[发明专利]一种数控电源过压保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种过压保护电路，更具体地说，涉及一种数控电源过压保护 电路。

背景技术

AC-DC开关电源在实际应用环境中，经常会遇到电网电压的大范围波动。 在中大功率等级，开关电源的前级要求设计有源功率因数校正(PFC)电路，以 减少输入电流谐波对电网的污染。不同电源的PFC母线电压可能设计不一， 但对于某个特定的电源，母线电压一般不应超过PFC电解电容的耐压允许值。 如果交流电压高于电源的输入过压保护点，整流后的母线电压将可能超出电解 电容耐压值，使电容和其他半导体器件出现失效。更严重的情况下，电容会出 现壳体鼓胀，防爆阀动作等恶性事故，对电源模块本身和系统的安全造成风险。 因此，良好的可靠性设计必须在交流电压超过输入过压保护点时，及时跳开输 入继电器，使电源与电网短时脱离。

在模控电源中，交流采样和过压保护电路一般都由硬件电路搭建。采样电 路通过电阻分压器采得实时的交流电压信号，将其与参考电压相比较。当交流 采样值大于参考电压时，比较器翻转，得到继电器动作信号。该信号驱动输入 继电器线圈，使触点跳开，电源与电网短时脱离，保证了母线电容电压不再继 续上升。

硬件保护电路的优点是实时性非常好，响应及时。由于所用运放或比较器 需从辅助电源供电，当电源在交流已过压的条件下上电，从上电起到触点跳开 的延迟时间td主要由两部分构成：一是交流上电到辅助电源建立的时间 taux(一般为几十到一百多毫秒)；二是继电器动作的机械延迟trelay(一般为几 毫秒)。相比而言，逻辑电路的运放或比较器的响应时间很短(一般几微秒)， 与前两项相比，可忽略不计。因此，只要合理设计好辅助电源的启动电路参数， 使(taux+trelay)＜td并有足够裕量，能保证上电时的可靠保护。

对于数控电源，控制器需要先将各种信号通过AD采样转换为离散的数字 量，再由内部指令判断各种逻辑关系。当电源处于工作状态，控制器实时采样 交流电压和PFC母线电压。当两者同时出现过压时，控制器发出过压脱离信 号。由于过压保护信号是由程序逻辑判断产生的，可称为软件保护。

然而，仅采用软件保护的电源在交流已过压时上电，会面临一个问题。通 常，控制器芯片需要电压调整器为其提供特定的工作电压(如3.3V、1.8V等)。 而控制器电源的建立时间会带来额外延迟tpset。某些控制器采用的电压监视 器芯片还存在复位时间tmset。此外，控制器在首次上电时，需进行内部寄存 器复位和初始化，以及程序重载、读取外存数据等一系列动作，这给软件保护 又带来新的延迟tcset。如果(tpset+tmset+tcset)设计过大，会给整个保护延迟 td带来严重影响，甚至在初始化还未完成前，交流整流后的电压已超出母线电 压的安全上限。

为解决该问题，现有的设计是通过硬件保护和软件保护相结合来实现。 硬件保护借用模控电源的思想，将交流采样信号与集成比较器(或运放)的设定 值相比较，判断交流是否过压，这种方案的缺点是电路较复杂，器件较多，PCB 占用面积大，且运放和比较器需外供电源。

因此需要一种无需外供电源、设计简单的数控电源过压保护电路。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的数控电源过压保护电路 设计复杂、器件较多、占用面积大，且需外供电源的缺陷，提供一种无需外供 电源、设计简单的数控电源过压保护电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种数控电源过压保护 电路，包括软启动电路、整流电路、滤波电路、辅助电源和监控电路，

交流电经软启动电路输入到整流电路整流，再经滤波电路滤波后，将直流 电输入到辅助电源，辅助电源为监控电路提供直流电压，所述监控电路检测所 述数控电源的交流电压和/或母线电压并生成过压保护信号；

其中，所述数控电源过压保护电路进一步包括过压保护电路，所述过压保 护电路用于从监控电路接收过压保护信号和/或从母线获取母线电压，并根据 所述过压保护信号和/或所述母线电压控制所述软启动电路。

在本发明所述的数控电源过压保护电路中，所述软启动电路包括软启动电 阻R1、第一电控开关K1和第二电控开关K2，其中所述第二电控开关K2与 所述软启动电阻R1串联在同一交流相线，所述第二电控开关K2与所述软启 动电阻R1构成的串联电路与所述第一电控开关K1并联。