CN207339259U - 一种开关电源过压保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种开关电源过压保护电路，该保护电路包括输入单元和电压采样控制单元，电压采样控制单元包括NPN型三极管，稳压管，去耦电容，采样电阻和PWM控制芯片，当用电现场输入电压过高时，通过电路中精准的稳压管，NPN型控制三极管的导通，将电源芯片BO电压拉至低电平，触发PWM控制芯片停止工作。当输入电压恢复，NPN型三极管截止，电源恢复正常工作。此电路输入电压范围宽，应用灵活；过压保护自恢复；保护一致性好；电路简洁，成本较低。
Description
技术领域
本实用新型用于智能配用电终端，尤其涉及集中器终端，专变终端，负控配变终端等开关电源的一种开关电源过压保护电路。
背景技术
目前，智能配用电终端分布于配用电网各个环节，其输入电压由于外界干扰、负载变化、负载不平衡等原因会不断波动和跳变,导致智能配用电终端在现场使用中会出现：1、过压，个别区域的现场用电环境十分不规范，接线方式错综复杂，在用电现场经常可以监控到有异常高压现象，曾经在现场监测到三相供电的相电压达到了500Vac，对于工作电压范围设置在60-440Vac的智能配用电终端来说，输入电压远远超出了正常工作电压范围，从而导致终端出现宕机甚至损坏；2、跳变、闪变，现场电压不平衡，还会出现瞬时过压或欠压导致智能配用电终端重启，上报非正常停电事件。本实用新型采用一种电源过压保护电路，具备开关电源输入过压保护自动恢复功能。
实用新型内容
本实用新型为解决智能配用电终端在现场恶劣环境和突发故障的环境下能安全可靠的运行，满足健壮性智能电网的建设的问题，提出了一种开关电源过压保护电路。
本实用新型采取的技术方案是：
一种开关电源过压保护电路，该保护电路包括输入单元和电压采样控制单元；
所述的输入单元包括整流电路和输入储能滤波电容器，整流电路的信号输入端作为输入单元的信号采集端接外部交流信号，输入储能滤波电容器C1与所述整流电路并联连接；所述电压采样控制单元包括电压采样电路和PWM控制芯片，PWM控制芯片与所述电压采样电路连接；
所述整流电路用于将交流电变换成直流电，输入储能滤波电容器用于滤除所述整流电路输出直流电压的纹波，所述电压采样电路用于监测输入电压通过所述PWM控制芯片的开关电源控制端BO进行控制，所述PWM控制芯片通过判断电平获取电源工作状态，进行过压保护。
进一步地，所述整流电路是由二极管桥型连接构成的整流电路。
进一步地，所述PWM控制芯片选用型号为NCP1027或者NCP1256。
进一步地，所述的电压采样控制单元包括三极管，去耦电容C2，采样电阻R1-R4，稳压管ZD1-ZD2和PWM控制芯片；所述的采样电阻R1的一端与R2串联，电阻R1和R2的另一端并接在输入储能滤波电容器C1的两端，稳压管ZD1与采样电阻R2并联，稳压管ZD1、采样电阻R1和R2的连接点与PWM控制芯片的开关电源控制端BO相连，采样电阻R3的一端与R4串联，电阻R3和R4的另一端并接在输入储能滤波电容器C1的两端，所述去耦电容C2与采样电阻R4并联，去耦电容C2与采样电阻R3、R4的连接点与稳压管ZD2的负极相连，稳压管ZD2的正极接三极管的基极，三极管的集电极与PWM控制芯片的开关电源控制端BO相连，三极管的发射极接稳压管ZD1的正极，所述PWM控制芯片通过判断电平获取开关电源工作状态，实现过压保护。
进一步地，所述去耦电容C2为CBB电容；所述三极管为NPN型三极管，Vceo/40V,Ic/0.2A,hFE/100-400,SOT23封装。
进一步地，采样电阻R1和采样电阻R3，根据设定的保护电压值，选择多只电阻串联使用，以满足耐压要求。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的一种开关电源过压保护电路，具备宽电压输入范围；具备开关电源输入过压保护自动恢复功能；当现场出现偶尔的过高压，开关电源自动关闭工作，电压恢复正常后，开关电源恢复正常工作，为现场维护提供更加便捷的操作环境。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的电路原理图。
图3为本实用新型测试结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
结合图1本实用新型的结构框图，本实用新型包括输入电路，控制单元，被保护电路三大部分。
结合图2本实用新型的电路原理图，本实用新型包括交流电源输入端，整流电路，输入储能滤波电容器，电压采样控制电路和PWM控制芯片；
整流电路：由二极管D1-D4组成，与所述交流电源输入端连接，用于将交流电整流为直流电。
输入储能滤波电容器C1：与所述整流电路并联，用于滤除所述整流电路输出直流电压的纹波，当输入电压升高时可以储存能量，电压降低时可以释放能量，起到平波的作用。
电压采样控制电路：由控制三极管Q1，去耦电容C2，采样电阻R1，采样电阻R2，采样电阻R3，采样电阻R4，稳压管ZD1；稳压管ZD2组成。采样电阻R1、R2和稳压管ZD1组成低压启动电路；采样电阻R3、R4、去耦电容C2、稳压管ZD2和控制三极管Q1组成过压防护电路。图1所示，输入正常电压时，采样电阻R3和R4分压，分压电压小于VZD2+0.6V，NPN三极管Q1截止，PWM控制芯片正常工作。
具体实施时：
保护电压计算公式：
(R3+R4)×(VZD2+0.6V)/R3 公式1
输入电压超过设计的最高电压值时，采样电阻R3、R4的分压值＞VZD2+0.6V，ZD2击穿，NPN型三极管Q1导通，将PWM控制芯片BO脚的输入电压拉至低电平，触发保护。在不断电情况下，输入电压恢复到正常电压范围，ZD2截止，三极管Q1截止，R1、R2、ZD1调节PWM控制芯片BO脚的电压，使PWM控制芯片恢复到正常状态，电源恢复正常工作。根据工作电压上限值，即设计的过压保护限值，选择稳压管ZD2的击穿电压。为防止电源输入端接收到耦合或传导的脉冲干扰时，会触发电路的误动作，在电阻分压网络上添加去耦电容C2，增加电路的稳定性。
开关电源控制端BO：与所述电压采样控制电路输出端连接，PWM芯片判断BO引脚的高低电平，用于控制开关电源工作状态。
本实用新型解决了智能配用电终端在不同现场环境的过压保护并提供超宽的输入电压范围，当用电现场输入电压过高时，通过电路中精准的稳压管，NPN型控制三极管的导通，将电压拉至低电平，触发PWM控制芯片停止工作。通过对R1、R2、ZD1选择决定了宽输入电压范围，通过对R3、R4、ZD2选择决定了输入过压限值。
结合图3本实用新型测试结果图，本实用新型设定保护电压限制与实际保护值误差为0.2％，具有超高基准度。
以上所述，为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何开关电源工程师都很熟悉此保护方式，且轻易变化或替换。因此，本实用新型的保护范围仅以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种开关电源过压保护电路，其特征在于：该保护电路包括输入单元和电压采样控制单元；
所述的输入单元包括整流电路和输入储能滤波电容器，整流电路的信号输入端作为输入单元的信号采集端接外部交流信号，输入储能滤波电容器C1与所述整流电路并联连接；所述电压采样控制单元包括电压采样电路和PWM控制芯片，PWM控制芯片与所述电压采样电路连接；
所述整流电路用于将交流电变换成直流电，输入储能滤波电容器用于滤除所述整流电路输出直流电压的纹波，所述电压采样电路用于监测输入电压通过所述PWM控制芯片的开关电源控制端BO进行控制，所述PWM控制芯片通过判断电平获取电源工作状态，进行过压保护。
2.根据权利要求1所述的一种开关电源过压保护电路，其特征在于：所述整流电路是由二极管桥型连接构成的整流电路。
3.根据权利要求1所述的一种开关电源过压保护电路，其特征在于，所述PWM控制芯片选用型号为NCP1027或者NCP1256。
4.根据权利要求1所述的一种开关电源过压保护电路，其特征在于：所述的电压采样控制单元包括三极管，去耦电容C2，采样电阻R1-R4，稳压管ZD1-ZD2和PWM控制芯片；所述的采样电阻R1的一端与R2串联，电阻R1和R2的另一端并接在输入储能滤波电容器C1的两端，稳压管ZD1与采样电阻R2并联，稳压管ZD1、采样电阻R1和R2的连接点与PWM控制芯片的开关电源控制端BO相连，采样电阻R3的一端与R4串联，电阻R3和R4的另一端并接在输入储能滤波电容器C1的两端，所述去耦电容C2与采样电阻R4并联，去耦电容C2与采样电阻R3、R4的连接点与稳压管ZD2的负极相连，稳压管ZD2的正极接三极管的基极，三极管的集电极与PWM控制芯片的开关电源控制端BO相连，三极管的发射极接稳压管ZD1的正极，所述PWM控制芯片通过判断电平获取开关电源工作状态，实现过压保护。
5.根据权利要求4所述的一种开关电源过压保护电路，其特征在于：所述去耦电容C2为CBB电容。
6.根据权利要求4所述的一种开关电源过压保护电路，其特征在于：所述三极管为NPN型三极管，Vceo/40V,Ic/0.2A,hFE/100-400,SOT23封装。
7.根据权利要求4所述的一种开关电源过压保护电路，其特征在于：采样电阻R1和采样电阻R3，根据设定的保护电压值，选择多只电阻串联使用，以满足耐压要求。
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