压为变压器的副边输出的电压，源电压由变压器的原边提供。

当开机时如果发生瞬间过压，即12Vsb过压时，过压检测稳压管CZD1首先检测到12Vsb的电压值，若12Vsb输出的电压值达到15V时，过压检测稳压管CZD1导通并向三极管CQ1输出第一控制信号，触发三极管CQ1导通，三极管CQ1的集电极与发射极导通，即三极管CQ1的集电极与发射极相当于短路，此时，输出电压12Vsb通过电阻CR3和电阻CR2经过光电耦合器CU1的第一端与第二端直接与第一参考地连接，即光电耦合器CU1输入端的输入电压几乎为0，光电耦合器CU1的输出端的输出电压也几乎为0。换句话说，三极管CQ1导通后，光电耦合器CU1向PWM控制电路400输出的反馈信号的电压值接近0，而PWM控制电路400根据反馈信号通过调节变压器原边的电流以达到控制副边输出电压。由于此时反馈信号输出的电压值接近0，此时PWM控制电路400根据反馈信号可即时关断变压器原边的电流，进而达到关断辅助电源的目的，实现了对辅助电源的保护。

当在工作过程中，第二检测控制电路102中的控制芯片10的检测引脚检测到12Vsb，根据检测引脚接收的12Vsb的信号在内部与预先设定的参考电压或参考电流进行比较，如果12Vsb的电压大于参考电压，或12Vsb的电流大于参考电流时，控制芯片10控制保护引脚Vsb_off输出高电平信号经电阻CR7限流后发送至三极管CQ1触发三极管CQ1导通，当三极管CQ1导通后，光电耦合器CU1的输入端经三极管连接到第一参考地，即光电耦合器CU1的输入电压几乎为0，此时，光电耦合器CU1的输出电压几乎为0，此时PWM控制电路400接收到的反馈信号的电压值0，根据反馈信号，PWM控制电路400控制变压器原边的电流以关断变压器原边的电流，进而达到关断辅助电源的目的，实现了对辅助电源的保护。

可以理解地，本实用新型通过对输出电压进行过压或过流进行硬件与软件相结合进行检测控制，实时快速地关断辅助电源，防止电源损坏，有效地解决了硬件保护复位后软件无法查询故障原因的问题，同时还解决了在开机瞬间因软件调控的时序性不能及时关断辅助电源而导致电源损坏的问题，通过硬件与软件结合的控制方式，提高了对电源的监控及控制的有效性，有效地保护电源，提高了电源的可靠性和安全性，并延长了电源的使用寿命。

本实用新型还提供了一种开关电源，该开关电源包括前述辅助电源过压过流保护控制电路，通过应用该辅助电源过压过流保护控制电路可以有效地提高开关电源的稳定性及安全性，延长了开关电源的使用寿命。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种辅助电源过压过流保护控制电路，其特征在于，包括：

与所述辅助电源的输出端连接，检测所述辅助电源的输出电压并输出控制信号的检测控制电路；

与所述检测控制电路连接，基于所述控制信号导通的功率开关；

分别与所述功率开关、所述辅助电源的输出端连接，用于在所述检测控制电路输出控制信号控制所述功率开关导通时输出反馈信号的反馈电路；

与所述反馈电路连接，基于所述反馈信号以关断所述辅助电源的PWM控制电路。

2.根据权利要求1所述的辅助电源过压过流保护控制电路，其特征在于，所述检测控制电路包括第一检测控制电路和第二检测控制电路；

所述第一检测控制电路与所述辅助电源的输出端连接，检测所述辅助电源的输出电压并输出第一控制信号至所述功率开关，控制所述功率开关导通；

所述第二检测控制电路与所述辅助电源的输出端连接，检测所述辅助电源的输出电压或输出电流并输出第二控制信号至所述功率开关，控制所述功率开关导通。

3.根据权利要求2所述的辅助电源过压过流保护控制电路，其特征在于，所述第一检测控制电路包括过压检测稳压管，所述过压检测稳压管的负极与所述辅助电源的输出端连接，所述过压检测稳压管的正极与所述功率开关连接。

4.根据权利要求3所述的辅助电源过压过流保护控制电路，其特征在于，所述第二检测控制电路包括控制芯片，所述控制芯片的保护引脚与所述功率开关连接，基于所述辅助电源的输出电压或输出电流控制所述保护引脚输出第二控制信号至所述功率开关以导通所述功率开关。

5.根据权利要求4所述的辅助电源过压过流保护控制电路，其特征在于，所述第二控制信号为高电平信号。

6.根据权利要求5所述的辅助电源过压过流保护控制电路，其特征在于，所述反馈电路包括光电耦合器和反馈调节电路；所述光电耦合器的第一端与所述反馈调节电路连接，所述光电耦合器的第二端与所述功率开关连接，所述光电耦合器的第三端连接第二参考地，所述光电耦合器的第四端连接PWM控制电路；所述反馈调节电路与所述辅助电源的输出端连接；

所述反馈调节电路接收所述辅助电源的输出电压，并在所述功率开关导通时通过所述光电耦合器输出反馈信号至所述PWM控制电路。

7.根据权利要求6所述的辅助电源过压过流保护控制电路，其特征在于，所述功率开关为三极管，所述三极管的基极与所述检测控制电路连接，所述三极管的发射极与第一参考地连接，所述三极管的集电极与所述光电耦合器的第二端连接。

8.根据权利要求7所述的辅助电源过压过流保护控制电路，其特征在于，还包括电阻CR7，所述电阻CR7的第一端与所述控制芯片的保护引脚连接，所述电阻CR7的第二端与所述三极管的基极连接。

9.根据权利要求8所述的辅助电源过压过流保护控制电路，其特征在于，所述反馈调节电路包括分压电路，所述分压电路包括电阻CR3、电阻CR8以及电阻CR9，所述电阻CR3的第一端与所述辅助电源的输出端连接，所述电阻CR3的第二端与所述电阻CR9的第一端连接，所述电阻CR9的第二端与所述电阻CR8的第一端连接，所述电阻CR8的第二端连接第一参考地。

10.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的辅助电源过压过流保护控制电路。