CN206931988U - 高可靠性欠压保护电路及电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高可靠性欠压保护电路及电源，该保护电路设于电源母线与主电路之间，包括串联在电源母线的输入端与地之间，对母线电压进行检测以产生检测电压的检测电路；与检测电路连接，将检测电压与参考电压进行比较放大处理，并在检测电压低于参考电压时输出控制信号至主电路，以使主电路停止工作的处理电路。实施该欠压保护电路可以使得电源在客户端使时避免欠压使用的问题，有效解决因电网电压波动而导致电源处于欠压输入的工作状态的问题，同时还解决了母线电压处于零界点时出现的灵敏度问题、母线电压的微弱波动或者器件本身的精度差异造成在零界状态下工作的极不稳定现象，确保了主电路的可靠性及稳定性。

Description

高可靠性欠压保护电路及电源

技术领域

本实用新型涉及电源领域，更具体地说，涉及一种高可靠性欠压保护电路及电源。

背景技术

随着LED电源应用的广泛普及，应用范围的不断深入，使用环境出现了多样化，比如有室内照明，智能家居照明，工矿灯照明；有室外照明、路灯、高杆灯、景观灯等等；不同的使用环境又会有不同的要求。有的客户需要防水防尘，有的客户要求更高的防雷击浪涌能力，有的客户要求要有很低的THD，有的客户要求要有很好的电磁兼容性等。

在满足客户各种要求的同时也发现了一些在客户端异常损坏的电源，经研究分析后确定损坏的原因常为处于欠压使用造成的，针对这个问题很多控制IC都已经集成了欠压保护功能，但是，也有一些早期IC没有此功能，所以对于已经定型并且批量生产的机型，需要提供一种改进的电路以解决客户端欠压使用的问题。

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缺陷，提供一种高可靠性欠压保护电路及电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高可靠性欠压保护电路，设于电源母线与主电路之间，所述欠压保护电路包括：

串联在所述电源母线的输入端与地之间，对母线电压进行检测以产生检测电压的检测电路；

连接在所述检测电路与所述主电路之间，将所述检测电压与参考电压进行比较放大处理，并在所述检测电压低于所述参考电压时输出控制信号至所述主电路，以使所述主电路停止工作的处理电路。

优选地，还包括：

连接在所述检测电路与所述主电路之间，用于在所述处理电路启动后，降低所述检测电压以使所述处理电路稳定工作的滞回电路。

优选地，还包括：

连接在所述处理电路与所述主电路之间对所述控制信号进行限流的限流电阻R8。

优选地，所述检测电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4依次串联在所述电源母线的输入端与地之间。

优选地，还包括：串联在所述第三电阻R3与所述第四电阻R4之间，用于对所述母线电压进行整流的单相整流电路；

所述单相整流电路包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的阳极与所述第三电阻R3连接，所述第一二极管D1的阴极与所述第四电阻R4连接，其中，所述第一二极管D1的阴极与所述第四电阻R4之间的节点还连接至所述处理电路；

所述第一二极管D1的阴极与所述第四电阻R4之间的节点电压为所述检测电压。

优选地，还包括：

与所述第四电阻R4并联对所述检测电压进行滤波处理，并在所述母线电压升高时将所述检测电压钳位在预设范围内的稳压电路。

优选地，所述稳压电路包括滤波电容C1和稳压二极管ZD1，所述滤波电容C1与所述稳压二极管ZD1均与所述第四电阻R4并联，且所述稳压二极管ZD1的阳极接地。

优选地，所述处理电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管Q1以及第二三极管Q2，所述第五电阻R5的第一端连接在所述第一二极管D1的阴极与所述第四电阻R4之间，所述第五电阻R5的第二端与所述第一三极管Q1的基极连接；

所述第一三极管Q1的发射极接收参考电压，所述第一三极管Q1的集电极通过所述第六电阻R6与所述第二三极管Q2的基极连接，所述第七电阻R7的第一端连接在所述第六电阻R6与所述第二三极管Q2的基极之间，所述第七电阻R7的第二端连接地；

所述第二三极管Q2的发射极连接地，所述第二三极管Q2的集电极通过所述限流电阻R8连接至所述主电路。

优选地，所述滞回电路包括第二二极管D2和滞回电阻R74，所述第二二极管D2与所述滞回电阻R74串联后与所述处理电路并联，且所述第二二极管D2的阳极与所述第一二极管D1的阴极连接。

本实用新型还提供一种电源，包括上述高可靠性欠压保护电路。

实施本实用新型的高可靠性欠压保护电路，具有以下有益效果：本实用新型的高可靠性欠压保护电路包括：串联在电源母线的输入端与地之间，对母线电压进行检测以产生检测电压的检测电路；与检测电路连接，将检测电压与参考电压进行比较放大处理，并在检测电压低于参考电压时输出控制信号至主电路，以使主电路停止工作的处理电路。实施该欠压保护电路可以使得电源在客户端使时避免欠压使用的问题，有效解决因电网电压波动而导致电源处于欠压输入的工作状态的问题，同时还解决了母线电压处于零界点时出现的灵敏度问题、母线电压的微弱波动或者器件本身的精度差异造成在零界状态下工作的极不稳定现象，确保了主电路的可靠性及稳定性。

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是本实用新型高可靠性欠压保护电路第一实施例的原理框图；

图2是本实用新型高可靠性欠压保护电路第一实施例的电路原理图。

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。

针对现有已经定型并且指生产的机型，本实用新型通过增加外部电路来实现欠压保护功能，解决因电网电压波动使电源长期处于欠压输入的工作状态的问题。

为解决该技术问题，本实用新型利用串联在母线上的电阻检测母线电压，生产相应的检测电压，且在设计时检测电压与母线电压为线性关系，然后通过晶体管与电阻、二极管、电容组成的电路对检测电压进行处理，最终输出一个与设定的参考电压相对应的控制信号，通过此控制信号来控制主电路的工作，从而实现在欠压时保护关键器件不会因电压或电流应力超出设计要求而持续工作所带来的损坏风险。

另外，本实用新型为了增强电路的可靠性和稳定性，还利用了二极管的单向导通特性增加了对检测电压的滞回处理，很好的处理了母线电压处于零界设计点时出现的灵敏度问题、母线电压的微弱波动或是器件本身的精度差异造成零界状态下工作的极不稳定现象，确保了主电路的可靠性。

如图1所示，在本实用新型的高可靠性欠压保护电路第一实施例的原理框图中，该实施例的高可靠性欠压保护电路设置在电源母线与主电路之间，主要包括：检测电路10和处理电路20，其中，

检测电路10串联在电源母线的输入端与地之间，用于对母线电压进行检测并产生相应的检测电压。优选地，在该实施例中，检测电路10可通过串联电阻组成，通过将电阻串联在电源母线的输入端与地之间，以实现由串联电阻对母线电压进行串联分压，进而可使得所产生的检测电压与母线电压为线性的关系，即当母线电压升高时，检测电压也同比例升高，母线电压下降时，检测电压也同比例下降。因此，通过对检测电压的监测及控制可达到对母线电压的同步监测及控制。

处理电路20，连接在检测电路10与主电路之间，用于将检测电压与参考电压进行比较放大处理，并在检测电压低于参考电压时输出控制信号至主电路，以使主电路停止工作。

可以理解地，参考电压可预先设定，且为了保证电源处于正常工作状态，一般地，参考电压可取母线电压的最大值作为参考电压，即取母线电压的最大值作为本实施例高可靠性欠压保护电路欠压保护的控制条件，当检测电压低于母线电压的最大值(即参考电压)时，说明电源存在欠压工作的风险，因此，当检测电压低于参考电压时即可做出相应的控制，以避免欠压工作的情况发生，从而达到保护电源的目的。

为了使检测电压更加稳定及使电路中的功率器件可处于安全的工作环境，本实施例的高可靠性欠压保护电路还设置了稳压电路40，且该稳压电路40与检测电路10并联。

可以理解地，本实施例的稳压电路40可由电容与稳压管组成，其中，电容用于对检测电压进行滤波处理，以使检测电压更加稳定，同时还可耦合掉电路中产生的干扰信号和母线电压的偶然瞬态变化所造成的可能误控制。稳压管则用于在母线电压不断升高时将检测电压钳位于一个安全的区间。优选地，该安全区间可以为稳压管的稳压电压，其具体可由所选用的稳压管所决定。

进一步地，本实施例的高可靠性欠压保护电路还包括滞回电路30，该滞回电路30连接在检测电路10与主电路之间，主要用于使得检测电压在处理电路20导通时被拉低，以避免母线电压在导通点波动时造成的输出控制信号不稳定的现象。

可以理解地，滞回电路30可通过电阻和二极管串联组成，通过电阻可调节检测电压的拉低范围，其取值大小决定了拉低范围的大小(即检测电压被滞回范围的宽窄)。其中，对于电阻的阻值可根据实际产品设计进行确定，本实用新型不作具体限定。

为了使本实用新型的高可靠性欠压保护电路的结构及原理更加清楚，现以一个具体实施例进行说明。

参阅图2，图2是本实用新型高可靠性欠压保护电路第一实施例的电路原理图。如图2所示，在该实施例的高可靠性欠压保护电路中，具体地，

检测电路10包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4，其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4依次串联在电源母线的输入端(VIN)与地之间。其中，检测电压取自第四电阻R4上的电压。

如图2所示，在第三电阻R3与第四电阻R4之间设有单相整流电路。可以理解地，单相整流电路主要用于对母线电压进行整流，且可避免逆流现象发生。

优选地，本实施例的单相整流电路可由二极管组成，如图2所示，单相整流电路包括第一二极管D1，其中，第一二极管D1的阳极与第三电阻R3连接，第一二极管D1的阴极与第四电阻R4连接，其中，第一二极管D1的阴极与第四电阻R4之间的节点还连接至处理电路20。

进一步地，第一二极管D1的阴极与第四电阻R4之间的节点电压即为检测电压。

处理电路20包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管Q1以及第二三极管Q2，第五电阻R5的第一端连接在第一二极管D1的阴极与第四电阻R4之间，第五电阻R5的第二端与第一三极管Q1的基极连接；第一三极管Q1的发射极接参考电压，第一三极管Q1的集电极通过第六电阻R6与第二三极管Q2的基极连接，第七电阻R7的第一端连接在第六电阻R6与第二三极管Q2的基极之间，第七电阻R7的第二端连接地；第二三极管Q2的发射极连接地，第二三极管Q2的集电极通过限流电阻R8连接至主电路(其中主电路在图中未示出)。

优选地，第一三极管Q1为PNP型三极管，第二三极管Q2为NPN型三极管。具体地，第五电阻R5主要用于对检测电压进行限流，第一三极管Q1主要用于将检测电压与参考电压进行比较放大处理，并在检测电压低于参考电压时导通；第六电阻R6和第七电阻R7主要用于经放大处理的检测电压进行稳定性调整；第二三极管Q2主要用于对检测电压进行放大处理，且在第一三极管Q1导通时导通。

可以理解地，处理电路20的具体工作过程为：当第四电阻R4上的电压下降到第一三极管Q1的导通电压点时，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2也同时导通，进行使得接入主电路的控制信号被拉低，从而使得主电路停止工作，进而达到了避免欠压工作的情况发生。

优选地，在主电路与处理电路20之间还设有限流电阻R8，主要用于对控制信号进行限流，且控制信号可通过限流电阻R8输入主电路。其中，图2中所示的SD即为本实施例的控制信号。

滞回电路30包括：第二二极管D2和滞回电阻R74，第二二极管D2与滞回电阻R74串联后与处理电路20并联，且第二二极管D2的阳极与第一二极管D1的阴极连接。

其中，第二二极管D2主要利用其单向导通特性，可使得检测电压在第一三极管Q1导通时被拉低，进而可避免母线电压在导通点波动时造成的输出控制信号不稳定的现象。而滞回电阻R74则主要用于调节检测电压的滞回范围。

进一步地，滞回电路30的具体工作过程为：当第一三极管Q1和第二三极管Q2导通后，第四电阻R4将会与第二二极管D2、滞回电阻R74以及第二三极管Q2组成的串联电路并联，此时，第四电阻R4上的检测电压将会被拉低，从而确保第一三极管Q1的可靠导通。当母线电压VIN回升且第四电阻R4与并联的第二二极管D2、滞回电阻R74和第二三极管Q2组成的电路上的电压超过了第一三极管Q1的关闭阈值电压时，第一三极管Q1关断，第二三极管Q2也同时判断，此时，滞回电阻R74与第二二极管D2组成的滞回电路30断路，第四电阻R4上的检测电压迅速上升到更高的点，进而使第一三极管Q1可靠关断。

稳压电路40包括滤波电容C1和稳压二极管ZD1，其中滤波电容C1和稳压二极管ZD1均与第四电阻R4并联，且稳压二极管ZD1的阳极接地。

可以理解地，滤波电容C1主要用于对检测电压进行滤波处理，以使检测电压更加稳定，并趋向于参考电压，且滤波电容C1还可以耦合掉电路中产生的干扰信号以及母线电压的偶然瞬态变化所造成的可能误控制。

稳压二极管ZD1主要用于对检测电压进行钳位控制。可以理解地，由于检测电压与母线电压为线性关系，因此，当母线电压不断升高时，检测电压也同比例升高，而第一三极管Q1的基极与发射极的击穿电压有限，例如，普通的SOT-23封装的三极管都在6V左右，所以当VIN在高压状态时，第一三极管Q1会存在击穿的风险，因此，通过稳压二极管ZD1可以很好的将检测电压钳位在一个安全的区间内(即稳压二极管ZD1的稳压能力)。

本实用新型还提供了一种电源，该电源设有上述的高可靠性欠压保护电路，通过设置上述高可靠性欠压保护电路可使得电源在客户端避免了出现欠压工作的状况，有效地保护了电源的工作性能及延长电源的使用寿命。

为使本实用新型的高可靠性欠压保护电路的技术方案更加清楚，以下对图2中的具体电路的工作原理作进一步详细说明。

如图2所示，假设母线电压为VIN，其中，参考电压取母线电压的最大值。具体地，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4进行串联产生检测电压，通过四个串联电压所产生的串联分压实现对母线电压的实时检测，且检测电压通过限流电阻R5进行限流后输入第一三极管Q1的基极，通过第一三极管Q1将检测电压与参考电压进行比较判断，当第四电阻R4上所产生的检测电压下降到第一三极管Q1的导通电压时(此时，检测电压低于参考电压)，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2也同时导通，进而使得控制信号SD被拉低，从而使主电路停止工作，有效地避免了电源处于欠压工作状态。

当第一三极管Q1和第二三极管Q2导通后，滞回电路30启动，第二二极管D2、滞回电阻R4和第二三极管Q2组成的串联电路与第四电阻R4并联，此时第四电阻R4上的检测电压将会被拉低，从而确保第一三极管Q1的可靠导通；当母线电压VIN回升且第四电阻R4与并联的第二二极管D2、滞回电阻R74和第二三极管Q2组成的电路上的电压超过了第一三极管Q1的关闭阈值电压时，第一三极管Q1和第二三极管Q2判断，此时滞回电阻R74和第二二极管D2组成的滞回电路30断路，第四电阻R4上的检测电压迅速上升到更高的点，确保了第一三极管Q1的可靠关断。

综上，本实施例的高可靠性欠压保护电路不仅可以解决电源在客户端使用时存在欠压使用的问题，而且还很好的处理了母线电压处于零界设计点时出现的灵敏度问题、母线电压的微弱波动或器件本身的精度差异所造成的在零界状态下工作的极不稳定现象，提高了主电路的可靠性和稳定性，延长了电源的使用寿命。

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)

1.一种高可靠性欠压保护电路，设于电源母线与主电路之间，其特征在于，所述欠压保护电路包括：

串联在所述电源母线的输入端与地之间，对母线电压进行检测以产生检测电压的检测电路；

连接在所述检测电路与所述主电路之间，将所述检测电压与参考电压进行比较放大处理，并在所述检测电压低于所述参考电压时输出控制信号至所述主电路，以使所述主电路停止工作的处理电路。

2.根据权利要求1所述的高可靠性欠压保护电路，其特征在于，还包括：

连接在所述检测电路与所述主电路之间，用于在所述处理电路启动后，降低所述检测电压以使所述处理电路稳定工作的滞回电路。

3.根据权利要求2所述的高可靠性欠压保护电路，其特征在于，还包括：

连接在所述处理电路与所述主电路之间对所述控制信号进行限流的限流电阻R8。

4.根据权利要求3所述的高可靠性欠压保护电路，其特征在于，所述检测电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4依次串联在所述电源母线的输入端与地之间。

5.根据权利要求4所述的高可靠性欠压保护电路，其特征在于，还包括：串联在所述第三电阻R3与所述第四电阻R4之间，用于对所述母线电压进行整流的单相整流电路；

所述单相整流电路包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的阳极与所述第三电阻R3连接，所述第一二极管D1的阴极与所述第四电阻R4连接，其中，所述第一二极管D1的阴极与所述第四电阻R4之间的节点还连接至所述处理电路；

所述第一二极管D1的阴极与所述第四电阻R4之间的节点电压为所述检测电压。

6.根据权利要求4所述的高可靠性欠压保护电路，其特征在于，还包括：

与所述第四电阻R4并联对所述检测电压进行滤波处理，并在所述母线电压升高时将所述检测电压钳位在预设范围内的稳压电路。

7.根据权利要求6所述的高可靠性欠压保护电路，其特征在于，所述稳压电路包括滤波电容C1和稳压二极管ZD1，所述滤波电容C1与所述稳压二极管ZD1均与所述第四电阻R4并联，且所述稳压二极管ZD1的阳极接地。

8.根据权利要求5所述的高可靠性欠压保护电路，其特征在于，所述处理电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一三极管Q1以及第二三极管Q2，所述第五电阻R5的第一端连接在所述第一二极管D1的阴极与所述第四电阻R4之间，所述第五电阻R5的第二端与所述第一三极管Q1的基极连接；

所述第一三极管Q1的发射极接收参考电压，所述第一三极管Q1的集电极通过所述第六电阻R6与所述第二三极管Q2的基极连接，所述第七电阻R7的第一端连接在所述第六电阻R6与所述第二三极管Q2的基极之间，所述第七电阻R7的第二端连接地；

所述第二三极管Q2的发射极连接地，所述第二三极管Q2的集电极通过所述限流电阻R8连接至所述主电路。

9.根据权利要求5所述的高可靠性欠压保护电路，其特征在于，所述滞回电路包括第二二极管D2和滞回电阻R74，所述第二二极管D2与所述滞回电阻R74串联后与所述处理电路并联，且所述第二二极管D2的阳极与所述第一二极管D1的阴极连接。

10.一种电源，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的高可靠性欠压保护电路。