變壓器過負荷保護迴路的製作方法
2023-07-12 01:51:21 2
專利名稱：變壓器過負荷保護迴路的製作方法
技術領域：
本發明是關於變壓器過負荷保護迴路；，尤其是指利用對變壓器2次側眾接線端短路現象的監視，防止過負荷的發生，從而保護變壓器的一種變壓器過負荷保護迴路。
(2)背景技術所有電子、通信設備中都會應用類似開關電源SMPS(Switch Mode PowerSupple)的電源裝置。這種電源裝置產生產品內部所需的各種大小的直流(DC)電源。所以電源裝置需要外部交流電源的輸入，並且利用變壓器等設備向產品提供所需的各種大小的DC電源。
上述變壓器採用1次側輸入電壓，2次側產生不同種類電壓的結構，因此產品內部需要各種電壓時，通過變壓器2次側圈數比的控制以及2次側不同的接線端產生所需大小的電壓。
這種帶有變壓器的開關電源，有必要採取保護措施，防止變壓器過電壓的產生。如果變壓器的2次側產生過電壓，原本從變壓器獲得DC電壓的控制迴路就會處於過電壓狀態，這時由於過高的電壓，控制迴路就會發生錯誤或者導致迴路破損。
以下是現有的變壓器過負荷保護迴路的詳細說明，可以參考圖1。
現有的過負荷保護迴路如圖所示，變壓器50的1次側線圈50a中連接有電壓VDD輸入端和脈寬調製控制迴路(圖中的PWM控制迴路)10。上述脈寬調製控制迴路10通過對脈寬調製(PWMPulse Width Modulation)的控制，交替供給到變壓器501的1次側線圈50a的電壓。
上述變壓器50的2次側線圈由兩個線圈50b、50c構成。這兩個2次側線圈50b、50c通過不同的圈數比產生不同大小的電壓。2次側線圈50b、50c的各一側分別連接有二極體D1、D2和電容器C1、C2。上述2次側線圈50b、50c的另一側和電容器C1，C2的另一側都連接在接地設備上。上述二極體D1，D2起到整流的作用，而電容器C1，C2則調整安定DC電壓的供給。就這樣，2次側線圈50b輸出第1輸出電壓，另外一個2次側線圈50c則輸出第2輸出電壓。
另外，為了防止變壓器50的過負荷現象，2次側線圈50b的輸出端通過電阻R1與保護迴路30相連接。上述保護迴路30中設有光電耦合器20。上述光電耦合器20通過電阻R1獲得信號。
光電耦合器20的運作過程中，晶閘管SCR1起開關的作用。即，電阻R1一端串聯兩個電阻R2、R3，這兩個電阻R2、R3之間的連接點則連接有晶閘管SCR1的門接線端和電容器C4。另外，電阻R3的一端和晶閘管SCR1的一側接線端與接地設備相連；電容器C4和光電耦合器20的一側與晶閘管SCR1的另一側接線端連接。
光電耦合器20產生的信號供給到脈寬調製控制迴路10中。
下面對上述結構的現有的變壓器過負荷保護迴路的工作原理進行說明。
通過脈寬調製控制迴路10對脈寬調製的控制，變壓器50的1次側線圈50a獲得電壓供給。由於1次側線圈50a產生感應電壓的原因，2次側線圈50b，50c產生不同大小的電壓(第1輸出電壓，第2輸出電壓)，上述產生的電壓則供給到產品內部的相應控制迴路(未圖示)中。
這時，2次側線圈50b的輸出電壓通過電阻R1供給到光電耦合器20。當晶閘管SCR1處於導通(ON)狀態時，光電耦合器20將接收從電阻R1處獲得的電壓，隨即產生信號。晶閘管SCR1隻有在門接線端接收由電阻R2，R3分配的電壓時才開始工作。光電耦合器20產生的信號將傳送到脈寬調製控制迴路10中；一旦有光電耦合器20的信號傳到脈寬調製控制迴路10，就會判斷為正常狀態，既而維持正常的脈寬調製控制工作狀態。
但由於變壓器50的2次側中各種電子元件發生的錯誤，使電阻R1的連接點電位處於零電位時，保護迴路30將停止工作。即，晶閘管SCR1的門接線端得不到電壓，晶閘管SCR1將處於不導通(OFF)狀態，因此，光電耦合器20無法形成電流通路，就無法產生信號。
脈寬調製控制迴路只有在光電耦合器20的信號正常接收時，才開始工作，如果接收不到光電耦合器20的信號就判斷為異常狀態，將卡斷變壓器50的1次側的電壓供給。通過這種方式抑制變壓器50的2次側過電壓的發生，從而防止因過電壓造成的控制迴路的損傷。
但是，現有的變壓器過負荷保護迴路有以下問題。
現有的變壓器過負荷保護迴路是利用變壓器的2次側電壓的反饋來防止過負荷的發生，但無法監視變壓器2次側所有接線端的產生信號。那是因為如圖1所示，在變壓器2次側發生的眾多電壓中，設備只反饋定為標準的電壓進行控制，所以很難做到全面監視變壓器的2次側產生的所有電壓。由於上述問題，現有的變壓器過負荷保護迴路很難抑制音頻裝置等儀器中產生的變壓器過負荷現象。
(3)發明內容本發明的目的是為了解決上述現有技術中的問題，提出一種能夠監視變壓器所有電壓以及能夠抑制過負荷產生的變壓器過負荷保護迴路。
本發明的的目的是這樣實現的一種變壓器過負荷保護迴路，是一種利用交流電源的輸入能夠產生產品所需各種直流電壓的電壓產生裝置，其特徵在於包括開關電源，將所述的交流電源經過脈寬調製開關交替輸出到所述的電壓產生裝置；反饋控制部件，向所述的開關電源輸出反饋信號；電壓檢測部件，在所述的電壓產生裝置的輸出電壓中選擇標準電壓進行輸入，並根據所述的標準電壓輸出控制信號控制所述的反饋控制部件工作；異常電壓檢測部件，連接在所述的電壓產生裝置的所有輸出接線端，以此監視輸出眾接線端異常電壓的產生，當任意輸出接線端產生異常時，卡斷從所述的電壓檢測部件輸出到所述的反饋控制部件的控制信號。
本發明的效果如上所述的本發明的變壓器過負荷保護迴路，可以全面監視能夠產生各種大小電壓的變壓器所有產生的電壓，因此，比現有的變壓器過負荷保護迴路更加準確地監視和防止過負荷的產生；另外，本發明可以適用於需要多樣電壓條件的音頻裝置以及視頻裝置；並且，通過本發明的應用，可保障穩定電壓的供給，提高了產品的信賴度。
為進一步說明本發明的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本發明進行詳細的描述。
(4)
圖1是應用現有技術的變壓器過負荷保護迴路圖；圖2是應用本發明的變壓器過負荷保護迴路部件圖；圖3是應用本發明的變壓器過負荷保護迴路詳細構成圖。
附圖中主要部分的符號說明101開關電源(SMPS開關部件) 103反饋控制部件105電壓檢測部件 107異常電壓檢測部件T100變壓器(5)具體實施方式
下面參照附圖，詳細說明本發明的變壓器過負荷保護迴路的實施方式。
圖2是本發明的變壓器過負荷保護迴路部件圖。
本發明的變壓器過負荷保護迴路是一種利用交流電源的輸入能夠產生產品所需各種直流電壓的電壓產生裝置。
如圖所示，本發明的變壓器過負荷保護迴路，其變壓器T100的1次側端連接有開關電源101(即，為圖2中的SMPS開關部件101)，是將所述的交流電源經過脈寬調製開關交替輸出到上述電壓產生裝置，即，變壓器T100的1次側線圈T101的電源，通過開關電源101的開關交替工作進行供給。開關電源101通過脈寬調製控制開關交替供給到變壓器T100的1次側線圈T101的電壓。
從圖2所示，變壓器T100的2次端由3個2次側線圈構成。這3個2次側線圈T102、T103、T104利用圈數比產生不同的或者相同的電壓。即，2次側第1線圈T102的一側連接在二極體D101的陽極端；二極體D101的陰極端則與電容器C101一側電源輸出C(第1電壓)輸出接線端連接。另外，2次側第2線圈T103的一側與二極體D103的陽極端相連；二極體D103的陰極端則與電容器C106一端和電源輸出B(第2電壓)輸出接線端相連接。2次側第3線圈T104的一側與二極體D102的陽極端相連；二極體D102的陰極端則與電容器C103一端和電源輸出A(第3電壓)輸出接線端相連接。還有，2次側第1線圈T102和第2線圈T103、第3線圈T104的另一端與接地設備相連；同樣，三個電容器C101，C106，C103的另一端也與接地設備相連。上述的二極體D101、D103、D122起整流的作用；上述的電容器C101、C106、C103則可以調整直流(DC)電壓供給的穩定。
針對變壓器T100的2次側端產生的各種電壓形成能夠抑制變壓器過負荷產生的保護迴路。
上述保護迴路由兩個部件構成；一個是在變壓器T100的2次側電壓產生標準電壓的電壓檢測部件105，在所述的電壓產生裝置的輸出電壓中選擇標準電壓進行輸入(本實施例中選擇T100的2次側線圈T102的電源輸出A作為反饋電源)；另一個是反饋控制部件103，是向所述的開關電源101輸出反饋信號的裝置，它根據電壓檢測部件105的輸出電壓輸出，針對性提供開關電源101動作的控制信號，即，電壓檢測部件105根據上述標準電壓輸出的控制信號控制所述的反饋控制部件103的工作。另外，還包含了根據變壓器T100的2次側電壓檢測出異常電壓的異常電壓檢測部件107，異常電壓檢測部件107，連接在所述的電壓產生裝置的所有輸出接線端(在圖2的實施例中異常電壓檢測部件107與變壓器T100的2次側線圈T101、T103的輸出端連接)，以此監視輸出眾接線端異常電壓的產生，當任意輸出接線端產生異常時，卡斷從所述的電壓檢測部件105輸出到所述的反饋控制部件103的控制信號。
即，反饋控制部件103根據電壓檢測部件105檢測出的標準電壓輸出反饋信號；該反饋信號能傳達到開關電源100就說明工作狀態正常。但，異常電壓檢測部件107一旦檢測出變壓器T100的2次側輸出端出現異常現象，電壓檢測部件105就無法輸出反饋信號，接著反饋控制部件103則無法向開關電源100提供正常的反饋信號。
圖3所示的是，本發明的變壓器過負荷保護迴路的詳細迴路圖。
下面參照圖3，對本發明的保護迴路的詳細構成進行說明。
保護迴路的異常電壓檢測部件107由二極體D107構成，而且該二極體D107與變壓器T100的2次側電壓輸出端相連。上述二極體D107的陽極端與連接點A100相連接；陰極則與變壓器T100的2次側電壓輸出端相連。如圖3所示，變壓器T100的2次側只有兩個輸出端；其中必定有一個2次側電壓輸出端的輸出電壓被應用為標準電壓，所以只要對另外一個電壓輸出端進行異常電壓的監視即可(本實施例中二極體D107的一端與變壓器T100的2次側線圈T101的輸出端連接)。但如圖2所示，變壓器T100的2次側有三個電壓輸出端時，上述的異常電壓檢測部件107則由連接到兩個非標準電壓輸出端的二極體構成。
上述的電壓檢測部件105通過串聯的兩個電阻R103、R104與變壓器T100的2次側標準電壓輸出端相連(在圖3實施例中與變壓器T100的2次側線圈T102相連)。另外，兩個電阻R103，R104之間有連接點A100；該連接點A100與晶閘管(SCR)元件IC102的門接線端相連。上述晶閘管元件IC102的一端與接地設備連接，另一段則與光電耦合器IC101相連。
反饋控制部件103中包含有光電耦合器IC101，它的作用是將反饋信號傳達到開關電源100。上述光電耦合器IC101的發光元件連接在電阻R101和晶閘管元件IC102之間。另外光電耦合器IC101的受光元件連接在開關電源100和接地裝置之間。電阻R101和發光元件之間的連接點上再連接電阻R102；而且電阻R102的另一端則連接在發光元件和晶閘管元件IC102之間的連接點上。上述連接點上連接電容器C105的一端；而電容器C105的另一端則與連接點A100相連。
圖中所示的迴路只能對一個變壓器電壓進行監視，並抑制過負荷的發生。但本發明中的變壓器過負荷保護迴路不受這種限制。如果SMPS電源裝置有2個變壓器，並且每個變壓器的2次側電壓產生端都是6個時，異常電壓檢測部件上設置6個二極體(如圖3中的二極體D107)，就可以同時監視兩個變壓器的2次側所產生的電壓。
另外，在圖3中包括連接在變壓器T100的2次側端的感應器L102以及電容器C102、C104。
下面對上述的變壓器過負荷保護迴路的工作原理進行說明。
變壓器T100的1次側線圈T101的電源供給受開關電源100的脈寬調製的控制。然後根據產生於1次側線圈T101感應電壓，在2次側線圈T102、T104產生大小各異的電壓(本實施例中分別為3.3v，及5.3v)。上述產生的電壓被供給到產品內部的相應控制迴路中。
這時變壓器T100的的2次側線圈T104的輸出電壓通過電阻R101向光電耦合器IC101傳達。
另一方面，上述變壓器的2次側線圈T104輸出電壓將充電到感應器L102和電容器C104；輸出電壓被電阻R103，R104分壓後，傳達到晶閘管元件IC102的門接線端。直到信號傳達到門接線端為止，晶閘管元件IC102將維持接通狀態。因此，被電阻R103，R104分壓的所定大小(約2.5伏)電壓被利用為接通晶閘管元件IC102的電壓。
由於這樣的控制條件，當晶閘管元件IC102處於導通(ON)狀態時，光電耦合器IC101在電壓的作用下開始工作，並產生信號。光電耦合器IC101產生的信號傳達到開關電源100；當開關電源100一但從光電耦合器IC101接收到信號，將變壓器T100產生的電壓判斷為正常狀態，並維持正常的脈寬調製控制工作狀態。
另外，當變壓器T100的2次側正常工作時，作用到異常電壓檢測部件107的二極體D107上將會產生逆電壓，因此二極體D107處於不工作狀態。
但，當連接在變壓器T1002次側線圈T102的電容器C102發生短路現象或者發生異常狀態時，3.3伏輸出線將無法正常輸出電壓，因而二極體D107的陰極端電壓變為0伏。就是說，二極體D107的陰極端將處於接地狀態。這時，二極體D107的陽極端在連接點A100電壓的作用下將處於導通狀態。
由於上述原因，晶閘管元件IC102門接線端的電壓無法達到工作所需的所定電壓2.5伏，因而晶閘管元件IC102將處於關閉狀態。與此同時，光電耦合器IC101將無法形成電流通路，因此無法產生反饋信號。
原本設定為在光電耦合器IC101的產生信號正常輸入時才開始工作的開關電源100，如果無法從光電耦合器IC101接收到信號，將自動判斷為非正常狀態，並且卡斷變壓器T1001次側的供給電壓。因而抑制變壓器T1002次側過電壓的發生，並防止過電壓造成的控制迴路的損傷。
綜上所述，本發明的特點就是可以監視變壓器2次側所有電壓端的產生的電壓，並防止變壓器2次側的任意輸出端過電壓的產生。為了達到這個目的，本發明中配備了能夠監視變壓器所有2次側輸出端電壓的異常電壓檢測部件。當發生異常時，異常電壓檢測部件將卡斷用於變壓器保護迴路工作的控制電壓晶閘管元件的門電壓。
另外，本發明中的過負荷保護迴路並不局限於變壓器產生電壓的監視上；它也可以應用到其他電源裝置中，可以監視產生產品所需所定大小直流電壓的元件輸出的電壓，並抑制異常電壓的發生。
雖然本發明已參照當前的具體實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，應理解其中可作各種變化和修改而在廣義上沒有脫離本發明，所以並非作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變化、變形都將落在本發明專利申請書的範圍內。
權利要求
1.一種變壓器過負荷保護迴路，是一種利用交流電源的輸入能夠產生產品所需各種直流電壓的電壓產生裝置，其特徵在於包括開關電源，將所述的交流電源經過脈寬調製開關交替輸出到所述的電壓產生裝置；反饋控制部件，向所述的開關電源輸出反饋信號；電壓檢測部件，在所述的電壓產生裝置的輸出電壓中選擇標準電壓進行輸入，並根據所述的標準電壓輸出控制信號控制所述的反饋控制部件工作；異常電壓檢測部件，連接在所述的電壓產生裝置的所有輸出接線端，以此監視輸出眾接線端異常電壓的產生，當任意輸出接線端產生異常時，卡斷從所述的電壓檢測部件輸出到所述的反饋控制部件的控制信號。
2.如權利要求1所述的變壓器過負荷保護迴路，其特徵在於所述的反饋控制部件包括了輸出反饋信號的光電耦合器和控制光電耦合器電流通路的晶閘管元件，所述的電壓產生裝置發生過負荷時，是通過所述的異常電壓檢測部件卡斷所述的晶閘管元件門接線端的電壓。
3.如權利要求2所述的變壓器過負荷保護迴路，其特徵在於所述的異常電壓檢測部件是採用二極體。
全文摘要
本發明是關於變壓器過負荷保護迴路，是一種利用交流電源的輸入能夠產生產品所需各種直流電壓的電壓產生裝置，包括開關電源，將交流電源經過脈寬調製開關交替輸出到電壓產生裝置；反饋控制部件，向開關電源輸出反饋信號；電壓檢測部件，在電壓產生裝置的輸出電壓中選擇標準電壓進行輸入，並根據標準電壓輸出控制信號控制反饋控制部件工作；異常電壓檢測部件，連接在電壓產生裝置的所有輸出接線端，以此監視輸出眾接線端異常電壓的產生，當任意輸出接線端產生異常時，卡斷從電壓檢測部件輸出到反饋控制部件的控制信號。本發明可以監視變壓器2次側接線端上發生的所有短路現象，具有防止過負荷的作用，從而可以控制安定的電源供給。
文檔編號H02H7/04GK1713474SQ20041002536
公開日2005年12月28日 申請日期2004年6月23日 優先權日2004年6月23日
發明者許點錫 申請人:上海樂金廣電電子有限公司