带输出过压保护的开关电源的制作方法

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种带输出过压保护的开关电源。

背景技术：

因节能、环保、高效等优点，开关电源已广泛应用于各种电器产品。例如，充电器也是一种开关电源，通常用于为电子设备或储电设备等负载充电。

由于不同的开关电源的输出电压范围存在差异，经常出现用户将负载设备误接到不匹配的开关电源的情况，当负载设备的输入端电压大于开关电源的输出电压时，即开关电源出现输出过压情况时，过高的负载电压将损坏开关电源。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种带输出过压保护的开关电源，能够保护开关电源不被过压损坏，从而延长开关电源的寿命，提升开关电源的电气安全性。

一种带输出过压保护的开关电源，其包括一种带输出过压保护的开关电源，其特征在于，包括：输入整流滤波电路、电源管理电路、变压器电路及输出电路，所述变压器电路包括初级绕组、次级绕组及辅助绕组，所述输出电路包括整流滤波子电路及过压保护子电路；

所述输入整流滤波电路的输入端用于接入市电，所述输入整流滤波电路的第一输出端连接所述初级绕组第一端，所述输入整流滤波电路的第二输出端连接所述电源管理电路的第一输入端；

所述电源管理电路的第二输入端连接所述辅助绕组第一端，所述电源管理电路的输出端连接所述初级绕组第二端，所述次级绕组第一端连接所述整流滤波子电路的输入端，所述次级绕组第二端和所述辅助绕组第二端分别用于接地；

所述过压保护子电路包括三极管Q2、MOS管Q3、比较器U1、并联的电阻R03和电容C02、并联的电解电容EC02和稳压管D03、电阻R04、电阻R05、电阻R06及电阻R08，所述比较器U1的同相输入端通过所述电阻R05连接所述MOS管Q3的源极，所述比较器U1的同相输入端还连接所述并联的电阻R03和电容C02的第一端，所述比较器U1的反相输入端通过所述电阻R04连接所述整流滤波子电路的输出端，所述比较器U1的反相输入端还分别连接所述电解电容EC02的正极和所述稳压管D03的阴极，所述电解电容EC02的负极、所述稳压管D03的阳极、以及所述并联的电阻R03和电容C02的第二端分别用于接地，所述比较器U1的输出端连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极用于接地，所述三极管Q2的集电极连接所述MOS管Q3的栅极，所述三极管Q2的发射极用于接地，所述三极管Q2的集电极还通过所述电阻R08和所述电阻R06连接所述MOS管Q3的漏极，所述电阻R08和所述电阻R06的连接节点连接所述整流滤波子电路的输出端。

在其中一个实施例中，所述输出电路还包括稳压子电路，所述稳压子电路包括光电耦合器U2、稳压源U3、电容C6、电阻R21、电阻R22、电阻R24、并联的电阻R25和电阻R26；

所述光电耦合器U2的第一输入端通过所述电阻R21连接所述整流滤波子电路的输出端，所述光电耦合器U2的第二输入端连接所述稳压源U3的电源端，所述光电耦合器U2的第二输入端还顺序通过串联的所述电容C6和所述电阻R24连接所述整流滤波子电路的输出端，所述光电耦合器U2的第一输出端连接所述电源管理电路的第三输入端，所述光电耦合器U2的第二输出端用于接地；

所述稳压源U3的参考电压输出端连接所述电容C6和所述电阻R24的串联节点，所述稳压源U3的参考电压输出端还连接所述并联的电阻R25和电阻R26的一端，所述并联的电阻R25和电阻R26的另一端和所述稳压源U3的接地端分别用于接地。

在其中一个实施例中，所述稳压子电路包括还包括串联的电阻R23和电容C7，所述串联的电阻R23和电容C7一端连接所述稳压源U3的电源端，所述串联的电阻R23和电容C7另一端连接所述稳压源U3的参考电压输出端。

在其中一个实施例中，所述整流滤波子电路包括二极管D02、串联的电阻R01和电容C01、以及并联的电解电容EC01和电解电容EC03，其中：

所述二极管D02的阳极连接所述次级绕组第一端，所述二极管D02的阴极作为所述整流滤波子电路的输出端，分别连接所述电解电容EC01的正极和所述电解电容EC03的正极，所述电解电容EC01的负极和所述电解电容EC03的负极分别用于接地；

所述二极管D02与所述串联的电阻R01和电容C01并联。

在其中一个实施例中，所述变压器电路还包括电容C1、二极管D1及电阻R13至电阻R18；

所述电阻R13与所述电阻R14并联，该并联电路一端通过所述电容C1连接所述输入整流滤波电路的第一输出端，该并联电路另一端连接所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极连接所述初级绕组第二端；

所述电阻R17与所述电阻R15串联，所述电阻R18与所述电阻R16串联，并且，所述电阻R17与所述电阻R18并联，所述电阻R15与所述电阻R16并联，所述电阻R17与所述电阻R18的并联节点连接所述初级绕组第一端，所述电阻R15与所述电阻R16的并联节点连接所述二极管D1的阴极。

在其中一个实施例中，所述输入整流滤波电路包括顺序连接的一级滤波子电路、二级滤波子电路和整流桥BD1，其中所述一级滤波子电路的输入端用于接入市电，所述一级滤波子电路的第一输出端分别连接所述辅助绕组第一端及所述二级滤波子电路的第一输入端，所述一级滤波子电路的第二输出端作为所述输入整流滤波电路的第二输出端，分别连接所述电源管理电路的第一输入端和所述二级滤波子电路的第二输入端；所述整流桥BD1的第一输出端作为所述输入整流滤波电路的第一输出端连接所述初级绕组第一端，所述整流桥BD1的第二输出端用于接地。

在其中一个实施例中，所述一级滤波子电路包括共模电感LF1、压敏电阻MOV1和电容CX1；

所述共模电感LF1的第一输入端用于连接火线，所述共模电感LF1的第一输入端用于连接零线，所述共模电感LF1的第一输出端连接所述二级滤波子电路的第一输入端，所述共模电感LF1的第二输出端连接所述二级滤波子电路的第二输入端；

所述压敏电阻MOV1的两端分别连接所述共模电感LF1的第一输出端和所述共模电感LF1的第二输出端；

所述电容CX1的两端分别连接所述压敏电阻MOV1的两端，所述电容CX1的两端分别作为所述一级滤波子电路的第一输出端和所述一级滤波子电路的第二输出端。

在其中一个实施例中，所述一级滤波子电路还包括串联的保险丝F2及热敏电阻NTC1，所述共模电感LF1的第一输出端顺序通过所述保险丝F2及所述热敏电阻NTC1分别连接所述电容CX1的一端和所述二级滤波子电路的第一输入端。

在其中一个实施例中，所述开关电源还包括保险丝F1，所述共模电感LF1的第一输入端用于通过所述保险丝F1连接火线。

在其中一个实施例中，所述二级滤波子电路包括共模电感LF2，所述共模电感LF2的第一输入端连接所述一级滤波子电路的第一输出端，所述共模电感LF2的第二输入端连接所述一级滤波子电路的第二输出端，所述共模电感LF2的第一输出端连接所述整流桥的第一输入端，所述共模电感LF2的第二输出端连接所述整流桥的第二输入端。

上述带输出过压保护的开关电源，能够在开关电源被误接到电压更高的负载设备时，自动断开与负载设备之间的连接，以保护开关电源不被过压损坏，从而延长开关电源的寿命，提升开关电源的电气安全性。而且上述开关电源的电路结构简单、成本较低、易于实现，具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本实用新型一实施例的带输出过压保护的开关电源的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的带输出过压保护的开关电源的结构示意图；

图3为本实用新型又一实施例的带输出过压保护的开关电源的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的带输出过压保护的开关电源的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图描述根据本实用新型实施例的带输出过压保护的开关电源。例如，本实用新型一实施例的带输出过压保护的开关电源10，包括：输入整流滤波电路、电源管理电路、变压器电路及输出电路，变压器电路包括初级绕组、次级绕组及辅助绕组，输出电路包括整流滤波子电路及输出过压保护子电路；输入整流滤波电路的输入端用于接入市电，输入整流滤波电路的第一输出端连接初级绕组第一端，输入整流滤波电路的第二输出端连接电源管理电路的第一输入端；电源管理电路的第二输入端连接辅助绕组第一端，电源管理电路的输出端连接初级绕组第二端，次级绕组第一端连接整流滤波子电路的输入端，次级绕组第二端和辅助绕组第二端分别用于接地。

其中，过压保护子电路包括三极管Q2、MOS管Q3、比较器U1、并联的电阻R03和电容C02、并联的电解电容EC02和稳压管D03、电阻R04、电阻R05、电阻R06及电阻R08，比较器U1的同相输入端通过电阻R05连接MOS管Q3的源极，比较器U1的同相输入端还连接并联的电阻R03和电容C02的第一端，比较器U1的反相输入端通过电阻R04连接整流滤波子电路的输出端，比较器U1的反相输入端还分别连接电解电容EC02的正极和稳压管D03的阴极，电解电容EC02的负极、稳压管D03的阳极、以及并联的电阻R03和电容C02的第二端分别用于接地，比较器U1的输出端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极用于接地，三极管Q2的集电极连接MOS管Q3的栅极，三极管Q2的发射极用于接地，三极管Q2的集电极还通过电阻R08和电阻R06连接MOS管Q3的漏极，电阻R08和电阻R06的连接节点连接整流滤波子电路的输出端。

例如，如图1所示，一实施例的带输出过压保护的开关电源10，包括：输入整流滤波电路11、电源管理电路12、变压器电路13及输出电路14，变压器电路包括初级绕组、次级绕组及辅助绕组，输出电路14包括整流滤波子电路141及输出过压保护子电路142；所述输入整流滤波电路的输入端用于接入市电，所述输入整流滤波电路的第一输出端连接所述初级绕组第一端，所述输入整流滤波电路的第二输出端连接所述电源管理电路的第一输入端；所述电源管理电路的第二输入端连接所述辅助绕组第一端，所述电源管理电路的输出端连接所述初级绕组第二端，所述次级绕组第一端连接所述整流滤波子电路的输入端，所述次级绕组第二端和所述辅助绕组第二端分别用于接地；其中，输入整流滤波电路和滤波整流子电路还分别包括用于接地的接地端。

所述过压保护子电路包括三极管Q2、MOS管Q3、比较器U1、并联的电阻R03和电容C02、电解电容EC02、稳压管D03、电阻R04、电阻R05、电阻R06及电阻R08，其中，电解电容EC02和稳压管D03并联，所述比较器U1的同相输入端通过所述电阻R05连接所述MOS管Q3的源极，所述比较器U1的同相输入端还连接所述并联的电阻R03和电容C02的第一端，所述比较器U1的反相输入端通过所述电阻R04连接所述整流滤波子电路的输出端，所述比较器U1的反相输入端还分别连接所述电解电容EC02的正极和所述稳压管D03的阴极，所述电解电容EC02的负极、所述稳压管D03的阳极、以及所述并联的电阻R03和电容C02的第二端分别用于接地，所述比较器U1的输出端连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极用于接地，所述三极管Q2的集电极连接所述MOS管Q3的栅极，所述三极管Q2的发射极用于接地，所述三极管Q2的集电极还通过所述电阻R08和所述电阻R06连接所述MOS管Q3的漏极，所述电阻R08和所述电阻R06的连接节点连接所述整流滤波子电路的输出端。

其中，比较器U1由整流滤波子电路的输出电压经过电阻分压后供电。例如，整流滤波子电路的输出端还连接一电阻R07的第一端，电阻R07的第二端连接比较器U1的电源输入端。

其中，比较器U1通过电阻R05对开关电源的输出电压(即负载电压)Vout进行采样，将负载电压Vout与整流滤波子电路的输出电压V+进行比较，当输出电压Vout不大于整流滤波子电路的输出电压V+时，比较器U1输出低电平，三极管Q2关断，MOS管Q3导通，开关电源正常输出。当开关电源的输出电压Vout大于整流滤波子电路的输出电压V+时，比较器U1输出高电平，三极管Q2导通，拉低MOS管的栅极电压，使得MOS管截止，开关电源与负载断开连接，保证开关电源不被过压损坏。其中，稳压管D03用于提供比较器U1的基准电压，来确保MOS管Q3的实时打开，从而确保开关电源不至于过压失效。

上述带输出过压保护的开关电源，能够在开关电源被误接到电压更高的负载设备时，自动断开与负载设备之间的连接，以保护开关电源不被过压损坏，从而延长开关电源的寿命，提升开关电源的电气安全性。而且上述开关电源的电路结构简单、成本较低、易于实现，具有较强的实用性。

在其中一个实施例中，为了减小输出信号的噪声，如图4所示，输出过压保护子电路还包括电解电容EC05，其中电解电容EC05的正极连接输出过压保护子电路的输出端，即整个开关电源的输出端；电解电容EC05的负极用于接地。

在其中一个实施例中，输出电路还包括稳压子电路，如图2所示，稳压子电路包括光电耦合器U2、稳压源U3、电容C6、电阻R21、电阻R22、电阻R24、并联的电阻R25和电阻R26；其中光电耦合器U2的第一输入端通过电阻R21连接整流滤波子电路的输出端，光电耦合器U2的第二输入端连接稳压源U3的电源端，光电耦合器U2的第二输入端还顺序通过串联的电容C6和电阻R24连接整流滤波子电路的输出端，光电耦合器U2的第一输出端连接电源管理电路的第三输入端，光电耦合器U2的第二输出端用于接地；稳压源U3的参考电压输出端连接电容C6和电阻R24的串联节点，稳压源U3的参考电压输出端还连接并联的电阻R25和电阻R26的一端，并联的电阻R25和电阻R26的另一端和稳压源U3的接地端分别用于接地。例如，电源管理电路的第三输入端为电源芯片U1的反馈引脚，即FB引脚。

作为一种实施方式，如图4所示，稳压子电路还包括并联的二极管D04和电解电容EC04，二极管D04的阴极和电解电容EC04的正极分别连接整流滤波子电路的输出端，例如，二极管D04的阴极和电解电容EC04的正极分别通过电阻R07连接整流滤波子电路的输出端。二极管D04的阳极和电解电容EC04的负极分别用于接地。通过并联的二极管D04和电解电容EC04，进一步加强滤波效果和稳压效果。

作为一种实施方式，如图4所示，稳压子电路还包括串联的电阻R23和电容C7，其中该串联的电阻R23和电容C7两端分别连接光耦合器U3的电源端和参考电压输出端。

在其中一个实施例中，如图3所示，输入整流滤波电路包括顺序连接的一级滤波子电路111、二级滤波子电路112和整流桥BD1，其中一级滤波子电路的输入端用于接入市电，一级滤波子电路的第一输出端分别连接辅助绕组第一端及二级滤波子电路的第一输入端，一级滤波子电路的第二输出端作为输入整流滤波电路的第二输出端，分别连接电源管理电路的第一输入端和二级滤波子电路的第二输入端；整流桥BD1的第一输出端作为输入整流滤波电路的第一输出端连接初级绕组第一端，整流桥BD1的第二输出端用于接地。

例如，一级滤波子电路包括共模电感LF1、压敏电阻MOV1和电容CX1；共模电感LF1的第一输入端用于连接火线，共模电感LF1的第一输入端用于连接零线，共模电感LF1的第一输出端连接二级滤波子电路的第一输入端，共模电感LF1的第二输出端连接二级滤波子电路的第二输入端；压敏电阻MOV1的两端分别连接共模电感LF1的第一输出端和共模电感LF1的第二输出端；电容CX1的两端分别连接压敏电阻MOV1的两端，电容CX1的两端分别作为一级滤波子电路的第一输出端和一级滤波子电路的第二输出端。

其中，为了进一步提升开关电源的安全性，如图4所示，一级滤波子电路还包括串联的保险丝F2及热敏电阻NTC1，共模电感LF1的第一输出端顺序通过保险丝F2及热敏电阻NTC1分别连接电容CX1的一端和二级滤波子电路的第一输入端，即，串联的保险丝F2及热敏电阻NTC1设置于压敏电阻MOV1和电容CX1之间。

其中，为了进一步提升开关电源的安全性，如图4所示，开关电源还包括保险丝F1，共模电感LF1的第一输入端用于通过保险丝F1连接火线。

例如，如图4所示，二级滤波子电路包括共模电感LF2，共模电感LF2的第一输入端连接一级滤波子电路的第一输出端，共模电感LF2的第二输入端连接一级滤波子电路的第二输出端，共模电感LF2的第一输出端连接整流桥的第一输入端，共模电感LF2的第二输出端连接整流桥的第二输入端。

在其中一个实施例中，如图4所示，电源管理电路包括电源芯片U1、芯片供电子电路121、并联电阻阵列、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R3、电阻R6、电阻R7及开关管Q1；芯片供电子电路的第一输入端连接一级滤波子电路的第二输出端，芯片供电子电路的第二输入端连接辅助绕组第一端，芯片供电子电路的输出端连接电源芯片U1的VDD引脚，电源芯片U1的GATE引脚通过电阻R3连接开关管Q1的栅极，电源芯片U1的SENSE引脚连接电容C3第一端，电源芯片U1的SENSE引脚还通过电阻R7连接并联电阻阵列的第一端，并联电阻阵列的第二端和电容C3第二端分别用于接地，电源芯片U1的PRT引脚通过电阻R1分别连接输入整流滤波电路的输入端和辅助绕组第一端，电源芯片U1的PRT引脚还用于通过电阻R33接地，电源芯片U1的FB引脚用于通过电阻C4接地，电源芯片U1的GND引脚用于接地；开关管Q1的漏极连接初级绕组第二端，开关管Q1的源极连接并联电阻阵列的第一端，电阻R6的两端分别连接开关管Q1的栅极和源极。例如，如图4所示，并联电阻阵列包括顺序并联的电阻R8至电阻R12，例如，电阻R8至电阻R11相同设置。

在其中一个实施例中，如图4所示，电源管理电路还包括串联的电阻R5和二极管D4，二极管D4的阴极通过电阻R5连接电源芯片U1的VDD引脚，二极管D4的阳极连接开关管Q1的栅极。

其中，芯片供电子电路121的具体电路结构、电源管理电路的其他元件及其连接关系，可参阅图4，此处不再赘述。

在其中一个实施例中，如图4所示，整流滤波子电路包括二极管D02、串联的电阻R01和电容C01、以及并联的电解电容EC01和电解电容EC03，其中二极管D02的阳极连接次级绕组第一端，二极管D02的阴极作为整流滤波子电路的输出端，分别连接电解电容EC01的正极和电解电容EC03的正极，电解电容EC01的负极和电解电容EC03的负极分别用于接地；二极管D02与串联的电阻R01和电容C01并联。例如，二极管D02由两个同向并联的二极管组成。其中二极管D02用于输出整流，电阻R01和电容C01构成一RC滤波回路，对变压器二次侧输出的信号进行滤波。

在其中一个实施例中，如图4所示，变压器电路还包括电容C1、二极管D1及电阻R13至电阻R18；电阻R13与电阻R14并联，该并联电路一端通过电容C1连接输入整流滤波电路的第一输出端，该并联电路另一端连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接初级绕组第二端；电阻R17与电阻R15串联，电阻R18与电阻R16串联，并且，电阻R17与电阻R18并联，电阻R15与电阻R16并联，电阻R17与电阻R18的并联节点连接初级绕组第一端，电阻R15与电阻R16的并联节点连接二极管D1的阴极。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。