CN108336716A - 一种供电模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种供电模块，用于控制保护电路的开通和关断，包括充电电路和控制电路，充电电路采样输入电压Vin，输出采样电压给控制电路的第一输入端，控制电路的第二输入端连接保护电路的供电电压Vcc，控制电路的输出端连接保护电路的供电输入端；控制电路设有阀值电压，当采样电压小于阀值电压时，控制电路关断，所述的保护电路不工作；当采样电压大于阀值电压时，控制电路导通，供电电压Vcc通过控制电路给保护电路供电，所述的保护电路启动工作。本发明可以有效解决电源模块产品启动时误触发欠压保护功能，电路简单，只需几个常用器件，成本低，调试灵活方便，可调节保护功能的延时启动时间。
Description
技术领域
本发明涉及具有保护电路的电源领域，尤其是一种欠压保护电路的供电模块。
背景技术
在如今的开关电源产中，产品各种保护功能能够让产品应用于各种环境中，并能保证产品的可靠性，输入欠压保护是其中一种保护功能。但是由于开关电源产品应用环境广泛，所以此类保护功能要求在较大温差范围内仍具备稳定一致的特性，以保证产品能正常启动和长期工作中发挥作用。尤其是在低温环境下，目前大多数ACDC开关电源产品的欠压保护电路的电压采样都是输入电解电容的两端，但由于低温环境，就导致产品器件的电学特性参数产生较大差异，如电解电容容值和ESR等，输入电容的容值变小，而在产品启动瞬间，器件的电气特性未及时恢复，若产品在此状态启动，就会导致输入电容两端的电压过低，触发欠压保护功能，进而导致产品进入欠压保护模式而无法正常启动，出现输出电压打嗝等现象，以至于产品后端设备发生故障，造成较大的损失。
目前开关电源的较为传统输入欠压保护模式如图1。产品一上电，产品工作，欠压保护采样电路采样输入电压，采样电路输出信号给欠压保护控制电路，欠压保护控制电路产生开关信号，以控制主控IC的工作状态，实现产品输入欠压保护功能。产品一上电工作，输出电压建立，Vcc有电压，那欠压保护电路开始工作，电容容值小，同时输出电压建立，导致电容两端电压被拉低，产品进入欠压保护模式，IC不工作，输出电压关断，产品无法正常启动。所以产品不同地区和季节和最低输入电压的负载的差异巨大，将导致产品在启动过程将工作不稳定。现需一种产品在低温启动时不进入欠压保护模式，同时后续欠压保护功能仍可继续工作的方案，以保证产品的可靠性。
发明内容
本发明提供了一种供电模块，用于控制保护电路的开通和关断，特别是欠压保护电路的开通和关断，尤其在高寒地区时区的开关电源中应用，效果更为明显。本发明的供电模块电路简单，电路小型化。以解决现有低温下产品启动误进入欠压保护导致启动不良问题。图2为本发明应用的框图。本发明所述的一种供电模块，包括：充电电路和控制电路，如图3所示。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的，一种供电模块，用于控制保护电路的开通和关断，包括充电电路和控制电路；
充电电路采样输入电压Vin，输出采样电压给控制电路的第一输入端，控制电路的第二输入端连接保护电路的供电电压Vcc，控制电路的输出端连接保护电路的供电输入端；
控制电路设有阀值电压，当采样电压小于阀值电压时，控制电路关断，所述的保护电路不工作；当采样电压大于阀值电压时，控制电路导通，供电电压Vcc通过控制电路给保护电路供电，所述的保护电路启动工作。
优选的，所述的保护电路为欠压保护电路。
优选的，所述的充电电路包括电阻R1和电容C1，所述电阻R1一端连接输入电压Vin，所述电阻R1另一端连接所述电容C1的一端，并且连接点作为充电电路的输出端输出采样电压，所述电容C1的另一端连接地。
优选的，所述的充电电路还包括稳压二极管Z1，所述的稳压二极管Z1的负极连接电阻 R1与电容C1的连接点，所述稳压二极管的阳极连接地。
优选的，所述的控制电路包括控制芯片U1，所述控制芯片U1的参考脚连接供电电路输出的采样电压，所述控制芯片U1的供电引脚连接供电电压Vcc，所述控制芯片U1的输出引脚给欠压保护电路供电。
优选的，所述的控制芯片U1为基准稳压源TL431；所述的基准稳压源TL431的参考脚连接供电电路输出的采样电压，所述的基准稳压源TL431的阴极连接供电电压Vcc，所述的基准稳压源TL431的阳极给欠压保护电路供电。
优选的，所述的控制电路还包括稳压二极管Z2，所述稳压二极管Z2的阳极连接控制芯片U1的参考脚，所述稳压二极管Z2的阴极连接供电电路输出的采用电压。
优选的，所述的稳压二极管Z1的击穿电压大于稳压二极管Z2的击穿电压大于阀值电压。
当较低温度下，产品启动时，输入电容两端的电压给所述充电回路的C1充电，输入欠压保护功能并未开始工作，经过一定的充电时间后，当C1的电压大于控制电路的阈值电压时，控制电路导通，Vcc电压给所述输入欠压保护比较模块供电，输入欠压保护电路工作，充电时间由R1和C1决定。经过充电时间，输入电容已暖机，容值已经上升，电容两端电压已经高于欠压保护点，不触发欠压保护，产品启动正常。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本方案提供现有输入欠压保护电路的新型供电电路。
2)本方案简单，器件数量少，易于设计，便于调试，成本低。
3)本发明可控制产品的保护功能的延时启动时间，满足不同地域，不同时区的应用。
4)本发明供电电路不影响保护功能的可靠性。
附图说明
图1为现有输入欠压保护电路的原理框图；
图2为本发明的供电模块在输入欠压保护电路中应用的原理框图；
图3为本发明的供电模块的原理框图；
图4为本发明的供电模块第一实实例的电路原理图；
图5为本发明的供电模块第二实实例的电路原理图；
图6为本发明的供电模块第三实施例的电路原理图。
具体实施方式
第一实施例
如图4所示，为本发明的供电模块的电路原理图。一种供电模块，包括充电电路和控制电路，其中充电电路包括电阻R1和电容C1，控制电路包括控制芯片U1。
所述R1一端连接输入电压Vin，所述R1另一端连接所述C1的一端和控制芯片U1的参考脚，此点作为一个公共节点，所述C1的另一端连接地，所述控制芯片U1的阴极连接供电电压Vcc，所述控制芯片U1的阳极连接所述欠压保护电路，给所述欠压保护电路供电。
工作原理为：处于低温环境下，产品上电启动，输入电压Vin通过R1给C1充电，输出电压建立，同时供电电压Vcc开始有电压，但是由于C1电压未充到控制芯片U1的阈值电压，此时U1处于截止状态，供电电压Vcc无法通过U1给欠压保护电路供电，欠压保护电路无法工作，所以输入电压Vin虽拉低处于欠压保护点，但由于欠压保护电路无法工作，产品持续工作，输入电压Vin继续给C1充电，当C1电压充到控制芯片U1的阈值电压，控制芯片U1 导通。Vcc电压开始通过控制芯片U1给欠压保护电路供电，欠压保护电路启动工作，此时输入电容的容值已经上升，电压值升高并且稳定，已不处于输入欠压保护点，产品没有在产品启动的阶段因为启动电压不足而误进入欠压保护模式，产品正常工作。
输入欠压保护功能的延时启动这段延时时间由控制芯片的阈值电压Vz和R1/C1的充电时间决定，电容的充电公式如下：
当Vt大于阈值电压，控制芯片U1导通，根据产品的应用环境和要求，选取合适参数的器件。
控制芯片U1可以用基准稳压源TL431替换，所述的基准稳压源TL431的参考脚连接供电电路输出的采样电压，所述的基准稳压源TL431的阴极连接供电电压Vcc，所述的基准稳压源TL431的阳极给欠压保护电路供电。
第二实施例
如图5所示，为本发明的供电模块第二实施例的电路原理图。与第一实施例不同的是：供电电路还包括一个稳压二极管Z1；
所述R1一端连接输入电压Vin，所述R1另一端连接所述C1的一端和所述Z1负极和控制芯片U1的参考脚，此点作为一个公共节点，所述Z1的正极连接地，其他连接和第一实例一致。
工作实现原理：实现原理和第一实例一致，与第一实施例相比，C1并联一个稳压管Z1，多了稳压的功能。产品持续工作后，输入电压Vin会继续给C1充电，导致C1电压持续上升，所以C1的电容的选取具有局限性，必须是高耐压的，导致成本高，器件体积大，占用PCB面积大，但是稳压管Z1可对C1进行稳压，避免C1电压过高，C1的可选取会更灵活方便，降低成本，体积更小，实现PCB面积小型化。
稳压管的选取需满足：Z1的击穿电压大于控制芯片的阈值电压。
第三实施例
图6为本发明的供电模块第三实施例的电路原理图，与第二实施例不同的是，控制电路还包括一个稳压管Z2，即R1、C1和Z1的公共节点连接Z2的正极，Z2的负极连接U1的参考脚，其他连接方式不变。
考虑诸多应用环境和产品器件的电气特性，产品的欠压保护功能可能需要更加长的延时启动时间，对图5原理图进行优化，图6原理图比图5原理图的好处就是进一步扩大输入欠压保护功能的延时启动时间，原理就是把控制芯片U1的阈值电压变为稳压管Z2的击穿电压，需满足Z1击穿电压大于Z2击穿电压大于控制芯片U1的阈值电压，所以控制芯片U1的导通由Z2的击穿电压决定。
公式和实例相同，当Vt大于稳压管Z2的击穿电压，U1导通，欠压保护功能启动工作。
调整后电路的工作原理与以上实施例一样，可实现同等功效。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为本发明的限制，在本发明图3原理框图的基础上，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出另外的改进及润饰，例如将控制电路用运放及三极管组成的电路替代，仍能实现相同功能，这些改进及润饰也在本发明的保护范围，这里不再用实施例赘述，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (8)
1.一种供电模块，用于控制保护电路的开通和关断，其特征在于：包括充电电路和控制电路；充电电路采样输入电压Vin，输出采样电压给控制电路的第一输入端，控制电路的第二输入端连接保护电路的供电电压Vcc，控制电路的输出端连接保护电路的供电输入端；
控制电路设有阀值电压，当采样电压小于阀值电压时，控制电路关断，所述的保护电路不工作；当采样电压大于阀值电压时，控制电路导通，供电电压Vcc通过控制电路给保护电路供电，所述的保护电路启动工作。
2.根据权利要求1所述的一种供电模块，其特征在于：所述的保护电路为欠压保护电路。
3.根据权利要求2所述的一种供电模块，其特征在于：所述的充电电路包括电阻R1和电容C1，所述电阻R1一端连接输入电压Vin，所述电阻R1另一端连接所述电容C1的一端，并且连接点作为充电电路的输出端输出采样电压，所述电容C1的另一端连接地。
4.根据权利要求3所述的一种供电模块，其特征在于：所述的充电电路还包括稳压二极管Z1，所述的稳压二极管Z1的负极连接电阻R1与电容C1的连接点，所述稳压二极管的阳极连接地。
5.根据权利要求3或4所述的一种供电模块，其特征在于：所述的控制电路包括控制芯片U1，所述控制芯片U1的参考脚连接供电电路输出的采样电压，所述控制芯片U1的供电引脚连接供电电压Vcc，所述控制芯片U1的输出引脚给欠压保护电路供电。
6.根据权利要求5所述的一种供电模块，其特征在于：所述的控制芯片U1为基准稳压源TL431；所述的基准稳压源TL431的参考脚连接供电电路输出的采样电压，所述的基准稳压源TL431的阴极连接供电电压Vcc，所述的基准稳压源TL431的阳极给欠压保护电路供电。
7.根据权利要求6所述的一种供电模块，其特征在于：所述的控制电路还包括稳压二极管Z2，所述稳压二极管Z2的阳极连接控制芯片U1的参考脚，所述稳压二极管Z2的阴极连接供电电路输出的采用电压。
8.根据权利要求7所述的一种供电模块，其特征在于：所述的稳压二极管Z1的击穿电压大于稳压二极管Z2的击穿电压大于阀值电压。
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