一种Boost_PFC电路输出端口的过压保护电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种Boost_PFC电路输出端口的过压保护电路。该过压保护电路在现有PFC电路输出端口过压保护电路的基础上，从PFC电路输出端口电压采样方式以及过压后关闭PFC控制芯片供电电源的策略上，做了进一步的改善。将高压采样的方式改进为在PFC升压电感上增加耦合线圈进行低压采样；本实用新型专利技术通过比例运算的比例关系可以对过压信号的门限判定电平进行灵活的调整，使得PFC电路克服由于电子器件或者使用环境带来的输出电压的差异，引起的误动作问题。另外比例运算电路的设置，使得电阻串分压采样电路只需要提供毫伏级别的电压，即可对过压信号进行处理，进一步提高了过压判定的精度，降低了整个分压采样电路的功率损耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种Boost_PFC电路输出端口的过压保护电路


[0001]本技术涉及供电端口的过压保护电路，特别涉及功率因数校正型开关电源前端Boost_PFC升压电路输出端口的过压保护。

技术介绍

[0002]开关电源作为交流电转换为直流电的基础设备，已经和我们生活息息相关。
[0003]对于桥式整流器接电容滤波的开关电源，输入电网电流是上升和下降很陡的窄脉冲。这些电流脉冲的有效值很高，消耗功率并且产生更多的RFI/EMI问题,这种电源的功率因数非常低。功率因数校正电路(PFC电路)的作用就是要消除这样的电网电流尖峰，使输入电流成为正弦形状并且和输入电压同相位，而且要得到一个相对交流输入电压峰值略高的稳定的直流电压。
[0004]目前关于功率因数校正最通用的技术就是在常规开关电源的桥式整流器和电容滤波器之间串入Boost变换器。在整个输入电压半波时间里，Boost变换器的导通时间由PFC控制芯片来控制，使输入电流变为正弦波，同时Boost变换器也输出了比正弦电压峰值高的稳定直流电压。
[0005]在电子工业出版社《开关电源设计》第三版Abraham I.Pressman著，王志强等译书中第429页提供的关于Boost变换器输出电压表达式(15.1)：
[0006][0007]从以上表达式可以明确的得知。Boost变换器输出电压大于交流电的峰值电压，而且占空比越大，输出电压越大。当Boost变换器工作正常时，其输出电压一般在400V左右。当Boost变换器的工作环路出现问题，输出电压就会异常升高。然而在Boost变换器输出端口的电容滤波器其耐压值一般只有450V。为了让功率因数校正电路后续的电子元件安全可靠的工作，现有的技术做出了一些常见的防护措施。
[0008]如图1所示，为现有PFC电路输出端口最常见也是成本最低的过压保护方案。图1电路中利用三个高压的单向稳压管作为过压保护器件。DZ11、DZ12、DZ13的击穿电压均为150V，当电路发生过压时稳压管导通，PFC电路输出端口电压被钳制在450V左右。但是这种利用稳压管钳制电压的机理是基于稳压管导通承受大电流而实现的。稳压管在短时间内承受大电流会导致稳压管异常发热，严重时甚至会导致稳压管雪崩击穿。稳压管一当雪崩击穿就会出现长时间的短路现象，整个PFC电路的工作电流急剧上升。这种急剧上升的电流会引起开关电源供电端的跳闸现象或者损坏PFC电路中的其它电子元件。
[0009]图2所示，为现有PFC电路输出端口过压保护的另外一种方案。这种方案的基本思路是，当PFC电路输出端口发生过压时，设法关闭PFC电路控制芯片的供电电源，让PFC电路自身失去作用。诸多类似的技术均选择切断PFC控制芯片的电源，目前为止这也是最有效的过压保护控制策略。但是图2中简单的利用电阻串R21
‑
R25对直流母线进行采样。为了保证三极管Q21在过压条件下，能够瞬速进入饱和区，电阻串回路至少要流经几百微安的电流
值。这一电流值在电阻串上产生了一定的固有损耗。
[0010]图3为现有技术专利CN202633914U提出的PFC电路输出端口过压保护的方案，其电路形式相当于对图2进行了进一步的细化。该方案明确了PFC控制芯片供电电压的来源，正如图3所示开关电源的主功率变压器上增加辅助绕组，辅助绕组产生的电压经过整流滤波以后通过线性稳压器产生稳定的直流电压，该直流电压提供PFC控制芯片供电。当PFC电路的输出端口发生过压现象时，通过电阻串R31
‑
R35分压的方式将该电压提供给比较器U31的正向输入端，此时比较器U31输出高电平，该高电平控制三极管Q31闭合拉低线性稳压器调整管Q32基极的电压值，切断了线性稳压器的直流输出。但是该电路仍然采用电阻串的形式直接采样PFC电源直流母线上的电压，接近400V的直流母线电压，使得电阻串联分压电路带来了一定的固有功率损耗。最重要的是该电路使用单一的比较器器件对PFC电路输出电压进行判断。判定门限电平固定，对PFC电路输出端口电压的稳定性要求很高，间接的对生产工艺以及电子元器件的精度以及使用环境都提出了苛刻的要求，更加严重的是这种单一的门限电平判定，针对高压浪涌信号同样具有采样判定的作用，容易引起PFC电源的误动作。

技术实现思路

[0011](一)解决的技术问题
[0012]针对现有技术的不足，本技术提供了一种Boost_PFC电路输出端口的过压保护电路，解决了现有PFC电路输出端口过压保护电路在高压端口进行电阻式采样带来的较大功率损耗问题以及过压控制策略中采用单一的比较器或者三极管导致过压判定电平门限唯一的问题。
[0013](二)技术方案
[0014]为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：
[0015]一种Boost_PFC电路输出端口的过压保护电路，包括Boost电感耦合线圈、半波整流电路、电阻分压电路、比例运算电路、RCD偏压电路、比较器电路以及三极管开关电路；所述Boost电感耦合线圈同PFC升压电感绕制在同一磁芯骨架上，其输出端同半波整流电路连接；所述半波整流电路与电阻分压电路连接；所述电阻分压电路的输出同所述比例运算电路连接；所述比例运算电路的输出连接所述RCD偏压电路；所述RCD偏压电路连接所述比较器电路的正向输入端；所述比较器电路的反向输入端接参考电压源；所述比较器电路输出连接所述三极管开关电路；所述三极管开关电路的另一端连接PFC控制芯片的供电电源。
[0016]优选的，所述半波整流电路包括第一电阻、第一二极管、第一电解电容；所述第一电阻的一端同Boost电感耦合采样线圈连接；所述第一电阻的另一端同第一二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极与所述第一电解电容的阳极连接；所述第一电解电容的阴极接地。
[0017]优选的，所述电阻分压电路包括第二电阻及第三电阻；所述第三电阻的一端连接所述第一二极管的阴极；所述第三电阻的另一端与所述第二电阻连接；所述第二电阻的另一端接地；所述第三电阻和所述第二电阻连接的中点作为所述电阻分压电路的输出。
[0018]优选的，所述比例运算电路包括第一电容、第四电阻、第一运算放大器、第五电阻、第六电阻；所述第一电容的一端接地；所述第一电容的另一端接所述第四电阻的一端；所述
第一电容的另一端还与所述电阻分压电路的输出端连接；所述第四电阻的另一端连接第一运算方式器的同向输入端；所述第一运算方式器的反向输入端同所述第五电阻连接；所述第五电阻的另一端接地；所述第一运算放大器反向输入端与所述第六电阻的一端连接；所述第六电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端连接。
[0019]优选的，所述RCD偏压电路包括第七电阻、第二二极管以及第二电解电容；所述第七电阻的一端连接运算放大器的供电电源VCC；所述第七电阻的另一端连接所述第二电解电容的阳极；所述第二电解电容的阴极接地；所述第二电解电容的阳极还与所述第二二极管的阳极连接；所述第二二极管的阴极与所述第一运算放大器的输出连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Boost_PFC电路输出端口的过压保护电路，包括Boost电感耦合线圈、半波整流电路、电阻分压电路、比例运算电路、RCD偏压电路、比较器电路以及三极管开关电路；其特征在于，所述Boost电感耦合线圈同PFC升压电感绕制在同一磁芯骨架上，其输出端同半波整流电路连接；所述半波整流电路与电阻分压电路连接；所述电阻分压电路的输出同所述比例运算电路连接；所述比例运算电路的输出连接所述RCD偏压电路；所述RCD偏压电路连接所述比较器电路的正向输入端；所述比较器电路的反向输入端接参考电压源；所述比较器电路输出连接所述三极管开关电路；所述三极管开关电路的另一端连接PFC控制芯片的供电电源。2.根据权利要求1所述的一种Boost_PFC电路输出端口的过压保护电路，其特征在于，所述半波整流电路包括第一电阻、第一二极管、第一电解电容；所述第一电阻的一端同Boost电感耦合采样线圈连接；所述第一电阻的另一端同第一二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极与所述第一电解电容的阳极连接；所述第一电解电容的阴极接地。3.根据权利要求1所述的一种Boost_PFC电路输出端口的过压保护电路，其特征在于，所述电阻分压电路包括第二电阻及第三电阻；所述第三电阻的一端连接所述第一二极管的阴极；所述第三电阻的另一端与所述第二电阻连接；所述第二电阻的另一端接地；所述第三电阻和所述第二电阻连接的中点作为所述电阻分压电路的输出。4.根据权利要求1所述的一种Boost_PFC电路输出端口的过压保护电路，其特征在于，所述比例运算电路包括第一电容、第四电阻、第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪礼，何宁业，胡娟，郑小帆，陈佩军，
申请(专利权)人：黄山学院，
类型：新型
国别省市：