CN211209283U - 开关电源电路的保护电路、开关电源电路以及变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源电路的保护电路及具有该保护电路的开关电源电路及变频器，其中，开关电源的保护电路包括分压单元、延时单元以及放电单元。其中，分压单元一端用于连接至开关电源电路的控制芯片和光耦副边之间，另一端接地；延时单元与分压单元连接；以及放电单元的一端与延时单元连接，另一端用于与控制芯片连接；其中，分压单元和延时单元用于控制放电单元进行放电以拉低控制芯片的电压而使控制芯片的输出关闭。本实用新型所公开的保护电路通过利用分压单元和延时单元控制放电单元进行放电以拉低控制芯片的电压而使控制芯片的输出关闭，达到电路保护的目的。

Description

开关电源电路的保护电路、开关电源电路以及变频器

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源电路的保护电路、开关电源电路以及变频器。

背景技术

开关电源在工业自动化产品中应用非常普遍，当开关电源输出出现短路时，可靠的保护就显得非常重要。目前比较常用的短路保护方式是利用变压器自供电的打嗝来保护。如图1所示是现有技术中的开关电源的电路图，当某一路(Vout1、Vout2或Vout3)输出短路时，变压器全部能量将会被加在短路的那组输出上，从而使辅助的自供电绕组没有输出，即使电流型PWM(Pulse WidthModulation,脉冲宽度调制)控制芯片供电电压VCC迅速下降到欠压水平，电流型控制芯片掉电，电源停止工作。然后高压直流母线DC+通过电阻重新给控制芯片的供电电压VCC充电，当充电电压达到电流型PWM控制芯片启动电压时，电流型PWM控制芯片继续正常工作，此时如果短路状态依然存在，则电源重复以上动作。整个电源在输出短路时处于一种打嗝状态，即电源一会工作，一会不工作，输出电压不断重启。电源如此反复打嗝，保证电源器件不被损坏。但是由于C1电容值比较大，开关电源短路时，C1电压放电到控制芯片欠压电平的时间比较长，此时发生短路电流型PWM控制芯片供电电压不能迅速降到欠压水平，短路输出整流二极管的电流很大，易导致器件过热失效风险。

因此，为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可靠性高且能够实现输出短路保护的开关电源电路的保护电路及具有该保护电路的开关电源电路及变频器。

实用新型内容

本实用新型提供了一种开关电源电路的保护电路及具有该保护电路的开关电源电路及变频器，旨在解决现有短路保护电路可靠性低且易导致器件过热失效的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型一方面提供了一种开关电源电路的保护电路，其包括：分压单元，所述分压单元一端用于连接至所述开关电源电路的控制芯片和光耦副边之间，另一端接地；延时单元，所述延时单元与所述分压单元连接；以及放电单元，所述放电单元的一端与所述延时单元连接，另一端用于与所述控制芯片连接；其中，所述分压单元和所述延时单元用于控制所述放电单元进行放电以拉低所述控制芯片的电压而使所述控制芯片的输出关闭。

进一步地，所述分压单元包括第一分压模块和第二分压模块，所述第一分压模块的一端连接至所述控制芯片及所述光耦副边之间，另一端与所述第二分压模块的一端相连接，所述第二分压模块的另一端接地。

进一步地，所述第一分压模块为第一电阻，所述第二分压模块为第二电阻，所述第一电阻的一端连接至所述控制芯片及所述光耦副边之间，另一端与所述第二电子的一端相连接，所述第二电阻的另一端接地。

进一步地，所述延时单元的一端连接至所述第一电阻及所述第二电阻之间，另一端接地。

进一步地，所述延时单元为第二电容，所述第二电容的一端连接至所述第一电阻及所述第二电阻之间，另一端接地。

进一步地，所述放电单元包括放电模块和稳压模块，所述放电模块的一端与所述控制芯片相连接，另一端与所述稳压模块的一端相连接，所述稳压模块的另一端与所述延时单元相连接。

进一步地，所述放电模块为第三电阻，所述第三电阻的一端与所述控制芯片的电源引脚相连接，另一端与所述稳压模块相连接。

进一步地，所述稳压模块为稳压器，所述稳压器的输出端与所述第三电阻相连接，所述稳压器的输入端与所述第二电容的一端相连接。

本实用新型另一方面还提供了一种开关电源电路，所述变频器包括上述开关电源电路的保护电路。

本实用新型再一方面还提供了一种变频器，所述变频器包括上述开关电源电路。

本实用新型所公开的开关电源电路的保护电路及具有该保护电路的开关电源电路及变频器，通过利用分压单元和延时单元控制放电单元进行放电以拉低控制芯片的电压而使控制芯片的输出关闭，达到电路保护的目的。本实用新型所公开的开关电源电路的保护电路解决了现有短路保护电路可靠性低且易导致器件过热失效的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的开关电源的电路图；

图2是本实用新型一实施例提供的开关电源电路的保护电路的原理结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的开关电源电路的保护电路的电路原理图；

图4是本实用新型一实施例提供的变频器的原理结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

图2是本实用新型一实施例提供的开关电源电路的保护电路的原理结构示意图；图3是本实用新型一实施例提供的开关电源电路的保护电路的电路原理图。如图2及图3所示，本实施例的开关电源电路的保护电路10包括分压单元11、延时单元12以及放电单元13。其中，所述分压单元11一端用于连接至所述开关电源电路的控制芯片U1和光耦副边PC1B之间，另一端接地；所述延时单元12与所述分压单元11连接；所述放电单元13的一端与所述延时单元12连接，另一端用于与所述控制芯片U1连接；其中，所述分压单元11和所述延时单元12用于控制所述放电单元13进行放电以拉低所述控制芯片U1的电压而使所述控制芯片U1的输出关闭。本实施例中通过利用所述分压单元11和所述延时单元12控制所述放电单元13进行放电以拉低所述控制芯片U1的电压而使所述控制芯片U1的输出关闭，达到电路保护的目的，即可在开关电源电路2输出短路时实现对开关电源电路2的保护。

在一实施例，例如本实施例，所述分压单元11包括第一分压模块111和第二分压模块112，所述第一分压模块111的一端连接至所述控制芯片U1及所述光耦副边PC1B之间，另一端与所述第二分压模块112的一端相连接，所述第二分压模块112的另一端接地。具体地，所述第一分压模块111为第一电阻R1，所述第二分压模块112为第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端连接至所述控制芯片U1及所述光耦副边PC1B之间，另一端与所述第二电阻R2的一端相连接，所述第二电阻R2的另一端接地。更为具体地，所述控制芯片U1为电流型PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)控制芯片U1(UC3844)，所述第一电阻R1及所述光耦副边PC1B均与所述控制芯片U1的1引脚相连接，即所述第一电阻R1与所述第二电阻R2串联之后与所述光耦的副边并联，所述光耦将所述控制芯片U1的1引脚的电压拉低为一个稳定值，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2对所述控制芯片U1的1引脚的电压进行分压。在本实施例中，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2阻值相等。在其它实施例中，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2阻值也可不相等，根据实际电路需求而定。

在一实施例，例如本实施例，所述延时单元12的一端连接至所述第一电阻R1及所述第二电阻R2之间，另一端接地。具体地，所述延时单元12为第二电容C2，所述第二电容C2的一端连接至所述第一电阻R1及和所述第二电阻R2之间，另一端接地。可理解地，所述第二电阻R2与所述第二电容C2并联之后再与所述第一电阻R1串联。当开关电源输出保护电路的输出端(Vout1、Vout2或Vout3)发生短路时，由于光耦原边PC1A没有电压，光耦PC1不导通，所述控制芯片U1的1引脚的电压迅速上升超过预设电压，例如所述预设电压为6V，此时所述第一电阻R1对所述第二电容C2充电，在一定时间之后，当所述第二电容C2两端的电压超过所设阈值电压时，可控制所述放电单元13放电以拉低所述控制芯片U1的电压以使所述控制芯片U1驱动输出关闭。在本实施例中，所述第二电容C2两端的电压设置的阈值电压为2.5V。

在一实施例，例如本实施例，所述放电单元13包括放电模块131和稳压模块132，所述放电模块131的一端与所述控制芯片U1相连接，另一端与所述稳压模块132的一端相连接，所述稳压模块132的另一端与所述延时单元12相连接。具体地，所述放电模块131为第三电阻R3，所述第三电阻R3的一端与所述控制芯片U1的电源引脚7相连接，另一端与所述稳压模块132相连接。所述稳压模块132为稳压器U3，所述稳压器U3的输出端与所述第三电阻R3相连接，所述稳压器U3的输入端2与所述第二电容C2的一端相连接。更为具体地，所述第三电阻R3的一端与所述控制芯片U1的电源引脚7相连接，另一端与所述稳压器U3的输出端相连接，所述稳压器U3的输入端2与所述第二电容C2的一端连接，所述稳压器U3的接地端3与所述第二电容C2的另一端均接地。在本实施例中，当开关电源输出保护电路的输出端(Vout1、Vout2或Vout3)发生短路时，由于光耦原边PC1A没有电压，光耦PC1不导通，所述控制芯片U1的1引脚的电压迅速上升超过预设电压，例如所述预设电压为6V，所述第一电阻R1对所述第二电容C2进行充电，当所述第二电容C2两端的电压超过2.5V时，所述稳压器U3的输出端1和接地端3导通，此时通过所述第三电阻R3接地，使得所述第三电阻放电，即使得第一电容C1迅速被放电，以将所述控制芯片U1的7引脚的电压拉低至所述控制芯片U1不能正常启动的电压，而使所述控制芯片U1的6引脚输出电压关闭，从而使所述开关电源电路2停止工作，达到短路保护的目的。可理解地，当开关电源电路2正常工作时，所述第二电容C2两端的电压低于2.5V，所述稳压器U3呈高阻状态，即所述稳压器U3的输出端1与接地端3不导通，所述第三电阻R3上没有电流，不会对所述控制芯片U1的供电造成影响。

需要说明的是，本实施例提供的开关电源电路2的保护电路10不限定输出路数，图3是以三个输出支路为例进行介绍的，其他多个输出支路的开关电源同样适用本实用新型提供的输出短路保护电路。

在一实施例，例如本实施例，还提供了一种变频器1。请参阅图4，图4是本实用新型一实施例提供的变频器的原理结构示意图。所述变频器1包括开关电源电路2，所述开关电源电路2包括上述的开关电源电路的保护电路10。在本实施例中，开关电源电路的保护电路10包括3个电阻，1个电容以及1个稳压器U3，电路结构非常简单，成本低廉。

本实用新型所提供的开关电源电路的保护电路，通过利用分压单元和延时单元控制放电单元进行放电以拉低控制芯片的电压而使控制芯片的输出关闭，达到电路保护的目的。具体地，本实用新型通过利用第一电阻对第二电容进行充电，以使第二电容两端的电压大于稳压器内部电压，从而使得稳压器的输出端和接地端导通，第三电阻的一端直接与地接触，进而使得第三电阻放电，控制芯片电源端的电压迅速被拉低至启动电压以下，控制芯片的输出关闭，开关电源停止工作，整个输出短路过程由于第三电阻放电可确保开关电源短路时，器件不会过热失效，从而实现高可靠性的保护，除此之外，该保护电路还具有结构简单及成本低廉的特点。本实用新型所公开的开关电源电路的保护电路解决了现有短路保护电路可靠性低且易导致器件过热失效的问题。

以上所述，仅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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种开关电源电路的保护电路，其特征在于，包括：

分压单元，所述分压单元一端用于连接至所述开关电源电路的控制芯片和光耦副边之间，另一端接地；

延时单元，所述延时单元与所述分压单元连接；以及

放电单元，所述放电单元的一端与所述延时单元连接，另一端用于与所述控制芯片连接；

其中，所述分压单元和所述延时单元用于控制所述放电单元进行放电以拉低所述控制芯片的电压而使所述控制芯片的输出关闭。

2.根据权利要求1所述的开关电源电路的保护电路，其特征在于，所述分压单元包括第一分压模块和第二分压模块，所述第一分压模块的一端连接至所述控制芯片及所述光耦副边之间，另一端与所述第二分压模块的一端相连接，所述第二分压模块的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的开关电源电路的保护电路，其特征在于，所述第一分压模块为第一电阻，所述第二分压模块为第二电阻，所述第一电阻的一端连接至所述控制芯片及所述光耦副边之间，另一端与所述第二电阻的一端相连接，所述第二电阻的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的开关电源电路的保护电路，其特征在于，所述延时单元的一端连接至所述第一电阻及所述第二电阻之间，另一端接地。

5.根据权利要求4所述的开关电源电路的保护电路，其特征在于，所述延时单元为第二电容，所述第二电容的一端连接至所述第一电阻及所述第二电阻之间，另一端接地。

6.根据权利要求5所述的开关电源电路的保护电路，其特征在于，所述放电单元包括放电模块和稳压模块，所述放电模块的一端与所述控制芯片相连接，另一端与所述稳压模块的一端相连接，所述稳压模块的另一端与所述延时单元相连接。

7.根据权利要求6所述的开关电源电路的保护电路，其特征在于，所述放电模块为第三电阻，所述第三电阻的一端与所述控制芯片的电源引脚相连接，另一端与所述稳压模块相连接。

8.根据权利要求7所述的开关电源电路的保护电路，其特征在于，所述稳压模块为稳压器，所述稳压器的输出端与所述第三电阻相连接，所述稳压器的输入端与所述第二电容的一端相连接。

9.一种开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路包括如权利要求1-8中任一项所述的开关电源电路的保护电路。

10.一种变频器，其特征在于，所述变频器包括如权利要求9所述的开关电源电路。

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