一种掉电保持电路及电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种掉电保持电路及电源装置，其中掉电保持电路包括：开关管Q1和Q2、二极管D1、电容C1、电容充电电路、输入电压检测电路、控制电路、防反灌驱动电路、电容放电驱动电路和防反灌检测电路；开关电源正常工作时，为电容C1充电；开关电源输入电压跌出正常范围时，输入电压检测电路输出表征开关电源输入电压大小的第一电压信号，控制电路将其与第一基准电压比较，产生第二电压信号，防反灌驱动电路依据第二电压信号控制开关管Q2关断，经延时时间后电容放电驱动电路依据第二电压信号控制开关管Q1导通，电容C1放电，防反灌检测电路保持开关管Q2和Q1的状态，直至开关电源的输入电压下降至欠压保护点。本发明专利技术实现了掉电保持时间延长。时间延长。时间延长。

【技术实现步骤摘要】
一种掉电保持电路及电源装置


[0001]本专利技术涉及电子
，特别涉及一种掉电保持电路及电源装置。

技术介绍

[0002]现在几乎所有的电子设备都需要开关电源作为能量转换的关键模块，在有些可靠性要求高的领域，比如铁路电源，为了电子设备的可靠运行，要求在供电被切断时，即开关电源输入电压突然掉电时，仍然能维持一定的时间输出能量，电子设备需进行掉电状态数据的存储且有序切换到备用电源，因此要求开关电源系统有较长的掉电保持时间。例如在铁路电源领域，要求掉电保持时间不小于10ms。
[0003]现有技术中，通常采用两种方案来实现维持较长的掉电保持时间，第一种方案采用单级拓扑设计的开关电源，比如反激，通常采用在输入侧直接并联电解电容储能，根据电容能量存储公式W＝1/2*C*U2可知，开关电源的输入电压U越高，存储的能量W就越多，那么相同电容值C的情况下掉电保持时间就越长。这种方案就会导致在低压输入时，为了维持相同的掉电保持时间就需要更大的电容值，对于开关电源的系统设计带来困难。
[0004]第二种方案采用两级拓扑串联的方式，前级采用BOOST升压电路将输入电压抬升至一定的值，后级采用正常的拓扑进行变换，比如反激、半桥等。外置的储能电容接在两级拓扑的中间节点，即BOOST升压电路的输出端，当输入能量切断后，外置储能电容可以继续给后级提供能量实现掉电保持时间。虽然存储的能量提升很多，但是因为两级串联，电路复杂，可靠性降低，更致命的是效率较单级方案会低很多，开关电源产品体积和性能的优势会完全丧失。
[0005]于2021年4月6日公布的公开号为CN112615425A的中国专利技术专利《一种掉电延时电路及其检测控制电路》提出采用图1所示的电路，利用DC
‑
DC开关电源产品内部变压器T1的辅助绕组给保持电容C3充电，当输入电压掉电后控制开关Q1闭合，由保持电容向产品输入侧放电，提供掉电保持时间。以上述铁路电源为例，若采用该方案将保持电容充电至最高输入电压160VDC时，铁路电源的输出功率为250W,效率为90％，仅需253uF电解电容即可满足60～160VDC全输入电压范围S1级要求，大大减小了掉电保持电容值需求，也解决了输入浪涌电流的问题。但是上述方案还存在其它的问题，如下：
[0006]问题1：适用范围窄，目前市场上主流的DC
‑
DC铁路电源产品均没有专用于掉电保持的辅助绕组，该方案具体应用时需新增变压器辅助绕组，改变了产品原有形态，对于无辅助绕组的现有产品或无变压器的开关电源，该方案无法应用。
[0007]问题2：D1为防反灌二极管，对于输出功率为250W,效率为90％，14.4VDC～154VDC超宽压输入的铁路电源系统，在低压14.4V输入时，输入平均电流高达19.29A，此时防反灌器件仍采用二极管，二极管此时的正向导通压降高达1V，二极管损耗高达19.29W，占输出功率的7.7％，不仅严重影响铁路电源的效率，而且二极管的温升极高，影响铁路电源的高温工作特性和可靠性等。
[0008]即使是通用的110VDC标称输入电压的铁路电源系统，对于大功率铁路电源采用二
极管作为防反灌器件仍然存在二极管损耗大、温升高、影响铁路电源的高温工作特性和可靠性等问题。如对于输出功率为1000W的铁路电源，效率为90％，在低压66VDC输入，输入平均电流为16.83A，二极管的正向导通压降按1V计算，二极管损耗也高达16.83W。
[0009]需要说明的是，上述公开于
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是提出一种掉电保持电路及电源装置，至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0011]作为本专利技术的第一个方面，所提供的掉电保持电路的实施例技术方案如下：
[0012]一种掉电保持电路，应用于电源装置，所述电源装置包括开关电源，所述开关电源的输入电压下降至欠压保护点时会关断进入保护状态，其中，所述掉电保持电路包括：
[0013]开关管Q1、开关管Q2、二极管D1、电容C1、电容充电电路、输入电压检测电路、控制电路、防反灌驱动电路、电容放电驱动电路和防反灌检测电路；
[0014]所述电容C1一端用于连接所述开关电源的输入正端和所述电源装置的输入正端，所述电容C1另一端连接所述开关管Q1的一端，所述开关管Q1的另一端连接所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极和所述开关管Q2的一端连接在一起后用于连接所述开关电源的输入地端，所述开关管Q2的另一端用于连接所述电源装置的输入负端；
[0015]所述开关电源正常工作时，所述开关管Q2导通，所述开关管Q1关断，所述电容充电电路为所述电容C1充电储能；
[0016]所述开关电源输入电压跌出正常输入范围时，所述输入电压检测电路输出表征所述开关电源输入电压大小的第一电压信号，所述控制电路将所述第一电压信号与第一基准电压进行比较，产生第二电压信号，所述防反灌驱动电路依据所述第二电压信号控制所述开关管Q2关断，经过一延时时间后所述电容放电驱动电路依据所述第二电压信号控制所述开关管Q1导通，所述电容C1开始放电，所述防反灌检测电路用于产生第三电压信号保持此状态下所述开关管Q2关断的状态以及产生第四电压信号保持此状态下所述开关管Q1导通的状态，直至所述开关电源的输入电压下降至所述欠压保护点。
[0017]优选地，所述电容充电电路包括第一隔离稳压电路，所述第一隔离稳压电路包括四个端口，分别为输入正端口、输入负端口、输出正端口和输出负端口，所述第一隔离稳压电路用于将其输入正端口和输入负端口输入的变化的电压转为相对稳定的电压由其输出正端口和输出负端口输出，所述第一隔离稳压电路的输入正端口用于连接所述电源装置的输入正端，所述第一隔离稳压电路的输入负端口用于连接所述开关电源的输入地端，所述第一隔离稳压电路的输出正端口连接所述电容C1一端，所述第一隔离稳压电路的输出负端口连接所述电容C1另一端。
[0018]优选地，所述电容充电电路包括第一非隔离稳压电路，电容C5和二极管D6，所述第一非隔离稳压电路包括四个端口，分别为输入正端口、输入负端口、输出正端口和输出负端口，所述第一非隔离稳压电路用于将其输入正端口和输入负端口输入的变化的电压转为相对稳定的电压由其输出正端口和输出负端口输出，所述二极管D6的阳极用于连接所述开关
电源的辅助绕组Lf一端，所述二极管D6的阴极和所述电容C5一端同时连接所述第一非隔离稳压电路的输入正端口，所述电容C5另一端和所述第一非隔离稳压电路的输入负端口连接在一起用于连接所述开关电源的辅助绕组Lf另一端，所述第一非隔离稳压电路的输出正端口连接所述电容C1一端，所述第一非隔离稳压电路的输出负端口连接所述电容C1另一端。
[0019]优选地，所述输入电压检测电路包括电阻R1和电阻R2,所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掉电保持电路，应用于电源装置，所述电源装置包括开关电源，所述开关电源的输入电压下降至欠压保护点时会关断进入保护状态，其特征在于，所述掉电保持电路包括：开关管Q1、开关管Q2、二极管D1、电容C1、电容充电电路、输入电压检测电路、控制电路、防反灌驱动电路、电容放电驱动电路和防反灌检测电路；所述电容C1一端用于连接所述开关电源的输入正端和所述电源装置的输入正端，所述电容C1另一端连接所述开关管Q1的一端，所述开关管Q1的另一端连接所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极和所述开关管Q2的一端连接在一起后用于连接所述开关电源的输入地端，所述开关管Q2的另一端用于连接所述电源装置的输入负端；所述开关电源正常工作时，所述开关管Q2导通，所述开关管Q1关断，所述电容充电电路为所述电容C1充电储能；所述开关电源输入电压跌出正常输入范围时，所述输入电压检测电路输出表征所述开关电源输入电压大小的第一电压信号，所述控制电路将所述第一电压信号与第一基准电压进行比较，产生第二电压信号，所述防反灌驱动电路依据所述第二电压信号控制所述开关管Q2关断，经过一延时时间后所述电容放电驱动电路依据所述第二电压信号控制所述开关管Q1导通，所述电容C1开始放电，所述防反灌检测电路用于产生第三电压信号保持此状态下所述开关管Q2关断的状态以及产生第四电压信号保持此状态下所述开关管Q1导通的状态，直至所述开关电源的输入电压下降至所述欠压保护点。2.根据权利要求1所述掉电保持电路，其特征在于，所述电容充电电路包括第一隔离稳压电路，所述第一隔离稳压电路包括四个端口，分别为输入正端口、输入负端口、输出正端口和输出负端口，所述第一隔离稳压电路用于将其输入正端口和输入负端口输入的变化的电压转为相对稳定的电压由其输出正端口和输出负端口输出，所述第一隔离稳压电路的输入正端口用于连接所述电源装置的输入正端，所述第一隔离稳压电路的输入负端口用于连接所述开关电源的输入地端，所述第一隔离稳压电路的输出正端口连接所述电容C1一端，所述第一隔离稳压电路的输出负端口连接所述电容C1另一端。3.根据权利要求1所述掉电保持电路，其特征在于，所述电容充电电路包括第一非隔离稳压电路，电容C5和二极管D6，所述第一非隔离稳压电路包括四个端口，分别为输入正端口、输入负端口、输出正端口和输出负端口，所述第一非隔离稳压电路用于将其输入正端口和输入负端口输入的变化的电压转为相对稳定的电压由其输出正端口和输出负端口输出，所述二极管D6的阳极用于连接所述开关电源的辅助绕组Lf一端，所述二极管D6的阴极和所述电容C5一端同时连接所述第一非隔离稳压电路的输入正端口，所述电容C5另一端和所述第一非隔离稳压电路的输入负端口连接在一起用于连接所述开关电源的辅助绕组Lf另一端，所述第一非隔离稳压电路的输出正端口连接所述电容C1一端，所述第一非隔离稳压电路的输出负端口连接所述电容C1另一端。4.根据权利要求1所述掉电保持电路，其特征在于：所述输入电压检测电路包括电阻R1和电阻R2,所述的电阻R1一端用于连接所述电源装置的输入正端，所述电阻R1的另一端和所述电阻R2一端连接在一起用于输出所述第一电压信号，所述电阻R2另一端连接所述开关电源的输入地端。5.根据权利要求1所述掉电保持电路，其特征在于：所述控制电路包括运放IC3、电阻R12、二极管D3和电容C2，所述运放IC3的正相输入端用于输入所述第一基准电压，所述运放
IC3的负相输入端用于输入所述第一电压信号，所述运放IC3的输出端连接所述二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极、所述电阻R12一端和所述电容C2一端连接在一起输出所述第二电压信号，所述电阻R12另一端和所述电容C2另一端用于连接所述开关电源的输入地端。6.根据权利要求1所述掉电保持电路，其特征在于：所述防反灌驱动电路包括电阻R19和芯片IC5，所述芯片IC5包括四个端口，分别为正相输入端、输出端、供电端和接地端，所述芯片IC5的正相输入端输入的信号和输出端输出的信号高低电平相反，所述芯片IC5的正相输入端同时输入所述第二电压信号和所述第三电压信号，所述芯片IC5的输出端连接所述开关管Q2的栅极，所述芯片IC5的供电端用于输入供电电压，所述芯片IC5的接地端用于连接所述开关电源的输入地端，所述电阻R19连接在所述芯片IC5的输出端和所述芯片IC5的接地端之间。7.根据权利要求1所述掉电保持电路，其特征在于：所述电容放电驱动电路包括电阻R13、电阻R14、电容C3、芯片IC4和第二隔离稳压电路；所述第二隔离稳压电路包括四个端口，分别为输入正端口、输入负端口、输出正端口和输出负端口，所述第二隔离稳压电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑典清，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：