本发明涉及一种开关电源电路，尤其涉及一种提升输入电压范围的矿用开关电源的限压电路系统。
背景技术：
开关电源是矿用设备中即为重要的设备，矿用的开关电源一般有两部分组成，一部分是前级处理电路，用于对输入的交流电进行整流滤波处理，并且还进行防浪涌保护，前级处理电路输出的直流输入到反激式变换电路中进行稳压变换处理，然后提供给负载设备，但是，现有的矿用开关电源输入范围具有一定的限制，即：每一个矿用开关电源都有一个额定的输入电压范围，当超过这个电压范围该开关电源则不能使用，必须换成其他等级的电源，因此，采用现有的开关电源应用在矿井中，将增加使用成本，而且适应性差；而且，现有的煤矿井下的输入供电电压包含了127vac/220vac/380vac/660vac四个输入电压等级，当超过最高的660vac交流输入时，现有的矿用开关电源则不能使用，还需要使用其他的设备进行降压处理，更进一步增加使用成本，而且使用即为不便。
因此，亟需提出一种新的技术方案以解决上述技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种提升输入电压范围的矿用开关电源的限压电路系统，能够在现有的矿用开关电源的基础上，有效提升矿用开关电源的电压输入范围，而且即使输入高于额定电压的交流电，同样能够应用现有的矿用开关电源的反激式变换电路进行稳压变换处理，然后提供给负载，从而能够有效提高现有的矿用开关电源的适应性，降低使用成本，应用方便；而且能够有效保证整个矿用开关电源的系统稳定性。
本发明提供的一种提升输入电压范围的矿用开关电源的限压电路系统，包括限压处理电路、反馈电路、输出电路以及电源电路；
所述输出电路，其输入端与矿用开关电源的前级处理电路的输出端连接，其输出端vout与矿用开关电源的反激变换电路的反激变压器的初级绕组的一端连接；
所述反馈电路，其输入端与输出电路的输入端连接，输出端与限压处理电路的反馈信号输入端连接，用于检测前级处理电路输出的直流电vin的电压值并向限压处理电路输入电压检测信号；
所述限压处理电路，其控制端与输出电路连接，用于当直流电vin高于反激变换电路的额定电压时进行限压处理；
所述电源电路，用于向限压处理电路提供工作用电。
进一步，所述限压处理电路包括控制器u1、电阻r1、电阻r3、电阻r7、电阻r11、电阻r15、电阻r14、电阻r16、电阻r12、mos管q7、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、三极管q1、三极管q4以及三极管q5；
所述控制器u1的1引脚作为检测信号输入端与反馈回路的输出端连接，控制器u1的1引脚通过电容c4与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端接地，控制器u1的2引脚接地，控制器u1的4引脚与三极管q1的基极连接，三极管q1的发射极与电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端通过电容c1接地，控制器u1的4引脚通过电容c2接地，三极管q1的基极通过电阻r3与集电极连接，三极管q1的集电极通过电容c3接地，三极管q1的集电极还接基准电源；控制器u1的8引脚通过电容c3接地，控制器u1的7引脚接电源vcc；
控制器u1的6引脚与电阻r11的一端连接，电阻r11的另一端分别于三极管q4和三极管q5的基极连接，三极管q4的发射极和三极管q5的集电极连接，三极管q4的集电极与电源vcc连接，三极管q5的发射极接地，三极管q4的发射极通过电阻r15与mos管q7的栅极连接，mos管q7的源极通过电阻r14接地，mos管q7的源极通过电阻r16与栅极连接，mos管q7的漏极作为控制输出端与输出电路连接，mos管q7的源极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端与控制器u1的3引脚连接，控制器u1的3引脚还与电阻r1和电容c1之间的公共连接点连接，控制器u1的5引脚接地，控制器u1的3引脚通过电容c6接地，控制器u1的7引脚通过电容c5接地。
进一步，所述输出电路包括二极管d4、电感l1、电容c12、电容c8、瞬态二极管tvs1以及电感l2；
电感l2的一端与二极管d4的负极连接，电感l2与二极管d4之间的公共连接点作为输前级处理电路的输出端连接，二极管d4的正极与限压处理电路的控制端连接，电感l2的另一端作为输出电路的输出端vout+与反激变换电路的反激变压器的初级绕组的一端连接，电感l1的一端与二极管d4的正极连接，另一端作为输出电路的负输出端vout-，电感l2与二极管d4的公共连接点通过电容c12接负输出端vout-，电感l1和电容c12的公共连接点与瞬态二极管tvs1的负极连接，瞬态二极管tvs1的正极接负输出端vout-。
进一步，所述反馈电路包括稳压管zd3、电阻r20、电阻r19以及光耦u2；
所述稳压管zd3的负极作为反馈电路的输入端连接于电感l2和电容c12之间的公共连接点，稳压管zd3的正极与光耦u2的发光二极管的正极连接，光耦u2的发光二极管的负极通过电阻r20与接地；光耦u2的发光二极管的正极通过电阻r19与光耦u2的发光二极管的负极连接，光耦u2的光敏三极管的集电极作为反馈电路的输出端cb与控制器u1的1引脚连接，光耦u2的光敏三极管的发射极接地。
进一步，所述电源模块包括第一电源电路、第二电源电路以及第三电源电路，所述第一电源电路的输入端与前级处理电路的输出端连接，第一电源电路的输出端输出电源vcc；第二电源电路与电感l1耦合取电，第二电源电路的输出端输出电源vcc；第三电源电路通过与反激变换电路的反激变压器的初级绕组耦合取电，第三电源电路的输出端输出电源vcc；其中；第一电源电路用于对控制器u1开机供电；第二电源电路用于限压处理电路进行限压工作时对控制器u1供电；第三电源电路用于当前级处理电路输出直流电vin电压值在反激变换电路的额定电压范围之内时对控制器u1供电。
进一步，所述第二电源电路包括耦合电感l3、电阻r17、二极管d6、电容c11以及二极管d5；
第三电源电路包括耦合电感l4、电阻r18以及二极管d7；
耦合电感l3与电感l1耦合，耦合电感l3的一端接地，另一端与通过电阻r17与二极管d6的正极连接，二极管d6的负极通过电容c11接地，二极管d6的负极与二极管d5连接，二极管d5的负极作为第二和第三电源电路的输出端；
第三电源电路的耦合电感l4与反激变换电路的初级绕组耦合取电，耦合电感l4的一端接地，另一端通过电阻r18连接于二极管d7的正极，二极管d7的负极与二极管d5的正极连接，二极管d7通过电容c11接地。
进一步，所述第一电源电路包括电阻r4、电阻r9、电阻r5、电阻r2、电阻r21、电阻r6、电阻r8、电阻r10、电阻r13、电阻r23、电阻r21、mos管o3、稳压管zd1、稳压管zd2、稳压管zd4、二极管d2、二极管d3、二极管d1、二极管d8、mos管q8以及三极管q6；
所述电阻r4的一端作为第一电源电路的输入端与前级处理电路的输出端连接，电阻r4的另一端与mos管q3的漏极连接，mos管的源极通过电阻r9与二极管d2的正极连接，二极管d2的负极与二极管d3的正极连接，二极管d3的负极作为第一电源电路的输出端输出vcc；二极管d3的正极与稳压管zd2的负极连接，稳压管zd2的正极接地，二极管d3的正极通过电容c7接地；
电阻r5的一端与电阻r4和前级处理电路的输出端之间的公共连接点连接，另一端与mos管q3的栅极连接，稳压管zd1的负极与mos管q3的栅极连接，稳压管zd1的正极连接于mos管q3的漏极；
电阻r2的一端连接于电阻r4和电阻r5之间的公共连接点，电阻r2的另一端与基准源u3的参考极连接，基准源u3的阳极接地，基准源u3的参考极通过电容c9接地，基准源u3的参考极和电阻r2之间的公共连接点通过电阻r21接地，基准源u3的阴极与电阻r6连接，电阻r8的另一端通过电阻r8连接于二极管d1的正极，电阻r6和电阻r8之间的公共连接点与三极管q6的基极连接，三极管q6的集电极接地，三极管q6的发射极通过电阻r22与r8和二极管d1之间的公共连接点连接，二极管d1的负极与二极管d8的负极连接，二极管d8的正极与二极管d3和二极管d5的负极连接，二极管d3的正极与电阻r10的一端连接，电阻r10的另一端与三极管q2的集电极连接，三极管q2的发射极接地，三极管q2发射极通过电阻r3与基极连接，三极管q2的基极通过电阻r13与稳压管zd4的正极连接，稳压管zd4的负极与二极管d5的正极连接；其中，基准源u3为tl431精密稳压源；
电阻r5和mos管q3的栅极之间的公共连接点还与二极管d1和电阻r10之间的公共连接点连接。
本发明的有益效果：通过本发明，能够在现有的矿用开关电源的基础上，有效提升矿用开关电源的电压输入范围，而且即使输入高于额定电压的交流电，同样能够应用现有的矿用开关电源的反激式变换电路进行稳压变换处理，然后提供给负载，从而能够有效提高现有的矿用开关电源的适应性，降低使用成本，应用方便；而且能够有效保证整个矿用开关电源的系统稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
图1为本发明的电路原理图，如图所示：本发明提供的一种提升输入电压范围的矿用开关电源的限压电路系统，包括限压处理电路、反馈电路、输出电路以及电源电路；
所述输出电路，其输入端与矿用开关电源的前级处理电路的输出端连接，其输出端vout与矿用开关电源的反激变换电路的反激变压器t1的初级绕组的一端连接；
所述反馈电路，其输入端与输出电路的输入端连接，输出端与限压处理电路的反馈信号输入端连接，用于检测前级处理电路输出的直流电vin的电压值并向限压处理电路输入电压检测信号；
所述限压处理电路，其控制端与输出电路连接，用于当直流电vin高于反激变换电路的额定电压时进行限压处理；
所述电源电路，用于向限压处理电路提供工作用电；通过上述结构，能够在现有的矿用开关电源的基础上，有效提升矿用开关电源的电压输入范围，而且即使输入高于额定电压的交流电，同样能够应用现有的矿用开关电源的反激式变换电路进行稳压变换处理，然后提供给负载，从而能够有效提高现有的矿用开关电源的适应性，降低使用成本，应用方便；而且能够有效保证整个矿用开关电源的系统稳定性；其中，图1中t1即为反激式变换电路中的反激式变压器，反激式变换电路的具体电路结构采用现有的电路即可，属于现有技术，在此不加以赘述，因此，图1中仅仅画出了反激式变压器与输出电路之间的连接；前级处理电路同样为现有的电路结构，在此也不加以赘述。
本实施例中，所述限压处理电路包括控制器u1、电阻r1、电阻r3、电阻r7、电阻r11、电阻r15、电阻r14、电阻r16、电阻r12、mos管q7、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、三极管q1、三极管q4以及三极管q5；
所述控制器u1的1引脚作为检测信号输入端与反馈回路的输出端连接，控制器u1的1引脚通过电容c4与电阻r7的一端连接，电阻r7的另一端接地，控制器u1的2引脚接地，控制器u1的4引脚与三极管q1的基极连接，三极管q1的发射极与电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端通过电容c1接地，控制器u1的4引脚通过电容c2接地，三极管q1的基极通过电阻r3与集电极连接，三极管q1的集电极通过电容c3接地，三极管q1的集电极还接基准电源；控制器u1的8引脚通过电容c3接地，控制器u1的7引脚接电源vcc；
控制器u1的6引脚与电阻r11的一端连接，电阻r11的另一端分别于三极管q4和三极管q5的基极连接，三极管q4的发射极和三极管q5的集电极连接，三极管q4的集电极与电源vcc连接，三极管q5的发射极接地，三极管q4的发射极通过电阻r15与mos管q7的栅极连接，mos管q7的源极通过电阻r14接地，mos管q7的源极通过电阻r16与栅极连接，mos管q7的漏极作为控制输出端与输出电路连接，mos管q7的源极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端与控制器u1的3引脚连接，控制器u1的3引脚还与电阻r1和电容c1之间的公共连接点连接，控制器u1的5引脚接地，控制器u1的3引脚通过电容c6接地，控制器u1的7引脚通过电容c5接地；其中，反馈电路将采集到的电压信号输入到控制器u1中，控制器u1将vout+和vout-的差值与设定值比较，如超过设定值，则输出控制信号，控制mos管q7截止，如果vout+和vout-的差值没有超出设定电压范围时，则控制器u1控制mos管q7处于导通状态；由于控制器u1在调节mos管q7的占空比的过程中，为了防止mos管q7震荡引起的不稳定性，因此，采用三极管q1、电阻r1、电容c1以及电容c2组成的补偿电路进行斜坡补偿，从而有效提高整个电源系统的稳定性；控制器u1采用现有的pwm控制器，本实施例中采用uc2833控制芯片。
本实施例中，所述输出电路包括二极管d4、电感l1、电容c12、电容c8、瞬态二极管tvs1以及电感l2；
电感l2的一端与二极管d4的负极连接，电感l2与二极管d4之间的公共连接点作为输前级处理电路的输出端连接，二极管d4的正极与限压处理电路的控制端连接，电感l2的另一端作为输出电路的输出端vout+与反激变换电路的反激变压器的初级绕组的一端连接，电感l1的一端与二极管d4的正极连接，另一端作为输出电路的负输出端vout-，电感l2与二极管d4的公共连接点通过电容c12接负输出端vout-，电感l1和电容c12的公共连接点与瞬态二极管tvs1的负极连接，瞬态二极管tvs1的正极接负输出端vout-；通过上述结构，当前级处理电路输出的直流电vin的电压值为反激式变换电路额定电压范围时，即处于vout+和vout-之间的差值范围内时，则由输出电路将直流电vin直接输入到反激式变换电路中，输出电路进行相应的滤波处理；其中，输出电路的负输出端vout-连接于反激式变换电路的参考地。
本实施例中，所述反馈电路包括稳压管zd3、电阻r20、电阻r19以及光耦u2；
所述稳压管zd3的负极作为反馈电路的输入端连接于电感l2和电容c12之间的公共连接点，稳压管zd3的正极与光耦u2的发光二极管的正极连接，光耦u2的发光二极管的负极通过电阻r20与接地；光耦u2的发光二极管的正极通过电阻r19与光耦u2的发光二极管的负极连接，光耦u2的光敏三极管的集电极作为反馈电路的输出端cb与控制器u1的1引脚连接，光耦u2的光敏三极管的发射极接地，其中，光耦u3采用线性光耦，通过这种结构，能够对前级处理电路输出的直流电vin的电压值进行准确的采样，从而利于后续的降压变换处理。
本实施例中，所述电源模块包括第一电源电路、第二电源电路以及第三电源电路，所述第一电源电路的输入端与前级处理电路的输出端连接，第一电源电路的输出端输出电源vcc；第二电源电路与电感l1耦合取电，第二电源电路的输出端输出电源vcc；第三电源电路通过与反激变换电路的反激变压器的初级绕组耦合取电，第三电源电路的输出端输出电源vcc；其中；第一电源电路用于对控制器u1开机供电；第二电源电路用于限压处理电路进行限压工作时对控制器u1供电；第三电源电路用于当前级处理电路输出直流电vin电压值在反激变换电路的额定电压范围之内时对控制器u1供电，通过这种结构，使得控制器u1始终处于稳定的供电状态，确保整个电源系统稳定工作。
本实施例中，所述第二电源电路包括耦合电感l3、电阻r17、二极管d6、电容c11以及二极管d5；
第三电源电路包括耦合电感l4、电阻r18以及二极管d7；
耦合电感l3与电感l1耦合，耦合电感l3的一端接地，另一端与通过电阻r17与二极管d6的正极连接，二极管d6的负极通过电容c11接地，二极管d6的负极与二极管d5连接，二极管d5的负极作为第二和第三电源电路的输出端；
第三电源电路的耦合电感l4与反激变换电路的初级绕组耦合取电，耦合电感l4的一端接地，另一端通过电阻r18连接于二极管d7的正极，二极管d7的负极与二极管d5的正极连接，二极管d7通过电容c11接地，通过这种结构，能够使得整个矿用开关电源在不同状态下都能够对控制器u1进行供电，即在进行限压处理过程中，通过电感l1和l3之间的耦合取电，当输入电压为额定电压时，此时，输出电路仅仅处于滤波处理状态，则由电感l4和反击变压器的初级绕组之间的耦合进行供电。
本实施例中，所述第一电源电路包括电阻r4、电阻r9、电阻r5、电阻r2、电阻r21、电阻r6、电阻r8、电阻r10、电阻r13、电阻r23、电阻r21、mos管o3、稳压管zd1、稳压管zd2、稳压管zd4、二极管d2、二极管d3、二极管d1、二极管d8、mos管q8以及三极管q6；
所述电阻r4的一端作为第一电源电路的输入端与前级处理电路的输出端连接，电阻r4的另一端与mos管q3的漏极连接，mos管的源极通过电阻r9与二极管d2的正极连接，二极管d2的负极与二极管d3的正极连接，二极管d3的负极作为第一电源电路的输出端输出vcc；二极管d3的正极与稳压管zd2的负极连接，稳压管zd2的正极接地，二极管d3的正极通过电容c7接地；
电阻r5的一端与电阻r4和前级处理电路的输出端之间的公共连接点连接，另一端与mos管q3的栅极连接，稳压管zd1的负极与mos管q3的栅极连接，稳压管zd1的正极连接于mos管q3的漏极；
电阻r2的一端连接于电阻r4和电阻r5之间的公共连接点，电阻r2的另一端与基准源u3的参考极连接，基准源u3的阳极接地，基准源u3的参考极通过电容c9接地，基准源u3的参考极和电阻r2之间的公共连接点通过电阻r21接地，基准源u3的阴极与电阻r6连接，电阻r8的另一端通过电阻r8连接于二极管d1的正极，电阻r6和电阻r8之间的公共连接点与三极管q6的基极连接，三极管q6的集电极接地，三极管q6的发射极通过电阻r22与r8和二极管d1之间的公共连接点连接，二极管d1的负极与二极管d8的负极连接，二极管d8的正极与二极管d3和二极管d5的负极连接，二极管d3的正极与电阻r10的一端连接，电阻r10的另一端与三极管q2的集电极连接，三极管q2的发射极接地，三极管q2发射极通过电阻r3与基极连接，三极管q2的基极通过电阻r13与稳压管zd4的正极连接，稳压管zd4的负极与二极管d5的正极连接；其中，基准源u3为tl431精密稳压源；
电阻r5和mos管q3的栅极之间的公共连接点还与二极管d1和电阻r10之间的公共连接点连接；其中，电阻r2、电阻r21、电容c9、基准源u3、电阻r6、电阻r8、三极管q6组成过压保护电路，从而确保整个电源的稳定性；
电阻r10、电阻r13、电阻r23、稳压管zd4以及三极管q2组成关断电路，通过这种结构，当第二电源电路或者第三电源电路向控制器u1供电时，三极管q2导通，此时mos管q3的栅极电位被拉低从而截止，进而实现关断第一电源电路。
通过上述结构，能够在开机启动过程中为控制器u1提供稳定的工作用电，而且，当后续第二电源电路和第三电源电路处于工作状态时则第一电源电路被关断，能够起到良好的节能作用，而且能够提高整个电源的效率。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。