开关电源保护电路、控制方法、开关电源及电器设备与流程

1.本技术属于开关电源保护电路技术领域，具体涉及开关电源保护电路、控制方法、开关电源及电器设备。


背景技术：

2.开关电源广泛应用于电器设备，通常地，开关电源会内置过欠压保护电路，以当过压或者欠压时，过欠压保护电路发挥作用，进行过压或者欠压保护。
3.请参阅图1，图1是根据一实施例示出的相关技术中开关电源电路示意图，图1示出中，控制器u1的控制端与dc/dc转换电路连接，对dc/dc转换电路的通断进行控制。其中，dc表示直流，dc/dc转换电路用于将输入的a伏直流电转换为b伏直流电。控制器u1通过电压采样电路(图1中通过r1、r2和rcs形成)得到直流母线采样电压，当根据直流母线采样电压判断出过压或者欠压时，控制dc/dc转换电路断开。图1所示开关电源电路中，由于控制器u1的控制端与dc/dc转换电路连接，对于位于dc/dc转换电路输入侧的母线电容c1、以及dc/dc转换电路中的一些电子元件来说，若开关电源电路中直流母线是过压的，母线电容c1和dc/dc转换电路中的一些电子元件其实已接收到了过压直流电，过压直流电可能导致母线电容c1和dc/dc转换电路中的一些电子元件被击穿，进而导致开关电源自身损坏。


技术实现要素：

4.为此，本技术提供开关电源保护电路、控制方法、开关电源及电器设备，有助于帮助解决开关电源的保护电路与dc/dc转换电路连接情况下，若直流母线的直流电过压，存在有可能导致开关电源的母线电容和dc/dc转换电路中的一些电子元件被击穿的问题。
5.为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：
6.第一方面，本技术提供一种开关电源保护电路，包括：
7.电压采样电路模块、开关电路模块和控制器；
8.所述电压采样电路模块用于得到开关电源的直流母线的采样电压，并将所述采样电压发送至所述控制器，其中，所述采样电压能够表征所述直流母线的母线电压；
9.所述控制器的输出端与所述开关电路模块的信号输入端连接；
10.所述开关电路模块的母线电流通断控制侧一端连接所述直流母线，所述开关电路模块的母线电流通断控制侧另一端连接所述开关电源的母线电容和dc/dc转换电路，当所述开关电路模块的母线电流通断控制侧断开时，所述直流母线分别与所述母线电容和所述dc/dc转换电路之间形成断路，当所述开关电路模块的母线电流通断控制侧导通时，所述直流母线分别与所述母线电容和所述dc/dc转换电路之间形成通路。
11.进一步地，所述开关电路模块的母线电流通断控制侧常态为断开。
12.进一步地，所述开关电路模块包括：电子开关管和继电器；其中，所述电子开关管的驱动端作为所述开关电路模块的信号输入端，与所述控制器的输出端连接，所述电子开关管的通断侧与所述继电器的线圈侧连接；
13.所述继电器通断侧作为所述开关电路模块的母线电流通断控制侧，一端连接所述直流母线，另一端连接所述母线电容和所述dc/dc转换电路。
14.进一步地，所述电子开关管采用三极管或者mos管。
15.进一步地，所述开关电路模块还包括：
16.续流二极管和电容，所述续流二极管和所述电容分别与所述继电器的线圈侧并联。
17.进一步地，所述开关电路模块还包括：保护电阻，串接在所述控制器的输出端与所述开关电路模块的信号输入端之间。
18.进一步地，所述采样电路包括：两个分压电阻，两个所述分压电阻形成串联电路，所述串联电路一端与所述开关电源的直流母线连接，所述串联电路另一端接地，所述控制器的采样信号输入端连接至两个所述分压电阻之间的线路上。
19.进一步地，所述开关电源保护电路还包括：显示模块，与所述控制器连接。
20.第二方面，本技术提供一种开关电源保护电路控制方法，所述方法应用于第一方面任一项所述开关电源保护电路的控制器，所述方法包括：
21.接收电压采样电路模块发送的采样电压，其中，所述采样电压能够表征直流母线的母线电压；
22.根据所述采样电压判断所述母线电压是否超出预置正常电压区间范围的上限值，若超出，向开关电路模块发送第一控制信号，使所述开关电路模块的母线电流通断控制侧断开，以让所述直流母线分别与开关电源的母线电容和dc/dc转换电路之间形成断路。
23.进一步地，所述方法还包括：
24.当根据所述采样电压判断出所述母线电压处于所述正常电压区间范围时，向所述开关电路模块发送第二控制信号，使所述开关电路模块的母线电流通断控制侧导通，以让所述直流母线分别与开关电源的母线电容和dc/dc转换电路之间形成通路。
25.进一步地，所述方法还包括：
26.当根据所述采样电压判断出所述母线电压低于所述正常电压区间范围的下限值时，向所述开关电路模块发送所述第一控制信号，使所述开关电路模块的母线电流通断控制侧断开，以让所述直流母线分别与开关电源的母线电容和dc/dc转换电路之间形成断路。
27.进一步地，所述方法还包括：
28.在判断出所述母线电压未超出所述正常电压区间范围时，控制显示模块显示第一显示信息，所述第一显示信息用于指示所述开关电源的输入电压正常；
29.在判断出所述母线电压超出正常电压区间范围的上限时，控制显示模块显示第二显示信息，所述第二显示信息用于指示所述开关电源的输入电压过压；
30.在判断出所述母线电压超出正常电压区间范围的下限时，控制显示模块显示第三显示信息，所述第三显示信息用于指示所述开关电源的输入电压欠压。
31.第三方面，本技术提供一种开关电源，包括第一方面任一项所述的开关电源保护电路，以及，第二方面任一项所述的开关电源保护电路控制方法。
32.第四方面，本技术提供一种电器设备，包括第三方面所述的开关电源。
33.进一步地，所述电器设备包括空调。
34.本技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
35.通过本技术提供的开关电源保护电路，其开关电路模块被设置为：开关电路模块的母线电流通断控制侧一端连接直流母线，开关电路模块的母线电流通断控制侧另一端连接开关电源的母线电容和dc/dc转换电路，当开关电路模块的母线电流通断控制侧断开时，直流母线分别与母线电容和dc/dc转换电路之间形成断路，当开关电路模块的母线电流通断控制侧导通时，直流母线分别与母线电容和dc/dc转换电路之间形成通路。该设置下，控制器在根据采样电压判断出母线电压超出预置正常电压区间范围的上限值时，控制开关电路模块的母线电流通断控制侧断开，让开关电源的直流母线分别与母线电容和dc/dc转换电路之间形成断路，过压直流电不会输送给开关电源的母线电容和dc/dc转换电路，以此实现对开关电源的母线电容和dc/dc转换电路进行过压保护。
36.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
37.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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的附图。
38.图1是根据一实施例示出的相关技术中开关电源电路示意图；
39.图2是根据一示例性实施例示出的一种开关电源保护电路的示意图；
40.图3是根据一示例性实施例示出的一种开关电源保护电路控制方法的示意图；
41.图4是根据一示例性实施例示出的一种空调的框图示意图。
具体实施方式
42.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
43.请参阅图2，图2是根据一示例性实施例示出的一种开关电源保护电路的示意图，如图2所示，该开关电源保护电路21包括：
44.电压采样电路模块211、开关电路模块212和控制器213；
45.所述电压采样电路模块211用于得到开关电源的直流母线的采样电压，并将所述采样电压发送至所述控制器213，其中，所述采样电压能够表征所述直流母线的母线电压(图2中vin表示母线电压)；
46.所述控制器213的输出端与所述开关电路模块212的信号输入端连接；
47.所述开关电路模块212的母线电流通断控制侧一端连接所述直流母线，所述开关电路模块212的母线电流通断控制侧另一端连接所述开关电源的母线电容22和dc/dc转换电路23，当所述开关电路模块212的母线电流通断控制侧断开时，所述直流母线分别与所述母线电容22和所述dc/dc转换电路23之间形成断路，当所述开关电路模块212的母线电流通断控制侧导通时，所述直流母线分别与所述母线电容22和所述dc/dc转换电路23之间形成
通路。
48.具体的，本技术方案中，让开关电源2的母线电容22和dc/dc转换电路23通过开关电路模块212的母线电流通断控制侧连接至开关电源2的直流母线，并利用电压采样电路模块211对直流母线进行电压采样，采样电压与直流母线上的母线电压vin能成固定比例关系，因而，采样电压能够表征直流母线的母线电压vin，电压采样电路模块211将采样电压发送至控制器213，控制器213根据采样电压可以判断出母线电压vin是否超出预置正常电压区间范围的上限值，当判断出母线电压vin超出该正常电压区间范围的上限值时，说明电源输入过压，此情况下，触发控制器213控制开关电路模块212的母线电流通断控制侧断开，让开关电源2的直流母线分别与母线电容22和dc/dc转换电路23之间形成断路，过压直流电不会输送给开关电源2的母线电容22和dc/dc转换电路23，因而直流母线上发生的过压不会影响到母线电容22和dc/dc转换电路23，进而避免直流母线上发生过压可能导致开关电源2的母线电容22和dc/dc转换电路23的一些电子元件被击穿损坏，由此实现对开关电源2的母线电容22和dc/dc转换电路23进行过压保护。
49.请参照图2，在一个实施例中，所述开关电路模块212的母线电流通断控制侧常态为断开。
50.具体的，让开关电路模块212的母线电流通断控制侧常态为断开，这样，在开关电源2初始上电工作时，母线电容22和dc/dc转换电路23的初始状态是得不到直流母线的直流输入，通过判断直流母线的母线电压vin后，再决定是否让开关电路模块212的母线电流通断控制侧导通，即决定是否让母线电容22和dc/dc转换电路23得电，由此可以避免直流母线初始上电时刻母线电压vin过压，导致母线电容22和dc/dc转换电路23中一些元件过压击穿的问题发生。
51.请参照图2，在一个实施例中，所述开关电路模块212包括：电子开关管q和继电器ka；
52.其中，所述电子开关管q的驱动端作为所述开关电路模块212的信号输入端，与所述控制器213的输出端连接，所述电子开关管q的通断侧与所述继电器ka的线圈侧连接；
53.所述继电器ka通断侧作为所述开关电路模块212的母线电流通断控制侧，一端连接所述直流母线，另一端连接所述母线电容22和所述dc/dc转换电路23。
54.具体的，在实际应用中，电子开关管q可以采用三极管或者mos管，请参阅图2，图2中示出电子开关管q采用npn三极管。
55.以继电器ka的通断侧为常开为例，电子开关管q的通断侧与继电器ka的线圈侧形成串联电路，该串联电路一端接入12v直流电，另一端接地。控制器213向开关电路模块212发送第一控制信号(为低电平信号)，使电子开关管q的通断侧截止，即开关电路模块212的通断侧断开，由于电子开关管q的通断侧与继电器ka的线圈侧形成串联，在开关电路模块212的通断侧断开时，继电器ka的线圈侧处于失能状态，继电器ka的通断侧保持断开状态，由此，直流母线分别与母线电容22和dc/dc转换电路23之间形成断路。控制器213向开关电路模块212发送第二控制信号(为高电平信号)，使电子开关管q的通断侧导通，由于电子开关管q的通断侧与继电器ka的线圈侧形成串联，在开关电路模块212的通断侧导通时，继电器ka的线圈侧处于使能状态，让继电器ka的通断侧导通，使直流母线上的电源输入传导至母线电容22和dc/dc转换电路23，开关电源2正常工作。
56.请参照图2，在一个实施例中，所述开关电路模块212还包括：
57.续流二极管d1和电容c1，所述续流二极管d1和所述电容c1分别与所述继电器ka的线圈侧并联。
58.具体的，继电器ka的线圈是一个电感，继电器ka线圈得电后，进行储能，当电子开关管q截止时，线圈要释放电能，对电子开关管q形成冲击，而通过将续流二极管d1并接在继电器ka的线圈侧，在当电子开关管q截止，线圈释放电能时，通过续流二极管d1将线圈的电能吸收掉。电容c1分别与继电器ka的线圈侧并联，对线圈通断时的感生电动势进行滤波，防止线圈产生的感生电动势过高，而导致击穿与线圈连接的电子开关管q。
59.请参照图2，在一个实施例中，所述开关电路模块212还包括：保护电阻r1，串接在所述控制器213的输出端与所述开关电路模块212的信号输入端之间。
60.具体的，图2所示中，在npn三极管的基极通过保护电阻r1连接至控制器213的输出端，该保护电阻r1对npn三极管起到限流保护作用。
61.请参照图2，在一个实施例中，所述采样电路包括：两个分压电阻(r2和r3)，两个所述分压电阻(r2和r3)形成串联电路，所述串联电路一端与所述开关电源2的直流母线连接，所述串联电路另一端接地，所述控制器213的采样信号输入端连接至两个所述分压电阻之间的线路上。
62.具体的，相对于控制器213需求的采样输入电压来说，母线电压vin往往高于控制器213需求的采样输入电压，控制器213的采样信号输入端不能直接连接到直流母线，本技术采样电路通过利用串联的分压电阻(r2和r3)，将分压电阻串联形成的分压电压作为采样电压，分压电压与母线电压vin之间形成固定的比例关系，通过采样分压可以计算出母线电压vin。
63.请参阅图2，在一个实施例中，所述开关电源保护电路21还包括：显示模块214，与所述控制器213连接。
64.具体的，显示模块214可以采用但不限于oled显示模块。通过显示模块214显示保护电路的当前状态，给予用户直观提示，如在开关电路模块212的母线电流通断控制侧断开时，通过显示模块214显示具体工作状态，在开关电路模块212的母线电流通断控制侧断开时，方便用户精确了解当前是过压保护还是欠压保护。
65.请参阅图3，图3是根据一示例性实施例示出的一种开关电源保护电路控制方法的示意图，该方法应用于本技术提供的开关电源保护电路的控制器，该方法包括：
66.步骤s31、接收电压采样电路模块发送的采样电压，其中，所述采样电压能够表征直流母线的母线电压；
67.步骤s32、根据所述采样电压判断所述母线电压是否超出预置正常电压区间范围的上限值，若超出，向开关电路模块发送第一控制信号，使所述开关电路模块的母线电流通断控制侧断开，以让所述直流母线分别与开关电源的母线电容和dc/dc转换电路之间形成断路。
68.本技术开关电源保护电路的硬件方案中，开关电源2的母线电容22和dc/dc转换电路23通过开关电路模块212的母线电流通断控制侧连接至开关电源2的直流母线，该设置下，开关电路模块212的母线电流通断控制侧断开时，能让开关电源2的直流母线分别与母线电容22和dc/dc转换电路23之间形成断路，过压直流电不会输送给开关电源2的母线电容
22和dc/dc转换电路23，以此实现对开关电源2的母线电容22和dc/dc转换电路23进行过压保护。
69.基于本技术开关电源保护电路的硬件方案，本技术的上述控制方法，控制器利用电压采样电路模块211对直流母线进行电压采样，采样电压与直流母线上的母线电压vin能成固定比例关系，因而，采样电压能够表征直流母线的母线电压vin，电压采样电路模块211将采样电压发送至控制器213，控制器213根据采样电压可以判断出母线电压vin是否超出预置正常电压区间范围的上限值，当判断出母线电压vin超出该正常电压区间范围的上限值时，说明电源输入过压，此情况下，控制器213通过向开关电路模块212发送第一控制信号，该第一控制信号用于控制开关电路模块212的母线电流通断控制侧断开，让开关电源2的直流母线分别与母线电容22和dc/dc转换电路23之间形成断路，过压直流电不会输送给开关电源2的母线电容22和dc/dc转换电路23，因而直流母线上发生的过压不会影响到母线电容22和dc/dc转换电路23，进而避免直流母线上发生过压可能导致开关电源2的母线电容22和dc/dc转换电路23的一些电子元件被击穿损坏，由此实现对开关电源2的母线电容22和dc/dc转换电路23进行过压保护。
70.进一步地，在一个实施例中，所述方法还包括：
71.当根据所述采样电压判断出所述母线电压处于所述正常电压区间范围时，向所述开关电路模块发送第二控制信号，使所述开关电路模块的母线电流通断控制侧导通，以让所述直流母线分别与开关电源的母线电容和dc/dc转换电路之间形成通路。
72.具体的，控制器213根据采样电压，若判断出母线电压vin处于所述正常电压区间范围，则表明直流母线上的母线电压vin是电器设备能正常工作的电压，该情况下，控制器213向开关电路模块212发送第二控制信号，该第二控制信号用于控制开关电路模块212的母线电流通断控制侧导通，让开关电源2的直流母线分别与母线电容22和dc/dc转换电路23之间形成通路，直流母线上的电源输入传导至母线电容22和dc/dc转换电路23，开关电源2正常工作。
73.进一步地，在一个实施例中，所述方法还包括：
74.当根据所述采样电压判断出所述母线电压低于所述正常电压区间范围的下限值时，向所述开关电路模块发送所述第一控制信号，使所述开关电路模块的母线电流通断控制侧断开，以让所述直流母线分别与开关电源的母线电容和dc/dc转换电路之间形成断路。
75.具体的，控制器213根据采样电压，若判断出母线电压vin超出该正常电压区间范围的下限值，则表明直流母线上的母线电压vin是欠压的，此情况下，控制器213同样向开关电路模块212发送第一控制信号，通过该第一控制信号控制开关电路模块212的母线电流通断控制侧断开，让开关电源2的直流母线分别与母线电容22和dc/dc转换电路23之间形成断路，实现欠压保护。
76.进一步地，在一个实施例中，所述方法还包括：
77.在判断出所述母线电压未超出所述正常电压区间范围时，控制显示模块显示第一显示信息，所述第一显示信息用于指示所述开关电源的输入电压正常；
78.在判断出所述母线电压超出正常电压区间范围的上限时，控制显示模块显示第二显示信息，所述第二显示信息用于指示所述开关电源的输入电压过压；
79.在判断出所述母线电压超出正常电压区间范围的下限时，控制显示模块显示第三
显示信息，所述第三显示信息用于指示所述开关电源的输入电压欠压。
80.通过显示模块214显示保护电路的当前状态，给予用户直观提示，如在开关电路模块212的母线电流通断控制侧断开时，对于用户来说，在没有显示提示功能的情况下，用户只知道开关电源不工作了，但并不知道是过压导致不工作了，还是欠压导致不工作了，利用上述方案，通过显示模块214显示具体工作状态，在开关电路模块212的母线电流通断控制侧断开时，方便用户精确了解当前是过压保护还是欠压保护。
81.请参阅图2，本技术提供还一种开关电源2，包括上述本技术提供的开关电源保护电路21，以及上述本技术提供的开关电源保护电路控制方法。
82.对于本技术提供的保护电路的开关电源2以及对应的相关控制方法，在上述相关实施例中已经进行了相关说明，请予以参考，在此不做赘述。
83.请参阅图4，图4是根据一示例性实施例示出的一种电器设备的框图示意图。该电器设备4包括如上述所述的开关电源2。
84.在实际应用中，该电器设备4包括但不限于空调、冰箱等使用开关电源的电器设备。
85.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
86.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。
87.应该理解，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件；当一个元件被称为“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，此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接；使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
88.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
89.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
90.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
91.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模
块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
92.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
93.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技术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。
94.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。