專利名稱：一種通用的高可靠開關電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有欠壓、過壓保護且交、直通用的開關電源。
背景技術：
現有的開關電源的欠壓/過壓保護功能不完善，具體體現在二個方面。其一，現有保護電路設定保護電壓閾值一般以穩壓二極管實現，由于穩壓管的穩壓值誤差大、不能精確設定，導致保護電路的啟動閾值不準確，使輸出電壓不穩定；其二，保護功能啟動后的某個時刻，若輸出電源恢復正常，現有技術中的電源又會重新開始工作，但此時故障可能并未排除，這樣會造成電源或電源外接設備的損壞，甚至發生事故。另外，現有電力設備有110V交流、220V交流、多種直流等輸入電壓，因此與這些設備配套的開關電源也有多種型號，造成開關電源安裝、使用不便。并且，萬一用戶不慎操作失誤，型號、規格安裝錯誤，則會造成開關電源的永久性損壞，同時損壞其它外接設備。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本實用新型提出一種通用的高可靠開關電源，該開關電源具有完善的欠壓/過壓保護功能，能精確設定保護電路的啟動閾值；還能在進入保護后即自動鎖定停止工作，只有故障排除重新上電后，開關電源才能重新工作，保護可靠；并且交、直流兩用，輸入電壓范圍寬，可以與各種電源設備配套，安裝使用方便、安全；能有效地保護電源及外接設備，將故障損失降到最低。
本實用新型解決其技術問題，所采用的技術方案為一種通用的高可靠開關電源，由變壓器，變壓器初級線圈的整流濾波電路，變壓器次級線圈的多個輸出端，PWM控制芯片，PWM控制芯片啟動電路，輸出端的欠壓/過壓保護電路等組成，其結構特點為輸出端的欠壓/過壓保護電路由欠壓保護啟動延時電路控制的欠壓保護電路及過壓保護電路與執行電路相連組成，其中a、欠壓保護電路包括對應連接于多個輸出端的多條欠壓閾值電路，該欠壓閾值電路由連于輸出端的電位器及與電位器順序連接的穩壓管、光電耦合器的輸入端組成；各條欠壓閾值電路通過其光電耦合器輸出光電三極管正向串聯，其串聯后的首個集電極接一正極性的輸出端，末個發射極連接開關管的基極；該開關管的發射極接地，而其集電極經電阻與串聯后的光電耦合器首個集電極接于同一正極性輸出端，同時該集電極還與欠壓保護啟動延時電路相連；b、過壓保護電路包括對應連接的多個輸出端的多條過壓閾值電路，該過壓閾值電路由連于輸出端的電位器及與電位器順序連接的穩壓管、光電耦合器的輸入端組成，各條過壓閾值電路的光電耦合器的輸出光電三極管相互并聯，并聯的集電極經電阻接正極性輸出端，并聯的發射極接執行電路的輸入端。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是欠壓/過壓保護的啟動電路是由穩壓管和電位器構成，改變了現有技術中一般僅有穩壓管構成的狀態，通過電位器可精確調整欠壓/過壓保護啟動閾值，克服由單一穩壓管設定閾值的不精確性，達到精確設定欠壓/過壓保護啟動閾值的目的；并且可通過欠壓/過壓保護電路中的能自動鎖定的執行電路將控制芯片PWM停止工作，使其在電壓恢復正常，但未經人工重新上電前，控制芯片PWM也不能自動恢復工作，起到高可靠的保護作用，以有效地保護電源及外轉設備，將故障損失降到最低。
上述輸出端的欠壓/過壓保護電路的執行電路的組成為兩個互補的PNP管和NPN管，PNP的基極與NPN管的集電極相連作輸入端，PNP管的集電極與NPN管的基極相連，NPN管發射極接地，PNP管的發射極作為輸出端接PWM控制芯片的電源電壓端。
這樣執行電路采用現有成熟技術的一對NPN、PNP三極管就構成穩定、可靠的正反饋的自鎖電壓，一旦欠壓/過壓保護啟動，由欠壓/過壓保護電路送來的低電平信號至PNP管基極而使其導通，PNP管的集電極信號則送至與其相連的NPN管的基極而使NPN管導通，然后導通的NPN管又將與其集電極相連的PNP管基極箝位至地，這樣PNP管基極不再需要欠壓/過壓保護電路送來的低電平信號，均能始終保持低電平狀態，并通過PNP管的發射極將與其相連的控制芯片PWM電源電壓端電壓箝位在0.7V，低于PWM的正常工作電壓，使控制芯片PWM停止工作，起到“永久”鎖閉性的保護狀態。只有故障排除后重新上電，開關電源才能工作。這樣便使開關電源的欠壓/過壓保護動作更加穩定、可靠。
上述輸出端的欠壓/過壓保護電路的欠壓保護啟動延時電路、過壓保護電路分別經相應的光電耦合器與執行電路的輸入端相連。這樣通過光電耦合器的隔離作用，可將輸出端可能受到的各種電磁干擾信號有效隔離掉，避免執行電路產生誤動作，使本實用新型的保護工作既靈敏又可靠。
上述的變壓器初級線圈的整流濾波電路中的整流電路為橋式整流電路；PWM控制芯片啟動電路中包括有接在控制芯片電源電壓端和地之間的穩壓二極管以及接于變壓器原邊繞組和地之間的電阻、電源電容組成的串聯支路，電阻、電源電容的連接端還接PWM控制芯片的電源電壓端。
在變壓器初級線圈的整流濾波電路中采用橋式整流電路，使開關電源在直流工作狀態下不必區分輸入電壓的正負極性，使其在安裝、操作時不用區別極性，而更方便、省事，通用性好；并聯于控制芯片電源電壓及地之間的穩壓管可以保證加到控制芯片的電源端電壓小于等于其額定值，避免電壓過高使控制芯片損壞；接于變壓器原邊繞組和地之間的電阻、電容支路，其阻、容連接端控制芯片的電源電壓端，該阻容支路在開關電源通電但變壓器尚未正常工作的短暫時間內，由輸入電壓對電容充電，充電后電容電壓加到控制芯片的電源電壓端，保證控制芯片能啟動。同時，適當設置電阻值，使開關電源能在寬電壓(88V～264V)的范圍內也能工作。這使得本實用新型的通用性強，可以方便使用于寬輸入電壓范圍的交流電及多種直流電的電力設備中。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明
圖1為本實用新型實施例的電路組成框圖；圖2為本實用新型實施例欠壓保護電路的電原理圖；圖3為本實用新型實施例過壓保護電路的電原理圖；圖4為本實用新型實施例欠壓/過壓保護電路中的執行電路的電原理圖；圖5為本實用新型實施例的PWM控制芯片啟動電路的電原理圖；具體實施方式
圖1示出，本實用新型的一種具體實施方式
為一種通用的高可靠開關電源，由變壓器2，變壓器2初級線圈的整流濾波電路1，變壓器2次級線圈的多個輸出端VO，PWM控制芯片3(即脈沖寬度調制器芯片)，PWM控制芯片啟動電路4，輸出端VO的欠壓/過壓保護電路等組成，其輸出端VO的欠壓/過壓保護電路由欠壓保護啟動延時電路52控制的欠壓保護電路51及過壓保護電路53與執行電路54相連組成，其中圖2示出，欠壓保護電路51包括對應連接于多個輸出端VO的多條欠壓閾值電路，該欠壓閾值電路由連于輸出端VO的電位器RA及與電位器RA順序連接的穩壓管DA、光電耦合器VCL5的輸入端組成；各條欠壓閾值電路通過其光電耦合器VCL5輸出光電三極管正向串聯，其串聯后的首個集電極(也即串聯的第一個光電耦合器VCL5輸出光電三極管的集電極)接一正極性的輸出端VO(如+5V輸出端)，末個發射極(也即串聯的最后一個光電耦合器VCL5輸出光電三極管的發射極)連接開關管VT2的基極；該開關管VT2的發射極接地，而其集電極經電阻R30與串聯后的光電耦合器VCL5首個集電極接于同一正極性輸出端VO，同時該集電極還與欠壓保護啟動延時電路相連。
圖3示出，過壓保護電路53包括對應連接的多個輸出端VO的多條過壓閾值電路，該過壓閾值電路由連于輸出端的電位。器RB及與電位器RB順序連接的穩壓管DB、光電耦合器VCL6的輸入端組成，各條過壓閾值電路的光電耦合器VCL6的輸出光電三極管相互并聯，并聯的集電極經電阻R33接正極性輸出端VO，并聯的發射極接執行電路54的輸入端。
圖4示出，輸出端VO的欠壓/過壓保護電路的執行電路54的組成為兩個互補的PNP管VT3和NPN管VT4，PNP管VT3的基極與NPN管VT4的集電極相連作輸入端，PNP管VT3的集電極與NPN管VT4的基極相連，NPN管VT4發射極接地，PNP管VT3的發射極作為輸出端接PWM控制芯片3的電源電壓端。
圖1及圖4還示出，輸出端VO的欠壓/過壓保護電路的欠壓保護啟動延時電路52、過壓保護電路53分別經相應的光電耦合器VCL3、VCL4與執行電路54的輸入端相連。
變壓器2初級線圈的整流濾波電路1中的整流電路為橋式整流電路；圖4示出，PWM控制芯片啟動電路4中包括有接在控制芯片電源電壓端和地之間的穩壓管DR1以及接于變壓器2原邊繞組和地之間的電阻R2、電源電容C7組成的串聯支路，電阻R2、電源電容C7的連接端還接PWM控制芯片3的電源電壓端。
適當調整連接在控制芯片PWM電源電壓端的電阻R2，如R2取90K，就能保證開關電源在88V時正常啟動，穩壓管DR1的穩壓值20V，也能保證在電壓輸入電壓為264V時，控制芯片的電源電壓正常，不至過高，使控制芯片損壞。本實施例即能適應88V～264V寬范圍的輸入電源電壓，而其輸出則可各個輸出端VO的設定值(如5V、±15V、24V)輸出相應電壓的直流電。
本實施例的欠壓保護過程的工作原理和過程是通過精確設定各條欠壓閾值電路上的電位器的阻值，可以精確設定各條欠壓閾值電路的閾值。
正常工作時，各個輸入端的電壓均高于對應的欠壓保護閾值，各欠壓閾值電路上的光電耦合器VCL5均導通，同時串聯在一起的光電耦合器VCL5的輸出光電三板管相互導通，與末個發射極相連的開關管VT2導通，也即欠壓保護電路51輸出一低電平信號給欠壓保護啟動延時電路52使其輸出一低電平信號給光電耦合器VCL3，光電耦合器VCL3截止，執行電路54的輸入端懸空，執行電路54電源不執行欠壓保護動作，電路處于正常工作狀態。
任一輸出端VO的輸出電壓欠壓，也即其輸出電壓低于該輸出端的欠壓閾值電路設定的閾值時，該條(如5V)欠壓輸出電路上的光電耦合器VCL5截止，導致串聯在一起的光電耦合器VCL5的輸出光電三極管截止，與末個發射極相連的開關管VT2截止，開關管VT2的集電極(也即欠壓保護電路51)輸出一高電平信號給欠壓保護啟動延時電路52使其輸出一高電平信號給光電耦合器VCL3，光電耦合器VCL3導通，發送一低電平信號至執行電路54的輸入端，執行電路54執行欠壓保護動作，PWM控制器停止工作，整個開關電源“永久”性鎖的停止工作狀態。本實用新型的欠壓保護功能得以實現。
過壓保護過程的工作原理與欠壓保護過程的工作原理基本相似，只是沒有欠壓保護啟動延時電路參與工作。
本實用新型中所有接正極性輸出端VO的元件或電路的輸入端，實施時要接負極性輸出端VO(如-15V)也行，但須對相應元件的極性或連接方向作對應調整。
權利要求1.一種通用的高可靠開關電源，由變壓器(2)，變壓器(2)初級線圈的整流濾波電路(1)，變壓器(2)次級線圈的多個輸出端(VO)，PWM控制芯片(3)，PWM控制芯片啟動電路(4)，輸出端(VO)的欠壓/過壓保護電路等組成，其特征在于，所述輸出端(VO)的欠壓/過壓保護電路由欠壓保護啟動延時電路(52)控制的欠壓保護電路(51)及過壓保護電路(53)與執行電路(54)相連組成，其中a、欠壓保護電路(51)包括對應連接于多個輸出端(VO)的多條欠壓閾值電路，該欠壓閾值電路由連于輸出端(VO)的電位器(RA)及與電位器(RA)順序連接的穩壓管(DA)、光電耦合器(VCL5)的輸入端組成；各條欠壓閾值電路通過其光電耦合器(VCL5)輸出光電三極管正向串聯，其串聯后的首個集電極接一正極性的輸出端(VO)，末個發射極連接開關管(VT2)的基極；該開關管(VT2)的發射極接地，而其集電極經電阻(R30)與串聯后的光電耦合器(VCL5)首個集電極接于同一正極性輸出端(VO)，同時該集電極還與欠壓保護啟動延時電路(52)相連；b、過壓保護電路(53)包括對應連接的多個輸出端(VO)的多條過壓閾值電路，該過壓閾值電路由連于輸出端的電位器(RB)及與電位器(RB)順序連接的穩壓管(DB)、光電耦合器(VCL6)的輸入端組成，各條過壓閾值電路的光電耦合器(VCL6)的輸出光電三極管相互并聯，并聯的集電極經電阻(R33)接正極性輸出端(VO)，并聯的發射極接執行電路(54)的輸入端。
2.根據權利要求1所述的一種通用的高可靠開關電源，其特征在于所述輸出端(VO)的欠壓/過壓保護電路的執行電路(54)的組成為兩個互補的PNP管(VT3)和NPN管(VT4)，PNP管(VT3)的基極與NPN管(VT4)的集電極相連作輸入端，PNP管(VT3)的集電極與NPN管(VT4)的基極相連，NPN管(VT4)發射極接地，PNP管(VT3)的發射極作為輸出端接PWM控制芯片(3)的電源電壓端。
3.根據權利要求1所述的一種通用的高可靠開關電源，其特征在于所述輸出端(VO)的欠壓/過壓保護電路的欠壓保護啟動延時電路(52)、過壓保護電路(53)分別經相應的光電耦合器(VCL3、VCL4)與執行電路(54)的輸入端相連。
4.根據權利要求1所述的一種通用的高可靠開關電源，其特征在于所述的變壓器(2)初級線圈的整流濾波電路(1)中的整流電路為橋式整流電路；PWM控制芯片啟動電路(4)中包括有接在控制芯片電源電壓端和地之間的穩壓二極管(DR1)以及接于變壓器(2)原邊繞組和地之間的電阻(R2)、電源電容(C7)組成的串聯支路，電阻(R2)、電源電容(C7)的連接端還接PWM控制芯片(3)的電源電壓端。
專利摘要本實用新型公開了一種通用的高可靠開關電源，它的輸出端的欠壓/過壓保護電路由欠壓保護啟動延時電路控制的欠壓保護電路及過壓保護電路與執行電路相連組成，其中的欠壓保護電路和過壓保護電路中的閾值電路中串接有電位器。它具有完善的欠壓/過壓保護功能，能精確設定保護電路的啟動閾值；還能在進入保護后即自動鎖定停止工作，只有故障排除重新上電后，開關電源才能重新工作，保護可靠；并且交、直流兩用，輸入電壓范圍寬，可以與各種電源設備配套，安裝使用方便、安全；能有效地保護電源及外接設備，將故障損失降到最低。
文檔編號H02H7/12GK2706937SQ20042003377
公開日2005年6月29日 申請日期2004年5月28日 優先權日2004年5月28日
發明者羅國榮 申請人:成都瑞聯電氣股份有限公司