過壓保護電路及開關電源電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種過壓保護電路，用于連接于電源、根據電源電壓輸出過壓保護信號。第一電阻、第三電阻的一端分別與電源連接；第三電阻的另一端與開關管的輸入端連接；開關管的輸出端分別與穩壓二極管的陽極、三極管的基極連接；穩壓二極管的陰極與第一電阻的另一端連接，且經第二電阻接地；三極管的集電極與所述開關管的控制端連接；三極管的發射極接地；第三電阻與開關管的輸入端連接的一端用于輸出過壓保護信號。上述過壓保護電路中通過利用穩壓管的正溫漂系數，去抵消三極管基極與發射極之間的負溫漂系數，從而解決了過壓保護電路的溫漂的問題，從而使該過壓保護電路能準確無誤的被觸發而開始工作。此外，還提供一種開關電源電路。
【專利說明】
過壓保護電路及開關電源電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及電器設備技術領域，特別是涉及過壓保護電路及開關電源電路。
【背景技術】
[0002]在傳統的開關電源輸出過壓保護電路中，當電源產品剛開始工作時和工作一段時間后，產品內部的環境溫度會發生變化。一般會將三極管當作開關管應用在保護電路中，而三極管本體的溫度也會隨著電源產品工作的時間而發生變化，不同的溫度也會導致三極管的導通，電壓隨溫度升高而降低。在電源產品中會產生溫漂的問題，將會導致過壓保護電路中三極管本體的溫度稍高時，過早的觸發保護電路開始工作，產出誤動作，不能準確無誤的達到過壓保護的效果。
【實用新型內容】
[0003]基于此，有必要針對過壓保護電路中由于溫漂而導致過早的觸發保護電路開始工作的問題，提供一種過壓保護電及開關電源電路。
[0004]—種過壓保護電路，用于連接于電源、根據電源電壓輸出過壓保護信號，包括開關管、穩壓二極管、三極管、第一電阻、第二電阻和第三電阻；
[0005]所述第一電阻、第三電阻的一端分別與所述電源連接;所述第三電阻的另一端與所述開關管的輸入端連接;所述開關管的輸出端分別與所述穩壓二極管的陽極、三極管的基極連接；
[0006]所述穩壓二極管的陰極與所述第一電阻的另一端連接，且經第二電阻接地；
[0007]所述三極管的集電極與所述開關管的控制端連接;所述三極管的發射極接地;所述第三電阻與開關管的輸入端連接的一端用于輸出過壓保護信號；
[0008]其中，所述穩壓二極管的正溫漂系數與所述三極管的負溫漂系數相抵消。
[0009]在其中一個實施例中，所述三極管為NPN型三極管。
[0010]在其中一個實施例中，所述穩壓二極管的溫漂系數的范圍為3?4毫伏每攝氏度；穩定電壓值的范圍為5?8伏。
[0011]在其中一個實施例中，所述開關管為PNP型三極管，PNP型三極管發射極、集電極、基極分別作為所述開關管的輸入端、輸出端和控制端。
[0012]在其中一個實施例中，所述開關管為絕緣柵型場效應管;所述絕緣柵型場效應管的漏極、源極、柵極分別作為所述開關管的輸入端、輸出端、控制端。
[0013]此外，還提供一種開關電源電路，上述的過壓保護電路、輸入轉換電路、變壓器電路、控制電路和穩壓調節電路；
[0014]所述控制電路分別與所述輸入轉換電路、過壓保護電路、變壓器電路、穩壓調節電路連接；
[0015]所述變壓器電路分別與所述輸入轉換電路、穩壓調節電路連接。
[0016]在其中一個實施例中，所述變壓器電路包括第一初級線圈、第二初級線圈和次級線圈；
[0017]所述第一初級線圈與所述輸入轉換電路連接;所述第二初級線圈分別與所述過壓保護電路、控制電路連接；
[0018]所述次級線圈用于輸出過壓保護信號。
[0019]在其中一個實施例中，所述控制電路包括脈沖寬度調制控制器、第一二極管和濾波電容;所述脈沖寬度調制控制器的一端與所述過壓保護電路連接;所述脈沖寬度調制控制器的一端與所述穩壓調節電路連接；
[0020]所述第一二極管的陽極與所述第二初級線圈連接;所述第一二極管的陰極分別與所述過壓保護電路、脈沖寬度調制控制器連接；
[0021]所述濾波電容的一端分別與所述第一二極管的陰極、脈沖寬度調制控制器的電源端連接;所述濾波電容的另一端接地。
[0022]上述過壓保護電路中通過利用穩壓管的正溫漂系數，去抵消三極管基極與發射極之間的負溫漂系數，從而解決了過壓保護電路的溫漂的問題，從而使該過壓保護電路能準確無誤的被觸發而開始工作。其過壓保護電路的結構簡單，電路穩定可靠工作，提高開關電源的安全可靠性，完全硬件實現、安全可靠，能夠延長開關電源的使用壽命。
【附圖說明】
[0023]圖1為過壓保護電路的電路原理圖；
[0024]圖2為電源開關電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0025]為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。
[0026]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本實用新型。本文所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0027]如圖1所示的為一種過壓保護電路，用于連接于電源、根據電源電壓輸出過壓保護信號，包括開關管Ql、穩壓二極管Zl、三極管Q2、第一電阻Rl、第二電阻R2和第三電阻R3。第一電阻R1、第三電阻R3的一端分別與電源VCC連接;第三電阻R3的另一端與開關管Ql的輸入端連接;開關管Ql的輸出端分別與穩壓二極管Zl的陽極、三極管Q2的基極連接。穩壓二極管Zl的陰極與第一電阻Zl的另一端連接，且經第二電阻R2接地。三極管Q2的集電極與開關管Ql的控制端連接;三極管Q2的發射極接地。第三電阻R3與開關管QI的輸入端連接的一端用于輸出過壓保護信號。
[0028]其中，穩壓二極管Zl的正溫漂系數與三極管Q2的負溫漂系數相抵消，通過利用穩壓二極管Zl的正溫漂系數，去抵消三極管Q2基極與發射極之間的負溫漂系數，從而抑制了過壓保護電路的溫漂現象，從而使該過壓保護電路能準確無誤的被觸發而開始工作。其過壓保護電路的結構簡單，電路穩定可靠工作，提高開關電源的安全可靠性，完全硬件實現、安全可靠，能夠延長開關電源的使用壽命。
[0029]在本實施例中，三極管Q2為NPN型三極管，NPN型三極管的型號為MMBT3904LT1，該型號的NPN型三極管的基極-發射極的溫漂系數在-3mV/degC左右。穩壓二極管Zl的穩定電壓值的范圍為5?8V，一般穩定電壓值在5?8V范圍內的穩壓二極管的管的溫漂系數都在3?4mV/degC左右。通過合理的設定穩壓二極管Zl和三極管Q2的溫漂系數，使其相對應，不多也不少，在同一溫度場合能基本相互抵消。
[0030]在本實施例中，穩壓二極管Zl的型號為LBZT52B6V2T1G，穩定電壓值Vz為6.2V，穩定電壓值Vz = 6.2V的二極管Zl的溫漂系數約為3mV/degC，即穩壓二極管Zl溫度每上升I攝氏度，穩定電壓值Vz升高3mV，剛好可以抵消三極管Q2的降低的電壓，保證三極管Q2的動作不受溫度影響。即可穩壓二極管Zl的3mV/degC的正溫漂系數，去抵消三極管Q2的3mV/degC的負溫漂系數，來抑制過壓保護電路中溫漂現象的產生，使其該過壓保護電路更加穩定安全可靠，同時能夠延長開關電源的使用壽命。
[0031]在本實施例中，開關管Ql為PNP型三極管，PNP型三極管發射極、集電極、基極分別作為開關管Ql的輸入端、輸出端和控制端。在其他實施例中，開關管Ql還可以為絕緣柵型場效應管；絕緣柵型場效應管的漏極、源極、柵極分別作為開關管Ql的輸入端、輸出端、控制端。
[0032]如圖2所述的為一種開關電源電路，包括上述的過壓保護電路10、輸入轉換電路20、變壓器電路30、控制電路40和穩壓調節電路50 ο控制電路40分別與輸入轉換電路20、過壓保護電路10、變壓器電路30、穩壓調節電路50連接。變壓器電路30分別與輸入轉換電路20、穩壓調節電路50連接。
[0033]在本實施例中，變壓器電路30包括第一初級線圈、第二初級線圈和次級線圈；第一初級線圈與輸入轉換電路20連接;第二初級線圈分別與過壓保護電路1、控制電路40連接；次級線圈用于輸出過壓保護信號。
[0034]在本實施例中，控制電路40包括脈沖寬度調制控制器Ul、第一二極管Dl和濾波電容Cl。脈沖寬度調制控制器Ul的一端與過壓保護電路10連接;脈沖寬度調制控制器Ul的一端與穩壓調節電路50連接。第一二極管Dl的陽極與第二初級線圈連接;第一二極管Dl的陰極分別與過壓保護電路10、脈沖寬度調制控制器Ul連接。濾波電容Cl的一端分別與第一二極管Dl的陰極、脈沖寬度調制控制器Ul的電源端連接;濾波電容Cl的另一端接地。
[0035]進一步地可以理解為:
[0036]當開關電源產品內部某短路異常時，輸出電壓Vo升高，其輸出電壓Vo通過次級線圈(繞組)反饋到第二初級線圈(繞組)，使得第一二極管Dl導通。由于脈沖寬度調制控制器Ul的電壓Vcc和輸出電壓Vo成正比例，輸出電壓Vo升高，脈沖寬度調制控制器Ul的電壓Vcc也隨之升高，致使三極管Q2導通，即可通過開關管Ql拉低了脈沖寬度調制控制器Ul的電壓Vcc。由于開關管Ql的輸入端與脈沖寬度調制控制器Ul的功能保護腳(PIN5-PRT)連接，當脈沖寬度調制控制器UI的電壓V c c降低時，脈沖寬度調制控制器UI關閉輸出脈沖寬度調制(PWM)波形，不再驅動開關管Ql，變壓器電路30停止工作，輸出停止，達到保護作用。三極管Q2在工作一段時間后，其三極管Q2本身的溫度會隨之升高，產生一定的溫漂現象。由于在三極管Q2的基極串接穩壓二極管Zl，通過利用穩壓管Zl的正溫漂系數，去抵消三極管Q2基極與發射極之間的負溫漂系數，從而解決了過壓保護電路的溫漂的問題。
[0037]具體的，若過壓保護電路的輸出電壓為Vo;脈沖寬度調制控制器Ul的電壓為Vcc;變壓器初級線圈與次級線圈的匝比為n，三極管Q2的基極-發射極的導通電壓Vbeth;三極管Q2的基極-發射極的實際電壓為Vbe。則可計算，Vcc = Vo*n，Vbe = Vcc*R2/(R1+R2)。
[0038]由于輸出電壓為:Vo= Vbe(Rl+R2)/(n*R2);
[0039]所以輸出過壓保護電壓為:Vovp = Vbeth(Rl+R2)/(n*R2)。
[0040]三極管Q2基極-發射極電壓溫漂系數約為3mV/degC，即三極管Q2每上升I攝氏度，Vbeth降低3mV，當開關管Ql的溫度從25degC上升到10degC時，Vbeth降低0.225V。
[0041 ] 若三極管Q2的溫度為25degC，則Vbethl=0.6V;若三極管Q2的溫度為lOOdegC，則Vbeth2 = 0.375V，S卩Vbethl = 1.6Vbeth2，通過計算則可以得出，三極管Q2的溫度為25degC時的輸出過壓保護電壓為溫度為10degC輸出過壓保護電壓的1.6倍。但是，在保護電路中加入了穩壓二極管Z1，其穩壓二極管Zl的穩定電壓值為Vz = 6V，其溫漂系數為3mV/degC，即穩壓二極管Zl溫度每上升I攝氏度，穩壓二極管Zl的穩定電壓值升高3mV，剛好可以抵消三極管Q2的降低的電壓，保證動作不受溫度影響，也可以通過如下公式來表示:
[0042](Vz+ Δ Vl) + (Vbe- Δ V2) =Vcc*R2/(Rl+R2)
[0043]其中，Vcc = n*Vo，AV1、AV2分別為同一溫度場合下，穩壓二極管Zl、三極管Q2的電壓變化量。
[0044]當Vbe>Vbeth+VZ時，三極管Q2導通;開關管Ql和三極管Q2同時驅動，拉低脈沖寬度調制控制器Ul的PIN5腳(PRT-保護引腳)電壓的電壓，使脈沖寬度調制控制器Ul得到保護，不會被擊穿而失效。
[0045]以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0046]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種過壓保護電路，用于連接于電源、根據電源電壓輸出過壓保護信號，其特征在于，包括開關管、穩壓二極管、三極管、第一電阻、第二電阻和第三電阻； 所述第一電阻、第三電阻的一端分別與所述電源連接;所述第三電阻的另一端與所述開關管的輸入端連接;所述開關管的輸出端分別與所述穩壓二極管的陽極、三極管的基極連接； 所述穩壓二極管的陰極與所述第一電阻的另一端連接，且經第二電阻接地； 所述三極管的集電極與所述開關管的控制端連接;所述三極管的發射極接地;所述第三電阻與開關管的輸入端連接的一端用于輸出過壓保護信號； 其中，所述穩壓二極管的正溫漂系數與所述三極管的負溫漂系數相抵消。2.根據權利要求1所述的過壓保護電路，其特征在于，所述三極管為NPN型三極管。3.根據權利要求1所述的過壓保護電路，其特征在于，所述穩壓二極管的溫漂系數的范圍為3?4毫伏每攝氏度;穩定電壓值的范圍為5?8伏。4.根據權利要求1所述的過壓保護電路，其特征在于，所述開關管為PNP型三極管，PNP型三極管發射極、集電極、基極分別作為所述開關管的輸入端、輸出端和控制端。5.根據權利要求1所述的過壓保護電路，其特征在于，所述開關管為絕緣柵型場效應管;所述絕緣柵型場效應管的漏極、源極、柵極分別作為所述開關管的輸入端、輸出端、控制端。6.—種開關電源電路，其特征在于，包括如權利要求1?5任一項所述的過壓保護電路、輸入轉換電路、變壓器電路、控制電路和穩壓調節電路； 所述控制電路分別與所述輸入轉換電路、過壓保護電路、變壓器電路、穩壓調節電路連接； 所述變壓器電路分別與所述輸入轉換電路、穩壓調節電路連接。7.根據權利要求6所述的開關電源電路，其特征在于，所述變壓器電路包括第一初級線圈、第二初級線圈和次級線圈； 所述第一初級線圈與所述輸入轉換電路連接;所述第二初級線圈分別與所述過壓保護電路、控制電路連接； 所述次級線圈用于輸出過壓保護信號。8.根據權利要求7所述的開關電源電路，其特征在于，所述控制電路包括脈沖寬度調制控制器、第一二極管和濾波電容;所述脈沖寬度調制控制器的一端與所述過壓保護電路連接;所述脈沖寬度調制控制器的一端與所述穩壓調節電路連接； 所述第一二極管的陽極與所述第二初級線圈連接;所述第一二極管的陰極分別與所述過壓保護電路、脈沖寬度調制控制器連接； 所述濾波電容的一端分別與所述第一二極管的陰極、脈沖寬度調制控制器的電源端連接;所述濾波電容的另一端接地。
【文檔編號】H02M1/32GK205647249SQ201620199756
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月15日
【發明人】丁吉波
【申請人】深圳市共進電子股份有限公司