CN113809722A - 多重失效保护电源电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多重失效保护电源电路，包括交直流转换模块、变压器、变压控制模块和输出滤波电路，通过所述变压工作器的变压控制端与所述变压器的初级线圈的另一端连接，以对所述第一直流电进行变压脉宽调制控制；其中，所述变压控制器内设有变压器故障保护模块，所述变压器故障保护模块用于检测所述变压器的电流和/或电压，以将变压器出现故障时，进行故障保护；可实现对变压器引起的故障进行保护，避免将变压控制器损坏或者产生烧坏等严重的故障问题。另外，采用多重失效保护技术，能够确保上述故障发生时，控制输出电压，电源不损坏，可以加强对设备和人身的安全保证。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种多重失效保护电源电路。
背景技术
由于电子设备的使用环境复杂，电源电路作为供电电路，在使用或者测试时常出现器件短路、开路现象，或者输出短路、过载、电压、过功率等现象。这些故障现象的出现，通常或导致严重的后果，对电子设备造成极大的损坏，严重情况下，甚至会造成巨大的财产损失或人身安全。
现有的供电电源一般只能简单的保护，例如短路造成的过流保护。对于其他故障均不能处理，保护能力弱差，能以满足高安全性能的应用场合。另外，在工厂的电源生产中，通常会出现虚焊或假焊，短路的问题，这些问题可能会导致器件IC，二极管，MOS等炸机损坏，造成工厂的损失，产品的直通率较低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种多重失效保护电源电路。
一方面，为实现上述目的，根据本发明实施例的多重失效保护电源电路，所述多重失效保护电源电路包括：
交直流转换模块，所述交直流转换模块与输入交流电连接，以将输入电源转换为第一直流电；
变压器，所述变压器的初级线圈的一端与所述交直流转换模块的第一直流电输出端连接；
变压控制模块，所述变压控制模块包括一变压控制器，所述变压工作器的变压控制端与所述变压器的初级线圈的另一端连接，以对所述第一直流电进行变压脉宽调制控制；其中，所述变压控制器内设有变压器故障保护模块，所述变压器故障保护模块用于检测所述变压器的电流和/或电压，以将变压器出现故障时，进行故障保护；所述变压控制器内还设有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块一端与所述变压器故障保护模块连接，以接收所述变压器故障保护模块输出的故障信号，所述逻辑控制模块控制输出端通过内置或者外置开关管与所述变压器的初级线圈的所述另一端连接，以对所述开关管进行开关控制；
输出滤波电路，所述输出滤波电路与所述变压器的次级线圈连接，以将所述变压器变压输出的脉宽调制直流电转换为稳定的低压直流电，并输出。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制模块还包括变压器电流电压反馈电路，所述变压器电流电压反馈电路分别与所述电压器的辅助线圈及所述变压控制器的电压反馈端连接，以将所述变压器的电流电压反馈至所述变压器故障保护模块。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压器电流电压反馈电路包括：
电阻R5，所述电阻R5的一端与所述变压器的辅助线圈的一端连接，所述辅助线圈的另一端与参考地连接，所述电阻R5的另一端与所述变压控制器的电压反馈端连接；
电阻R6，所述电阻R6的一端与所述电阻R5的所述另一端连接，所述电阻R6的另一端与参考地连接。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内设有反馈电阻故障保护模块，所述保护电阻故障变压电路分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电压反馈端连接，以对所述电阻R5和电阻R6进行故障检测，并在上拉电阻R5和下拉电阻R6出现短路或开路故障时，进行故障保护。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内设有输出故障保护模块，所述输出故障保护模块分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电压反馈端连接，以通过反馈电流电压对输出端故障进行检测，并在输出端的出现故障时，进行故障保护。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述输出端故障包括：输出整流二级管短路、输出整流二级管开路、输出同步整流MOS管短路、输出同步整流MOS管开路中的任意一种。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内设有反馈电压电流检测模块，所述反馈电压电流检测模块分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电压反馈端连接，以通过反馈电流电压对输出端电流电压进行检测，并在输出端的出现短路或过压时，进行故障保护。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制模块还包括电流检测电阻R7，所述电流检测电阻R7的一端与所述变压控制器的电流检测端连接，所述电阻R7的另一端与参考地连接；
所述变压控制器内设有电流检测电阻故障保护模块，所述电流检测电阻故障保护模块分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电流检测端连接，以对电流检测电阻R7的开路和/或短路故障检测，并在电流检测电阻R7出现故障时，进行故障保护。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内设有逐周期限流保护模块，所述逐周期限流保护模块与所述变压控制器的电流检测端连接，以在每次所述开关管管导通期间，对流过所述开关管的最大电感电流进行保护限制。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内设有接地开路检测保护模块，所述接地开路检测保护模块与所述变压控制器的参考地端连接，以对所述变压控制器的参考地端进行故障检测，并在变压控制器的参考地端出现故障时，进行故障保护。
本发明实施例提供的多重失效保护电源电路，通过所述变压工作器的变压控制端与所述变压器的初级线圈的另一端连接，以对所述第一直流电进行变压脉宽调制控制；其中，所述变压控制器内设有变压器故障保护模块，所述变压器故障保护模块用于检测所述变压器的电流和/或电压，以将变压器出现故障时，进行故障保护；可实现对变压器引起的故障进行保护，避免将变压控制器损坏或者产生烧坏等严重的故障问题。
另外，采用多重失效保护技术，能够确保上述故障发生时，控制输出电压，电源不损坏，可以加强对设备和人身的安全保证。同时，电源工厂生产制程中虚焊或假焊，短路的问题，多重保护功能也可以有效避免器件IC(变压控制器)，整流二级管，输出同步整流MOS管等炸机损坏，减少工厂的损失，提升直通率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的多重失效保护电源电路结构示意图；
图2为本发明实施例提供的变压控制器内部电路结构框图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参阅图1和图2，本发明实施例提供一种多重失效保护电源电路，包括：交直流转换模块、变压器、变压控制模块和输出滤波电路，所述交直流转换模块与输入交流电连接，以将输入电源转换为第一直流电；所述输入电源可为市电交流电，通过所述交直流转换模块可将市电交流电转换为第一直流电，所述第一直流电为高压直流电。
所述变压器的初级线圈的一端与所述交直流转换模块的第一直流电输出端连接；通过所述变压器，可将脉宽调整后的第一直流电进行变压输出，从而将高压直流电转换为低压直流电输出，为低压用电设备供电。
所述变压控制模块包括一变压控制器，所述变压工作器的变压控制端与所述变压器的初级线圈的另一端连接，以对所述第一直流电进行变压脉宽调制控制；所述变压控制器设置在所述变压器与参考地之间，从而可对变压器与参考地之间的导通进行控制，实现对变压器初级线圈的第一直流电的脉宽调制。
其中，所述变压控制器内设有变压器故障保护模块，所述变压器故障保护模块用于检测所述变压器的电流和/或电压，以将变压器出现故障时，进行故障保护；所述变压器故障保护模块与电压反馈端连接。通过采用原边电压反馈的方式，来获取变压器的电压和/或电流。当变压器设计不合理或其他故障时，可通过所述变压器故障保护模块进行检测，并获取变压器出现故障时，产生一个变压器故障信号。该故障信号输出，以便于其他模块获取该变压器故障信号，并进行相应的故障处理。
所述变压控制器内还设有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块一端与所述变压器故障保护模块连接，以接收所述变压器故障保护模块输出的故障信号，所述逻辑控制模块控制输出端通过内置或者外置开关管与所述变压器的初级线圈的所述另一端连接，以对所述开关管进行开关控制；所述逻辑控制模块用于产生脉宽调制信号，以所述开关管对变压器的初级线圈的直流电压进行脉宽调制。逻辑控制模块可接收所述变压器故障保护模块输出的故障信号，并在故障出现时，可停止脉宽调制信号输出。避免在变压器出现故障后，电源电路继续工作，将变压控制器损坏或者产生烧坏等严重的故障问题。
所述输出滤波电路与所述变压器的次级线圈连接，以将所述变压器变压输出的脉宽调制直流电转换为稳定的低压直流电，并输出。通过变压器的次级线圈输出的是经过脉宽调制以及变压后的脉动直流电，通过所述输入滤波电路可将脉动直流电转换为稳定的低压直流电，从而为用电设备供电。
本发明实施例提供的多重失效保护电源电路，通过所述变压工作器的变压控制端与所述变压器的初级线圈的另一端连接，以对所述第一直流电进行变压脉宽调制控制；其中，所述变压控制器内设有变压器故障保护模块，所述变压器故障保护模块用于检测所述变压器的电流和/或电压，以将变压器出现故障时，进行故障保护；可实现对变压器引起的故障进行保护，避免将变压控制器损坏或者产生烧坏等严重的故障问题。
所述变压控制模块还包括变压器电流电压反馈电路，所述变压器电流电压反馈电路分别与所述电压器的辅助线圈及所述变压控制器的电压反馈端连接，以将所述变压器的电流电压反馈至所述变压器故障保护模块。通过所述辅助线圈，可将所述变压器的初级线圈上的脉宽调制的直流电变压输出。将高压脉动直流电转换为低压脉动直流电，从而反馈至所述变压器的电压反馈端，从而满足变压器的电压采样要求。
所述变压器电流电压反馈电路包括：电阻R5和电阻R6，所述电阻R5的一端与所述变压器的辅助线圈的一端连接，所述辅助线圈的另一端与参考地连接，所述电阻R5的另一端与所述变压控制器的电压反馈端连接；所述电阻R6的一端与所述电阻R5的所述另一端连接，所述电阻R6的另一端与参考地连接。所述电阻R5和电阻R6构成分压电路，将所述辅助线圈变压输出的脉动直流电进行分压后，输出至所述变压控制器的电压反馈端。使得输入到电压反馈端的电压可以满足电压的采样要求。
所述变压控制器内设有反馈电阻故障保护模块，所述保护电阻故障变压电路分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电压反馈端连接，以对所述电阻R5和电阻R6进行故障检测，并在上拉电阻R5和下拉电阻R6出现短路或开路故障时，进行故障保护。在电源电路的使用过程中，获取电源电路的出厂测试中，由于上拉电阻R5和下拉电阻R6将反馈电压反馈至所述变压控制器的电压反馈端，是逻辑控制模块进行脉宽调制的重要反馈信号。当所述上拉电阻R5或下拉电阻R6出现故障时，电压反馈端可能会检测到错误反馈信号，而导致脉宽调制信号失常，导致整体电路出现问题，严重甚至会出现防止炸机现象。通过对所述上拉电阻R5和下拉电阻R6行故障检测，在上拉电阻R5和下拉电阻R6出现短路或者开路时，变压控制器的电压反馈端会出现电平的突变。当电压反馈电阻故障保护模块多次判断出电平为异常状态时，可判断上拉电阻R5或下拉电阻R6出现故障。并输出故障信号至所述逻辑控制模块，逻辑控制模块可停止脉宽调制信号输出。避免整体电源电路工作失常。
所述变压控制器内设有输出故障保护模块，所述输出故障保护模块分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电压反馈端连接，以通过反馈电流电压对输出端故障进行检测，并在输出端的出现故障时，进行故障保护。当电源电路的输出端出现故障时，例如，输出整流二级管短路、输出整流二级管开路、输出同步整流MOS管短路、输出同步整流MOS管开路中的任意一种。当电路出现这些故障以后，输出电压会出现相应的异常电压输出。相应地，变压器的辅助线圈可将异常电源反馈至所述变压器的电压反馈端，通过输出故障保护模块，可根据反馈电压的异常类型，获取输出端的输出整流二级管短路、输出整流二级管开路、输出同步整流MOS管短路、输出同步整流MOS管开路信息。这样，通过采用多重失效保护技术，能够确保上述故障发生时，控制输出电压，电源不损坏，可以加强对设备和人身的安全保证。同时，电源工厂生产制程中虚焊或假焊，短路的问题，多重保护功能也可以有效避免器件IC(变压控制器)，整流二级管，输出同步整流MOS管等炸机损坏，减少工厂的损失，提升直通率。
所述变压控制器内设有反馈电压电流检测模块，所述反馈电压电流检测模块分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电压反馈端连接，以通过反馈电流电压对输出端电流电压进行检测，并在输出端的出现短路或过压时，进行故障保护。通过所述反馈电压电流检测模块来获取反馈端的电压，并在输出出现过压或短路时，异常输出信号可通过辅助线圈反馈至所述变压器的电压反馈端，通过反馈电压电流检测模块，可输出端的出现短路或过压状态，并输出故障信号至所述逻辑控制模块，通过所述逻辑控制模块停止脉宽调制输出。以进行输出短路或过压保护。
进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制模块还包括电流检测电阻R7，所述电流检测电阻R7的一端与所述变压控制器的电流检测端连接，所述电阻R7的另一端与参考地连接；通过所述电阻R7可对所述变压器初级线圈的电流进行采样，并输出至所述变压控制器的电流反馈端。
所述变压控制器内设有电流检测电阻故障保护模块，所述电流检测电阻故障保护模块分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电流检测端连接，以对电流检测电阻R7的开路和/或短路故障检测，并在电流检测电阻R7出现故障时，进行故障保护。
由于电流检测电阻R7将反馈电流反馈至所述变压控制器的电流反馈端，是逻辑控制模块进行脉宽调制和过流保护的重要反馈信号。当所述电流检测电阻R7出现故障时，电流反馈端可能会检测到错误反馈信号或监测不到信号，导致脉宽调制信号失常，从而会导致整体电路出现问题，严重甚至会出现防止炸机现象。通过对所述电流检测电阻R7行故障检测，在电流检测电阻R7出现短路或者开路时，变压控制器的电流反馈端会出现电平的突变。当电流检测电阻故障保护模块多次判断出电平为异常状态时，可判断电流检测电阻R7已出现故障，并输出故障信号至所述逻辑控制模块，逻辑控制模块可停止脉宽调制信号输出。避免整体电源电路工作失常。
所述变压控制器内设有逐周期限流保护模块，所述逐周期限流保护模块与所述变压控制器的电流检测端连接，以在每次所述开关管管导通期间，对流过所述开关管的最大电感电流进行保护限制。通过所述逐周期限流保护模块，在每次功率MOSFET开关管导通期间，PWM IC变压控制器都会对流过MOSFET开关管的最大电感电流进行限制，当采样电阻上的电压超过峰值电流基准Vcs ocp时功率MOSFET会立即被关断。从而保证电路的最大峰值电流。保证电路处于安全的电流状态，避免输出过大电流产生电路故障，设置炸机危险。
所述变压控制器内设有接地开路检测保护模块，所述接地开路检测保护模块与所述变压控制器的参考地端连接，以对所述变压控制器的参考地端进行故障检测，并在变压控制器的参考地端出现故障时，进行故障保护。通过所述接地开路检测保护模块可获取变压控制器的接地端的接地状态信息，当控变压控制器接地出现故障时，可输出故障信号至所逻辑控制模块，以通过所述逻辑控制模块进行故障保护。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种多重失效保护电源电路，其特征在于，包括：
交直流转换模块，所述交直流转换模块与输入交流电连接，以将输入电源转换为第一直流电；
变压器，所述变压器的初级线圈的一端与所述交直流转换模块的第一直流电输出端连接；
变压控制模块，所述变压控制模块包括一变压控制器，所述变压工作器的变压控制端与所述变压器的初级线圈的另一端连接，以对所述第一直流电进行变压脉宽调制控制；其中，所述变压控制器内设有变压器故障保护模块，所述变压器故障保护模块用于检测所述变压器的电流和/或电压，以将变压器出现故障时，进行故障保护；所述变压控制器内还设有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块一端与所述变压器故障保护模块连接，以接收所述变压器故障保护模块输出的故障信号，所述逻辑控制模块控制输出端通过内置或者外置开关管与所述变压器的初级线圈的所述另一端连接，以对所述开关管进行开关控制；
输出滤波电路，所述输出滤波电路与所述变压器的次级线圈连接，以将所述变压器变压输出的脉宽调制直流电转换为稳定的低压直流电，并输出。
2.根据权利要求1所述的多重失效保护电源电路，其特征在于，所述变压控制模块还包括变压器电流电压反馈电路，所述变压器电流电压反馈电路分别与所述电压器的辅助线圈及所述变压控制器的电压反馈端连接，以将所述变压器的电流电压反馈至所述变压器故障保护模块。
3.根据权利要求2所述的多重失效保护电源电路，其特征在于，所述变压器电流电压反馈电路包括：
电阻R5，所述电阻R5的一端与所述变压器的辅助线圈的一端连接，所述辅助线圈的另一端与参考地连接，所述电阻R5的另一端与所述变压控制器的电压反馈端连接；
电阻R6，所述电阻R6的一端与所述电阻R5的所述另一端连接，所述电阻R6的另一端与参考地连接。
4.根据权利要求3所述的多重失效保护电源电路，其特征在于，所述变压控制器内设有反馈电阻故障保护模块，所述保护电阻故障变压电路分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电压反馈端连接，以对所述电阻R5和电阻R6进行故障检测，并在上拉电阻R5和下拉电阻R6出现短路或开路故障时，进行故障保护。
5.根据权利要求3所述的多重失效保护电源电路，其特征在于，所述变压控制器内设有输出故障保护模块，所述输出故障保护模块分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电压反馈端连接，以通过反馈电流电压对输出端故障进行检测，并在输出端的出现故障时，进行故障保护。
6.根据权利要求5所述的多重失效保护电源电路，其特征在于，所述输出端故障包括：输出整流二级管短路、输出整流二级管开路、输出同步整流MOS管短路、输出同步整流MOS管开路中的任意一种。
7.根据权利要求3所述的多重失效保护电源电路，其特征在于，所述变压控制器内设有反馈电压电流检测模块，所述反馈电压电流检测模块分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电压反馈端连接，以通过反馈电流电压对输出端电流电压进行检测，并在输出端的出现短路或过压时，进行故障保护。
8.根据权利要求1所述的多重失效保护电源电路，其特征在于，所述变压控制模块还包括电流检测电阻R7，所述电流检测电阻R7的一端与所述变压控制器的电流检测端连接，所述电阻R7的另一端与参考地连接；
所述变压控制器内设有电流检测电阻故障保护模块，所述电流检测电阻故障保护模块分别与所述逻辑控制模块及所述变压控制器的电流检测端连接，以对电流检测电阻R7的开路和/或短路故障检测，并在电流检测电阻R7出现故障时，进行故障保护。
9.根据权利要求5所述的多重失效保护电源电路，其特征在于，所述变压控制器内设有逐周期限流保护模块，所述逐周期限流保护模块与所述变压控制器的电流检测端连接，以在每次所述开关管管导通期间，对流过所述开关管的最大电感电流进行保护限制。
10.根据权利要求5所述的多重失效保护电源电路，其特征在于，所述变压控制器内设有接地开路检测保护模块，所述接地开路检测保护模块与所述变压控制器的参考地端连接，以对所述变压控制器的参考地端进行故障检测，并在变压控制器的参考地端出现故障时，进行故障保护。
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| CN202111196985.6A Pending CN113809722A (zh) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | 多重失效保护电源电路 |
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| Country | Link |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160254753A1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Dialog Semiconductor Inc. | Detecting open connection of auxiliary winding in a switching mode power supply |
| CN109067207A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-12-21 | 北京精密机电控制设备研究所 | 一种用于反激电源变换器的自给供电电路 |
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| CN216598980U (zh) * | 2021-10-14 | 2022-05-24 | 深圳市助尔达电子科技有限公司 | 多重失效保护电源电路 |
-
2021
- 2021-10-14 CN CN202111196985.6A patent/CN113809722A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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