CN219145261U - 一种开关电源的过功率保护装置以及一种驱动电源 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种开关电源的过功率保护装置，属于驱动电源技术领域，该装置包括：带有变压器的隔离DC/DC主电路；与隔离DC/DC主电路中变压器的绕组耦合，用于对输出电压进行采样，得到目标采样电压的采样绕组；用于对目标采样电压和目标调光电压进行叠加，与基准电压比较，得到目标比较电压的电压保护模块；用于当目标比较电压大于预设阈值时，控制隔离DC/DC主电路停止工作，且当目标比较电压小于预设阈值时，控制隔离DC/DC主电路正常工作的IC芯片。通过该装置不仅可以降低过功率保护装置的设计成本，而且，也可以降低过功率保护装置对空间体积的占用量。相应的，本申请所提供的一种驱动电源同样具有上述有益效果。

Description

一种开关电源的过功率保护装置以及一种驱动电源

技术领域

本实用新型涉及驱动电源技术领域，特别涉及一种开关电源的过功率保护装置以及一种驱动电源。

背景技术

安规(Production Compliance，安全生产规范)要求驱动电源的输出功率不能超过额定值，因此，需要在驱动电源中设置过功率保护模块来保证驱动电源的安全稳定运行。

在现有的过功率保护模块中，一般是通过采集变压器副边的电压或电流来判断变压器的输出功率是否超过额定值，这样就会导致变压器的过功率控制信号与变压器的副边共地，而控制变压器主电路工作的IC芯片(Integrated Circuit Chip)通常会设置在变压器的原边。在此设置方式下，为了准确、可靠地将过功率控制信号传递到变压器的原边，就需要借助隔离器件光耦将过功率控制信号由变压器的副边传递到其原边上。这样不仅导致过功率保护装置需要较高的设计成本，而且，也导致过功率保护装置需要占据较大的空间体积。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。

由此可见，如何在降低过功率保护装置设计成本的同时，也能够降低过功率保护装置对空间体积的占用量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种开关电源的过功率保护装置以及一种驱动电源，以在降低过功率保护装置设计成本的同时，也能够降低过功率保护装置对空间体积的占用量。其具体方案如下：

一种开关电源的过功率保护装置，包括：

带有变压器的隔离DC/DC主电路；

与所述隔离DC/DC主电路中变压器的绕组耦合，用于对所述隔离DC/DC主电路的输出电压进行采样，得到目标采样电压的采样绕组；

用于对所述目标采样电压和目标调光电压进行叠加，并与基准电压进行比较，得到目标比较电压的电压保护模块；其中，所述目标调光电压与所述变压器的输出电流成一一对应，且为正相关；

用于当所述目标比较电压大于预设阈值时，则控制所述隔离DC/DC主电路停止工作，且当所述目标比较电压小于所述预设阈值时，则控制所述隔离DC/DC主电路正常工作的IC芯片。

优选的，所述电压保护模块包括：比较器、第一电阻和第二电阻；

其中，所述第一电阻的第一端用于接收所述目标采样电压，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端均与所述比较器的第一输入端相连，所述比较器的第二输入端用于接收基准电压，所述IC芯片的保护端与所述比较器的输出端相连，所述IC芯片的Dim端用于接收所述目标调光电压。

优选的，还包括：第一二极管；

其中，所述第一二极管的阳极与所述采样绕组相连，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻的第一端相连。

优选的，当所述IC芯片为高电平触发控制时，所述比较器的第一输入端和第二输入端分别为正相输入端和负相输入端。

优选的，当所述IC芯片为低电平触发控制时，所述比较器的第一输入端和第二输入端分别为负相输入端和正相输入端。

优选的，所述基准电压根据所述变压器的最大输出电压和所述目标调光电压进行设置。

优选的，所述隔离DC/DC主电路具体为Flyback电路；所述Flyback电路包括：所述变压器、开关管和采样电阻；

其中，所述开关管的第一端与所述变压器的绕组相耦合，所述开关管的第二端分别与所述IC芯片的CS端和所述采样电阻的第一端相连，所述采样电阻的第二端接地，所述开关管的控制端与所述IC芯片的Dr端相连；

相应的，所述IC芯片的ZCD端用于接收所述目标采样电压，所述IC芯片的保护端用于接收所述目标比较电压，所述IC芯片的Dim端用于接收所述目标调光电压。

优选的，还包括：

用于对所述隔离DC/DC主电路的输出电压进行滤波的整流滤波电路。

优选的，所述整流滤波电路包括第二二极管和电容；

其中，所述第二二极管的阳极与所述变压器副边绕组的一端相连，所述第二二极管的阴极与所述电容的第一端相连，所述电容的第二端与所述变压器副边绕组的另一端相连。

相应的，本实用新型还公开一种驱动电源，包括如前述所公开的一种开关电源的过功率保护装置。

可见，在本实用新型所提供的开关电源过功率保护装置中，是设置有带有变压器的隔离DC/DC主电路、采样绕组、电压保护模块和IC芯片。其中，采样绕组与隔离DC/DC主电路中变压器的绕组耦合，用于对隔离DC/DC主电路的输出电压进行采样，得到目标采样电压；电压保护模块用于对采样绕组所采样得到的目标采样电压和目标调光电压进行叠加，并与基准电压比较，得到目标比较电压。当IC芯片的保护端的电压大于(或小于)预设阈值时，则进入保护模式，控制隔离DC/DC主电路停止工作，反之，则控制隔离DC/DC主电路正常工作。相较于现有技术而言，通过该装置不仅可以保证隔离DC/DC主电路的输出功率不高于其额定功率值，而且，无需在过功率保护装置中设置隔离器件光耦就能够达到对隔离DC/DC主电路进行过功率控制的目的，所以，通过此种设置结构就可以在降低过功率保护装置所需要设计成本的同时，也能够降低过功率保护装置对空间体积的占用量。相应的，本实用新型所提供的一种驱动电源同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种开关电源的过功率保护装置的结构图；

图2为本实用新型实施例所提供的另一种开关电源的过功率保护装置的结构图；

图3为本实用新型实施例所提供的又一种开关电源的过功率保护装置的结构图。

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，所描述的实施例仅仅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。

请参见图1，图1为本实用新型实施例所提供的一种开关电源的过功率保护装置的结构图，该装置包括：

带有变压器的隔离DC/DC主电路11；

与隔离DC/DC主电路11中变压器的绕组耦合，用于对隔离DC/DC主电路11的输出电压进行采样，得到目标采样电压的采样绕组12；

用于对目标采样电压和目标调光电压进行叠加，并与基准电压比较，得到目标比较电压的电压保护模块13；其中，目标调光电压与变压器的输出电流一一对应，且为正相关；

用于当目标比较电压大于预设阈值时，则控制隔离DC/DC主电路11停止工作，且当目标比较电压小于预设阈值时，则控制隔离DC/DC主电路11正常工作的IC芯片14。

在本实施例中，是提供了一种开关电源的过功率保护装置，利用该装置不仅可以降低驱动电源过功率保护装置所需要的设计成本，而且，也能够降低驱动电源过功率保护装置对空间体积的占用量。

在该过功率保护装置中，是设置有带有变压器的隔离DC/DC主电路11、采样绕组12、电压保护模块13和IC芯片14。其中，采样绕组12与隔离DC/DC主电路11中变压器的绕组相耦合，用于对隔离DC/DC主电路11的输出电压进行采样，得到目标采样电压。当采样绕组12采样得到目标采样电压之后，会将目标采样电压发送至电压保护模块13。当电压保护模块13接收到采样绕组12所发送的目标采样电压之后，电压保护模块13会将目标采样电压和目标调光电压进行叠加，并将叠加结果与基准电压Verf进行比较，得到目标比较电压。需要说明的是，目标调光电压与变压器的输出电流成一一对应，且为正相关关系。

当电压保护模块13获取得到目标比较电压之后，会将目标比较电压发送至IC芯片14，当IC芯片14的保护端的电压大于或小于某一阈值时，则停止工作，进入保护状态；反之，IC芯片14则会控制隔离DC/DC主电路11正常工作。

显然，在本实施例所提供的过功率保护装置中，对于隔离DC/DC主电路11输出功率的采集是通过采样绕组12所采集得到变压器的原边电压以及对目标调光电压进行采样来完成的。在此设置方式下，IC芯片14在向隔离DC/DC主电路11发送控制信号时，就无需借助于隔离器件光耦将过功率控制信号由变压器的副边传递到变压器的原边，所以，通过该装置不仅可以降低过功率保护装置的设计成本，而且，也可以降低过功率保护装置对空间体积的占用量。

可见，在本实施例所提供的开关电源过功率保护装置中，是设置有带有变压器的隔离DC/DC主电路、采样绕组、电压保护模块和IC芯片。其中，采样绕组与隔离DC/DC主电路中变压器的绕组耦合，用于对隔离DC/DC主电路的输出电压进行采样，得到目标采样电压；电压保护模块用于对采样绕组所采样得到的目标采样电压和目标调光电压进行叠加，并与基准电压进行比较，得到目标比较电压。当IC芯片的保护端的电压大于(或小于)预设阈值时，则进入保护状态，控制隔离DC/DC主电路停止工作，反之，则控制隔离DC/DC主电路正常工作。相较于现有技术而言，通过该装置不仅可以保证隔离DC/DC主电路的输出功率不高于其额定功率值，而且，无需在过功率保护装置中设置隔离器件光耦就能够达到对隔离DC/DC主电路进行过功率控制的目的，所以，通过此种设置结构就可以在降低过功率保护装置所需要设计成本的同时，也能够降低过功率保护装置对空间体积的占用量。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本实用新型实施例所提供的另一种驱动电源的过功率保护装置的结构图。作为一种优选的实施方式，隔离DC/DC主电路11具体为Flyback电路；Flyback电路包括：变压器T、开关管S和采样电阻Rs；

其中，开关管S的第一端与变压器T的绕组相耦合，开关管S的第二端分别与IC芯片的CS端和采样电阻Rs的第一端相连，采样电阻Rs的第二端接地，开关管S的控制端与IC芯片的Dr端相连；

相应的，IC芯片的ZCD端用于接收目标采样电压，IC芯片的保护端用于接收目标比较电压，IC芯片的Dim端用于接收目标调光电压Vdim，IC芯片的CS端用于接收原边电流的采样值，IC芯片的Dr端用于对开关管S输出驱动信号。

在本实施例中，是对隔离DC/DC主电路的设置结构进行了具体说明，其中，隔离DC/DC主电路是一种Flyback电路，在该隔离DC/DC主电路中是设置有变压器T、开关管S和采样电阻Rs。由于Fly Back电路具有设置电路结构简单、造价成本低廉以及占用空间体积小的优点，所以，当将隔离DC/DC主电路11设置为Flyback电路时，就可以进一步减少该过功率保护装置对空间体积的占用量。

需要说明的是，在本实施例中，IC芯片的Dim端是用于接收目标调光电压Vdim，并且，目标调光电压Vdim与变压器的输出电流一一对应，呈正相关关系。

作为一种优选的实施方式，上述装置还包括：

用于对隔离DC/DC主电路的输出电压进行滤波的整流滤波电路。

在本实施例中，为了进一步提高隔离DC/DC主电路输出电压的质量，可以在该装置中设置用于对隔离DC/DC主电路的输出电压进行滤波的整流滤波电路。

作为一种优选的实施方式，整流滤波电路包括第二二极管D2和电容C；

其中，第二二极管D2的阳极与变压器T副边绕组的一端相连，第二二极管D2的阴极与电容C的第一端相连，电容C的第二端与变压器T副边绕组的另一端相连。

具体的，可以利用第二二极管D2和电容C来对变压器T所输出的电压进行滤波，因为通过此种滤波方式不仅可以滤除变压器T输出电压中的纹波，而且，也可以使得变压器T的输出电压更加稳定。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图3，图3为本实用新型实施例所提供的又一种驱动电源的过功率保护装置的结构图。作为一种优选的实施方式，电压保护模块13包括：比较器U、第一电阻R1和第二电阻R2；

其中，第一电阻R1的第一端用于接收目标采样电压，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端均与比较器U的第一输入端相连，比较器U的第二输入端用于接收基准电压，IC芯片的保护端与比较器U的输出端相连，IC芯片的Dim端用于接收目标调光电压，IC芯片的Dr端用于向隔离DC/DC主电路输出控制信号，IC芯片的CS端用于接收变压器的原边电压。

因为电压保护模块13的作用是用来对目标采样电压和目标调光电压进行叠加，并与基准电压Verf进行比较，得到目标比较电压，所以，需要在电压保护模块中设置比较器U。在该保护模块中，第一电阻R1用于接收采样绕组L所采集到的目标采样电压，第二电阻R2的作用是用于传输目标调光电压，这样在比较器U的第一输入端就可以对目标调光电压和目标采样电压进行叠加，并与比较器U第二输入端所接收到的基准电压Verf进行比较。

需要说明的是，在实际应用中，也可以将比较器U设置为运放。具体要将比较器U设置为何种形式，需要根据过功率保护装置的实际应用场景所决定，此处不作具体赘述。并且，在实际应用中，如果是将隔离DC/DC主电路11设置为Flyback电路，其中，Flyback电路包括：变压器T、开关管S和采样电阻Rs时，那么开关管S的第一端与变压器T的绕组相耦合，开关管S的第二端分别与IC芯片的CS端和采样电阻Rs的第一端相连，采样电阻Rs的第二端接地，开关管S的控制端与IC芯片的Dr端相连。具体请参见图3，此处不作具体赘述。

作为一种优选的实施方式，上述过功率保护装置，还包括：第一二极管D1；

其中，第一二极管D1的阳极与采样绕组L相连，第一二极管D1的阴极与第一电阻的R1的第一端相连。

在本实施例中，还可以在电压保护模块13中添加第一二极管D1，其中，第一二极管D1和第一电阻R1的作用是用来传输采样绕组L所采集到的目标采样电压，而第一二极管D1的作用是为了防止反向电流对电路中的各器件造成损伤。

作为一种优选的实施方式，当IC芯片为高电平触发控制时，比较器U的第一输入端和第二输入端分别为正相输入端和负相输入端；或者，当IC芯片为低电平触发控制时，比较器的第一输入端和第二输入端分别为负相输入端和正相输入端。

在本实施例中，IC芯片具体为高电平触发控制，还是低电平触发控制，可以通过对比较器U两个输入端所接收到的信号进行调整来灵活设定。具体的，当IC芯片为高电平触发控制时，比较器U的第一输入端和第二输入端分别为正相输入端和负相输入端，此时如果正相输入端的电压小于负相输入端的电压，则比较器U输出低电平；如果正相输入端的电压大于负相输入端的电压，则比较器U输出高电平。而当IC芯片为低电平触发控制时，比较器U的第一输入端和第二输入端分别为负相输入端和正相输入端，此时如果正相输入端的电压小于负相输入端的电压，则比较器U输出高电平；如果正相输入端的电压大于负相输入端的电压，则比较器U输出低电平。

此外，基准电压Verf是根据变压器的最大输出电压和目标调光电压进行设置。具体的，假设变压器的最大输出电压为V1、目标调光电压为Vdim，那么基准电压Verf即为V1和Vdim的电压之和。

相应的，本实用新型实施例还提供了一种驱动电源，包括如前述所公开的一种开关电源的过功率保护装置。

本实用新型实施例所提供的一种驱动电源，具有前述所公开的一种开关电源的过功率保护装置所具有的有益效果。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种开关电源的过功率保护装置，其特征在于，包括：

带有变压器的隔离DC/DC主电路；

与所述隔离DC/DC主电路中变压器的绕组耦合，用于对所述隔离DC/DC主电路的输出电压进行采样，得到目标采样电压的采样绕组；

用于对所述目标采样电压和目标调光电压进行叠加，并与基准电压进行比较，得到目标比较电压的电压保护模块；其中，所述目标调光电压与所述变压器的输出电流一一对应，且为正相关；

用于当所述目标比较电压大于预设阈值时，则控制所述隔离DC/DC主电路停止工作，且当所述目标比较电压小于所述预设阈值时，则控制所述隔离DC/DC主电路正常工作的IC芯片。

2.根据权利要求1所述的过功率保护装置，其特征在于，所述电压保护模块包括：比较器、第一电阻和第二电阻；

其中，所述第一电阻的第一端用于接收所述目标采样电压，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端均与所述比较器的第一输入端相连，所述比较器的第二输入端用于接收基准电压，所述IC芯片的保护端与所述比较器的输出端相连，所述IC芯片的Dim端用于接收所述目标调光电压。

3.根据权利要求2所述的过功率保护装置，其特征在于，还包括：第一二极管；

其中，所述第一二极管的阳极与所述采样绕组相连，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻的第一端相连。

4.根据权利要求2所述的过功率保护装置，其特征在于，当所述IC芯片为高电平触发控制时，所述比较器的第一输入端和第二输入端分别为正相输入端和负相输入端。

5.根据权利要求2所述的过功率保护装置，其特征在于，当所述IC芯片为低电平触发控制时，所述比较器的第一输入端和第二输入端分别为负相输入端和正相输入端。

6.根据权利要求2所述的过功率保护装置，其特征在于，所述基准电压根据所述变压器的最大输出电压和所述目标调光电压进行设置。

7.根据权利要求1所述的过功率保护装置，其特征在于，所述隔离DC/DC主电路具体为Flyback电路；所述Flyback电路包括：所述变压器、开关管和采样电阻；

其中，所述开关管的第一端与所述变压器的绕组相耦合，所述开关管的第二端分别与所述IC芯片的CS端和所述采样电阻的第一端相连，所述采样电阻的第二端接地，所述开关管的控制端与所述IC芯片的Dr端相连；

相应的，所述IC芯片的ZCD端用于接收所述目标采样电压，所述IC芯片的保护端用于接收所述目标比较电压，所述IC芯片的Dim端用于接收所述目标调光电压。

8.根据权利要求7所述的过功率保护装置，其特征在于，还包括：

用于对所述隔离DC/DC主电路的输出电压进行滤波的整流滤波电路。

9.根据权利要求8所述的过功率保护装置，其特征在于，所述整流滤波电路包括第二二极管和电容；

其中，所述第二二极管的阳极与所述变压器副边绕组的一端相连，所述第二二极管的阴极与所述电容的第一端相连，所述电容的第二端与所述变压器副边绕组的另一端相连。

10.一种驱动电源，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的一种开关电源的过功率保护装置。

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