一種開關電源輸入過壓保護電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種輸入過壓保護電路，特別涉及一種開關電源輸入過壓保護電路。 現有技術
[0002] 在開關電源應用中，經常會因為電網電壓的不穩定、打雷、開關切換浪涌，導致輸 入電壓的升高而損壞開關電源。而增加過壓保護功能的開關電源，可以在輸入過電壓的情 況下，關閉開關電源的工作，在一定高壓范圍內有效保護開關電源不受損壞。
[0003] 目前應用中實現這個過壓保護功能的電路如圖1所示，采用穩壓二極管串聯電阻 的方式來檢測輸入電壓，采用一個NPN三極管來拉低開關電源控制端電平，達到關閉開關 電源的目的。采用該電路實現過壓保護主要存在以下缺點：
[0004] 1、檢測電壓靠穩壓二極管和三極管的B-E結電壓來實現，穩壓二極管和三極管都 是電流型控制器件，檢測電壓的精度低，離散性大。
[0005] 2、該電路無滯回功能，開關電源輸入過壓保護動作后，很容易恢復工作，造成開關 電源出現頻繁開關機，影響負載系統和開關電源本身的可靠性。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是，提供一種開關電源的輸入過壓保護電路，所述的輸入過壓保護 電路具備高精度保護和有滯回電壓的功能。本發明是對現有過壓保護電路，在工作模式上 的共性點進行創新改良，克服現有技術中檢測精度低，離散性大，無滯回電壓的缺點。
[0007] 本發明所述的一種開關電源的輸入過壓保護電路是通過以下技術方案來實現的： 一種開關電源的輸入過壓保護電路，包括輸入電壓采樣電路、控制電路、滯回電路、輸入電 壓端Vin、直流偏置電壓Vcc端和開關電源控制端COM。電壓采樣電路的輸入端連接輸入電 壓端Vin，輸出端輸出采樣電壓連接到控制電路的輸入端，控制電路的輸出端連接開關電源 的控制端COM，控制電路根據采樣電壓的大小來控制保護點COM端的電平，在開關電源的輸 入電壓高于設定值時，關閉開關電源，起到保護開關電源的作用；滯回電路的第一輸入端連 接到輸入電壓采樣電路的B點，第二輸入端連接到控制電路的C點，滯回電路的輸出端連接 到控制電路的輸入A點，滯回電路可以避免開關電源頻繁開關機。
[0008] 優選的，輸入電壓采樣電路包括依次串聯的第一電阻、第二電阻和第三電阻，形成 電阻分壓器，串聯電路的一端連接電源輸入電壓端Vin，另一端接輸入參考地，第二電阻和 第三電阻的串聯結點作為輸入電壓采樣電路的輸出端。
[0009] 優選的，控制電路包括第一偏置電阻、第一二極管和誤差放大器，誤差放大器的控 制腳連接到輸入電壓采樣電路的輸出端；誤差放大器的陽極連接到輸入參考地，誤差放大 器的陰極連接到第一偏置電阻的一端和第一二極管的陰極，第一偏置電阻的另一端連接到 直流偏置電壓Vcc端；第一二極管的陽極連接到開關電源控制端COM。誤差放大器的控制 腳根據輸入電壓采樣電路的采樣信號，來控制保護點COM端的電平，在開關電源的輸入電 壓高于設定值時，關閉開關電源，起到保護開關電源的作用。
[0010] 優選的，誤差放大器為的芯片TL431。
[0011] 優選的，滯回電路包括第一三極管。
[0012] 進一步的，一種開關電源的輸入過壓保護電路還包括一啟動電路，啟動電路的第 一輸入端連接輸入電壓端Vin，第一輸出端連接到直流偏置電壓Vcc端，第二輸出端連接到 控制電路第一偏置電阻的一端。
[0013] 優選的，啟動電路包括第二偏置電阻、第一穩壓二極管、第二三極管和第二二極 管。第二偏置電阻的一端連接輸入電壓端Vin，另一端分別連接第二三極管的基極和第一穩 壓二極管的陰極，同時連接到控制電路的第一偏置電阻的一端；第一穩壓二極管的陽極接 地；第二三極管的集電極連接輸入電壓端Vin，發射極連接第二二極管的陽極；第二二極管 的陰極接直流偏置電壓Vcc端。
[0014] 所述的控制電路在輸入電壓進入保護狀態時，可以拉低Vc點電壓，防止保護控制 電路動作時間滯后啟動電路時間，造成開關電源在開機啟動時出現瞬時開機，而無法達到 有效過壓保護的目的。
[0015] 本發明所述的輸入過壓保護電路可以應用于AC-DC、DC-DC開關電源中，具有保護 精度高，實現可設置的滯回電壓等優點。
[0016] 本發明實現高精度的輸入過壓保護和滯回電壓的原理如下；
[0017] 如圖2所示的電路，在正常輸入電壓工作時，輸入電壓采樣電路A點采集到的電壓 低于誤差放大器U1控制腳的閥值電壓，誤差放大器U1陽極和陰極間工作在關閉狀態，無電 流流過，U1的陰極處于高電平狀態，二極管D1處于反偏狀態，控制電路對開關電源的控制 端COM無任何影響，所以開關電源處于正常工作狀態。在輸入電壓升高到所設定的輸入過 壓保護點時，輸入電壓采樣電路1所輸出的A點電平達到了誤差放大器U1控制腳的閥值電 壓，U1陰極到陽極有電流流過，C點電平降低，電源控制端COM電平降低，開關電源實現保護 關斷；
[0018] 本發明可以實現滯回電壓的原理是：當C點的電平低于B點電平時，PNP三極管 E-B產生電流，E-C也產生一個放大電流，該電流將進一步增加了U1控制腳電壓，C點的電 壓將進一步降低，B點電壓也進一步降低，形成正反饋，最終形成Q1飽和導通，飽和導通后 相當于電阻R2被Q1的E-C極短路，電路形成自鎖保護。相當于在輸入過壓保護前，R2是 電壓采樣電路1中的一個電阻，所以輸入保護點的電壓為：版1 = (〃1 + + /?3); a3
[0019] 輸入過壓保護后R2被Q1短路，所以輸入恢復點的電壓為：
[0020] Vin2= - x(/?l -!-i?3) R3
[0021] 滯回電壓為：Vz = Vinl-Vin2
[0022] 注：VA為圖2中A點電壓，誤差放大器的基準電壓；
[0023] 圖3為無滯回電路的輸入-輸出電壓波形圖，輸入電壓Vin不是理想的直流電壓， 而是如圖所示的帶有一定波動的電壓，由于保護電路無滯回電路，保護電壓和恢復電壓的 差值非常小，輸入波動電壓的波谷電壓容易觸發開關電源恢復工作，造成開關電源進入頻 繁的保護-恢復-保護循環切換的狀態。
[0024] 圖4為有滯回電路的輸入-輸出電壓波形圖，由于恢復點要遠低于保護電壓，并且 遠低于輸入波動電壓的低谷，波動電壓就不會觸發開關電源恢復工作，所以過壓保護關斷 后開關電源不會受到Vin波動電壓影響，直接長期工作在保護關斷狀態。
[0025] 所述本發明實現高精度的原理是，因為誤差放大器U1為電壓檢測型，而且控制腳 的內部集成了高精度的穩壓源，所以可以實現更高精度的輸入過電壓保護。
[0026] 與現有技術相比，本發明具有以下突出的優點：
[0027] 1、輸入過電壓保護精度高；
[0028] 2、有可設定的滯回電壓，避免開關電源頻繁開關機，保證開關電源被保護后的穩 定性；
[0029] 所述的滯回電壓是：輸入電壓的過壓保護點和輸入電壓過壓保護后又重新恢復的 輸入電壓點的差值。
[0030]