電源過溫保護控制電路及電源的製作方法

2023-06-11 07:51:56 2

本實用新型涉及電源的技術領域，更具體地說，涉及一種電源過溫保護控制電路及電源。

背景技術：

和傳統照明如白熾燈、螢光燈相比，LED照明因具有明顯的節能、高效、環保、壽命更長、顯色性更好等特點而得到了越來越廣泛的應用，由於LED照明系統具有較為複雜的原理，跨越光學、電學和熱學等領域，因此，在進行大規模應用時，常常會出現電源壽命短及可靠性不足等問題，導致LED照明的優勢無法充分展現，所以LED照明大規模推廣應用的關鍵就在於驅動電源的高可靠性。LED驅動電源是LED照明燈具的核心，其壽命直接影響LED照明燈具的壽命。而影響電源壽命的關鍵就是溫度，因此，在LED驅動電源中加入過溫保護功能將能有效保護電源及燈具。當前大功率電源很多都有過溫保護電路，使用較多的保護電路是基於溫度開關設計的，這種保護方式在溫度過高時，電源會即刻停止工作，導致LED燈突然熄滅，影響人們的生產生活，且成本高。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述現有設計當電源溫度過高時電源會即刻停止工作導致LED燈突然熄滅，影響人們的生產生活，且成本高的缺陷，提供一種電源過溫保護控制電路及電源。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：構造一種電源過溫保護控制電路，包括：

變壓器的副邊繞組；

與所述變壓器的副邊繞組連接，接收所述副邊繞組輸出的副邊電壓並輸出輸出電壓的整流濾波電路；

連接在所述整流濾波電路與電源輸出端的負端之間，對所述輸出電壓進行採樣並輸出採樣電壓的採樣電路；

與所述採樣電路連接的運算控制電路，所述運算控制電路產生基準電壓；

與所述運算控制電路連接，基於所述基準電壓輸出分壓信號的分壓電路；

與所述分壓電路連接的溫度檢測控制電路；

所述溫度檢測控制電路檢測所述電源的溫度並在所述電源過溫時調節所述分壓電路輸出的分壓信號，所述運算控制電路根據所述分壓信號與所述採樣電壓比較輸出反饋控制信號以降低所述電源的輸出電流。

在本實用新型所述的電源過溫保護控制電路，優選地，所述運算控制電路包括控制晶片，所述控制晶片包括第一運算放大器和第二運算放大器；

所述第一運算放大器的同相輸入端為所述控制晶片的基準電壓控制引腳，所述第二運算放大器的反相輸入端為所述控制晶片的信號採集引腳。

在本實用新型所述的電源過溫保護控制電路，優選地，所述採樣電路包括採樣電阻RJ1，所述採樣電阻RJ1的第一端連接至參考地，所述採樣電阻RJ1的第二端與所述電源輸出端的負端連接。

在本實用新型所述的電源過溫保護控制電路，優選地，所述分壓電路包括電阻R71和電阻R1；所述電阻R71的第一端與所述控制晶片的基準電壓控制引腳連接，所述電阻R71的第二端與所述電阻R1的第一端連接，所述電阻R1的第二端連接參考地；所述電阻R71與所述電阻R1之間的節點還連接至所述第二運算放大器的同相輸入端。

在本實用新型所述的電源過溫保護控制電路，優選地，所述溫度檢測控制電路包括電阻R93、功率開關、上拉電阻RT1以及下拉電阻R90；所述電阻R93的第一端與所述控制晶片的基準電壓控制引腳連接，所述電阻R93的第二端與所述功率開關的第二端連接，所述功率開關的第一端與所述上拉電阻RT1的第二端連接，所述上拉電阻RT1的第一端連接供電端，所述下拉電阻R90的第一端與所述功率開關的第一端連接，所述下拉電阻R90的第二端與所述功率開關的第三端共同連接參考地；

在所述電源過溫時，所述上拉電阻RT1的阻值降低，經所述上拉電阻RT1分壓後輸入至所述功率開關的電壓信號達到所述功率開關的導通電壓，所述功率開關導通並使所述電阻R93短接到參考地，所述電阻R93與所述分壓電路並聯，降低所述分壓電路輸出的分壓信號，所述第二運算放大器根據所述分壓信號與所述採樣電壓比較輸出反饋控制信號，進而降低所述電源的輸出電流。

在本實用新型所述的電源過溫保護控制電路，優選地，所述功率開關為三極體Q10，所述功率開關的第一端為所述三極體Q10的基極，所述功率開關的第二端為所述三極體Q10的集電極，所述功率開關的第三端為所述三極體Q10的發射極；

在所述電源過溫時，所述上拉RT1阻值降低，所述三極體Q10的基極電壓增大並達到導通電壓，所述三極體Q10被導通，在所述三極體Q10導通後，所述電阻R93短接到參考地，所述電阻R93與所述分壓電路並聯，降低所述分壓電路輸出的分壓信號，所述第二運算放大器根據所述分壓信號與所述採樣電壓比較輸出反饋控制信號，進而降低所述電源的輸出電流。

在本實用新型所述的電源過溫保護控制電路，優選地，所述上拉電阻RT1為負溫度係數熱敏電阻。

在本實用新型所述的電源過溫保護控制電路，優選地，所述電阻R93為可調電阻。

在本實用新型所述的電源過溫保護控制電路，優選地，還包括電阻R70，所述電阻R70串聯在所述運算控制電路與所述溫度檢測控制電路之間。

本實用新型還提供一種電源，包括上述的電源過溫保護控制電路。

實施本實用新型的電源過溫保護控制電路及電源，具有以下有益效果：該保護控制電路包括變壓器的副邊繞組；與所述變壓器的副邊繞組連接，接收所述副邊繞組輸出的副邊電壓並輸出輸出電壓的整流濾波電路；連接在所述整流濾波電路與電源輸出端的負端之間，對所述輸出電壓進行採樣並輸出採樣電壓的採樣電路；與所述採樣電路連接的運算控制電路，所述運算控制電路產生基準電壓；與所述運算控制電路連接，基於所述基準電壓輸出分壓信號的分壓電路；與所述分壓電路連接的溫度檢測控制電路；所述溫度檢測控制電路檢測所述電源的溫度並在所述電源過溫時調節所述分壓電路輸出的分壓信號，所述運算控制電路根據所述分壓信號與所述採樣電壓比較輸出反饋控制信號，以降低所述電源的輸出電流。本方案是在電源原有的電路基礎上通過增加溫度檢測控制電路使電源在出現過溫的異常情況時，降低電源的輸出電流，實現了對電源輸出功率的降低從而降低電源和負載的溫度，有效避免器件損壞、及燈具因突然熄滅而影響人們的生產生活的問題，且降壓電路所使用的元器件都很穩定，可以顯著降低電源的材料成本。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是本實用新型電源過溫保護控制電路第一實施的邏輯框圖；

圖2是本實用新型電源過溫保護控制電路第一實施例的電路原理圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。

針對現有技術存在的問題，本實用新型提出了一種電源過溫保護控制電路。本實用新型所提出的電源過溫保護控制電路可應用於LED領域，如可作為LED電源的過溫保護控制電路，負載為LED各種燈具，如LED礦燈，LED路燈等燈具。該電源過溫保護控制電路通過在電源輸出端的控制環路中加入溫度檢測控制電路，用於檢測電源的溫度並在電源過溫時調節控制環路中的分壓電路輸出的分壓信號，進而調節第二運算放大器同相輸入端的電壓信號，再由第二運算放大器將同相輸入端與其反相輸入端的電壓信號進行比較，通過比較再放大後輸出反饋控制信號至反饋電路，由反饋電路輸出反饋信號至原邊的控制電路(反饋電路和原邊的控制電路在圖中未示出)，由原邊控制電路調節原邊的信號，進而達到降低電源的輸出電流，實現降低電源功率，以及降低電源溫度的目的，從而有效地避免了器件因溫度過高而損壞，延長了電源的使用壽命，並解決了因溫度過高電源立即停止工作而使燈突然熄滅影響人們的生產和生活的問題。

如圖1和圖2所示，在本實用新型電源過溫保護控制電路第一實施的邏輯框圖中，該電源過溫保護控制電路包括變壓器T1的副邊繞組N1、與變壓器T1的副邊繞組N1連接的整流濾波電路10、連接在整流濾波電路10與電源輸出端的負端之間的採樣電路20、與採樣電路20連接的運算控制電路30、與運算控制電路30連接的分壓電路40、以及與分壓電路連接的溫度檢測控制電路50。

整流濾波電路10用於接收變壓器T1的副邊繞組N1輸出的副邊電壓並輸出輸出電壓。採樣電路20用於對輸出電壓進行採樣並輸出採樣電壓。運算控制電路30內部集成了參考基準電壓，可向分壓電路30提供基準電壓。分壓電路40根據運算控制電路30提出的基準電壓生成分壓信號。溫度檢測控制電路用於檢測電源的溫度並在電源出現過溫時調節分壓電路輸出的分壓信號使分壓信號中的電壓降低；運算控制電路30則根據該被降低的分壓信號將其與採樣電壓進行比較，並根據比較結果輸出反饋控制信號反饋到電源的原邊控制電路(圖中未示出)，進而降低電源的輸出電流。

進一步地，本實用新型的電源過溫保護控制電路還包括電阻R70，所述電阻R70串聯在運算控制電路20與溫度檢測控制電路50之間。可以理解地，在一些實施例中，電阻R70用於對運算控制電路30輸出的基準電壓進行分壓。

具體地，變壓器T1的副邊繞組N1基於原邊繞組輸出的源電壓產生相應的感應電動勢，並輸出副邊電壓。可以理解地，副邊繞組N1輸出的副邊電壓為矩形波電壓。優選地，副邊繞組N1輸出的副邊電壓作為電源的電壓，在本實用新型的實施例中，副邊繞組N1輸出的副邊電壓經整流濾波電路10進行整流濾波後輸出直流電壓，即電源的輸出電壓。進一步地，輸出電壓作為負載的電源電壓給負載供電。

如圖2所示，整流濾波電路10包括整流二極體D7和濾波電容CE5。整流二極體D7的陽極與副邊繞組N1的正端連接，整流二極體D7的陰極與濾波電容CE5的正極連接，且兩者連接的節點還連接至負載的正端；副邊繞組N1的負端連接至濾波電容CE5的負極，且兩者連接的節點還連接至參考地。優選地，整流二極體D7用於對副邊繞組N1輸出的交流電壓進行整流，輸出直流電壓信號，即通過整流二極體D7將交流電壓轉換為直流電壓供負載使用。濾波電容CE5對通過整流二極體D7輸出的直流電壓信號進行濾波，將直流電壓信號中的噪聲及幹擾成分濾除，從而使提供給負載的輸出電壓更加平滑、穩定。

整流濾波電路10還包括假負載電阻R14，假負載電路R14與濾波電容CE5並聯。在本實施例中，假負載電阻R14用於防止電源在空載或輕載時出現震蕩及間歇工作，減小輸出電壓過衝。

採樣電路20包括採樣電阻RJ1，採樣電阻RJ1的第一端與整流濾波電路10連接，即採樣電阻RJ1的第一端與濾波電容CE5的負極共同連接參考地，採樣電阻RJ1的第二端與電源輸出端的負端連接，採樣電阻RJ1的第二端還連接至運算控制電路30。可以理解地，採樣電阻RJ1用於採集電源輸出端的輸出電流，並輸出相應的採樣電壓。

運算控制電路30用於根據輸出向分壓電路40輸出基準電壓，同時還根據分壓電路30輸出的分壓信號與採樣電壓進行比較輸出反饋控制信號反饋至變壓器T1的原邊，從而達到調節電源輸出電流的目的。具體地，運算控制電路30包括控制晶片。可以理解地，運算控制電路30還包括與控制晶片配合使用的相關外圍電路(相關外圍電路在圖中未示出)。優選地，控制晶片包括第一運算放大器和第二運算放大器。進一步地，第一運算放大器的同相輸入端為控制晶片的基準電壓控制引腳，即控制晶片的PIN3引腳。第二運算放大器的反相輸入端為控制晶片的信號採集引腳，即控制晶片的PIN6引腳。第二運算放大器的同相輸入端為控制晶片的輸入引腳，即控制晶片的PIN5引腳為運算控制電路30的第二運算放大器輸入端。具體地，控制晶片的PIN6引腳與電源輸出端的負端連接，用於接收採樣電阻RJ1上的採樣電壓，控制晶片根據PIN6引腳接收到的採樣電壓，同時控制基準電壓控制引腳(即PIN3引腳)輸出基準電壓信號至電阻R70，經電阻R70分壓後輸出至分壓電路40，由分壓電路40輸出分壓信號返回至控制晶片的信號輸入引腳(即PIN5引腳)。具體地，第一運算放大器的同相輸入端(PIN3引腳)與電阻R70的第一端連接，第一運算放大器的輸出端(PIN1引腳)連接至反饋電路(該反饋電路將反饋信號返回至變壓器T1的原邊繞組，圖中未示出具體的反饋電路)。第二運算放大器的反相輸入端(PIN6引腳)與採樣電阻RJ1的第二端連接，第二運算放大器的同相輸入端(PIN5引腳)與電阻R71和電阻R1之間的節點連接，第二運算放大器的輸出端連接至反饋電路(該反饋電路將反饋信號返回至變壓器T1的原邊繞組，圖中未示出具體的反饋電路)。

優選地，在本實用新型的實施例中，基準電壓的電壓值為2.5V，且PIN3引腳輸出的基準電壓為恆定的電壓，即2.5V。可以理解地，基準電壓的具體電壓值由控制晶片決定，並不限於本實用新型具體的電壓值。

分壓電路40用於對運算控制電路30輸出的基準電壓進行分壓並輸出分壓信號，分壓信號輸出到控制電路30中的控制晶片的第二運算放大器的信號輸入引腳(即PIN5引腳)，通過PIN5引腳輸入的電壓與PIN6引腳輸入的採樣電阻RJ1端的採樣電壓進行比較，比較後的信號經放大後輸出反饋控制信號至反饋電路，由反饋電路反饋到變壓器T1原邊的控制電路(圖中未示出反饋電路及原邊控制電路)，進而實現調節電源的輸出電流。具體地，分壓電路40包括電阻R71和電阻R1。電阻R71的第一端與電阻R70的第二端連接，電阻R71的第二端與電阻R1的第一端連接，電阻R1的第二端連接參考地，且電阻R71的第二端與電阻R1的第一端之間的節點還連接至控制晶片第二運算放大器的信號輸入引腳(即PIN5引腳)。可以理解地，控制晶片第二運算放大器的信號輸入引腳輸入電阻R71與電阻R1之間的節點電壓。優選地，由於第二運算放大器「虛短」的特性，控制晶片的PIN5引腳電壓與PIN6引腳的電壓相同。因此，通過調節控制晶片PIN5引腳的電壓進而達到調節控制晶片PIN6引腳的電壓，即採樣電阻RJ1的端電壓。

溫度檢測控制電路50用於在電源出現過溫的異常情況時調節分壓電路40輸出的分壓信號，實現降低電源的輸出電流的目的。可以理解地，當電源在工作過程中如出現溫度過高的現象時，溫度檢測控制電路50的功率開關導通，並與分壓電路40形成並聯電路，進一步降低電阻值，即並聯電路的電阻值小於分壓電路40的電阻值，進而對控制電路30輸出的基準電壓進行分壓時，所獲得的分壓信號低於溫度檢測控制電路50導通前的分壓信號，即降低控制晶片信號輸入引腳(PIN5引腳)的電壓值，降低採樣電阻RJ1的端電壓。由於採樣電阻RJ1的電阻值保持不變，當採樣電阻RJ1的端電壓降低時，由歐姆定律可知，流經採樣電阻RJ1的電流隨電壓變化而變化，即採樣電阻RJ1的電流也降低。且流經採樣電阻RJ1的電流即為電源輸出端的輸出電流，即降低了電源的輸出電流。由於電源輸出電壓保持不變，因此，在輸出電流降低的情況下，輸出功率也隨之降低，即電源的輸出功耗降低，進而實現了降低電源的溫度，使負載的發熱量也隨之降低。可以理解地，通過降壓電路40的作用有效地保護了負載的安全性能，延長了電源的使用壽命。

進一步地，溫度檢測控制電路50包括電阻R93、功率開關、上拉電阻RT1以及下拉電阻R90。電阻R93的第一端與電阻R70的第二端連接，電阻R70的第一端與控制晶片的基準電壓控制引腳(PIN3引腳)連接，即電阻R93通過電阻R70與控制晶片的基準電壓控制引腳(PIN3引腳)連接。電阻R93的第二端與功率開關的第二端連接，功率開關的第一端與上拉電阻RT1的第二端連接，上拉電阻RT1的第一端連接供電端，下拉電阻R90的第一端與功率開關的第一端連接，下拉電阻R90的第二端與功率開關的第三端共同連接參考地。優選地，功率開關為三極體。如圖2示，功率開關為三極體Q10。功率開關的第一端為三極體Q10的基極，功率開關的第二端為三極體Q10的集電極，功率開關的第三端為三極體Q10的發射極。可以理解地，功率開關的導通與判斷由功率開關的第一端控制，即由三極體Q10的基極進行控制，當三極體Q10的基極接收到的電壓達到三極體Q10的導通電壓時，三極體Q10的集電極與發射極導通。可以理解地，三極體Q10的導通電壓為0.6～0.7V，且在三極體Q10導通前，溫度檢測控制電路50對電源電路的工作沒有影響。

在本實用新型的實施例中，優選地，上拉電阻RT1為熱敏電阻。進一步地，熱敏電阻RT1為負溫度系統的熱敏電阻。當溫度升高時，熱敏電阻RT1的電阻值隨著溫度升高而降低，隨著熱敏電阻RT1的阻值逐漸降低，熱敏電阻RT1的端電壓逐漸降低，進而使得三極體Q10的基極電壓逐漸升高，當達到三極體Q10的導通電壓時，三極體Q10的集電極與發射極導通，此時，電阻R93短接到參考地，即電阻R93的第二端連接參考地，此時，電阻R93與分壓電路40並聯。在三極體Q10導通後，溫度檢測控制電路50降低分壓電路40輸出的分壓信號，即降低了電阻R71與電阻R1之間的節點電壓，進而拉低PIN5引腳的電壓，由第二運算放大器的「虛短」特性，PIN6引腳電壓與PIN5引腳的電壓相同。換句話說，PIN6引腳的電壓被拉低，導致採樣電阻RJ1的端電壓降低，進而使輸出電流降低，在輸出電壓不變的情況下，達到降低輸出功率的目的，實現降低電源的溫度。

在本實用新型的實施例中，優選地，電阻R93為可調電阻。進一步地，當三極體Q10導通後，可以通過調整電阻R93的阻值來改變電源過溫情況下的輸出功率。具體地，當電阻R93的阻值增大時，電阻R93與電阻R71、電阻R1並聯後的並聯電阻隨之增大，此時，並聯電路所分得的電壓增大；反之，當電阻R93的阻值減小時，電阻R93與電阻R71、電阻R1並聯後的並聯電阻隨之減小，此時並聯電路所分得的電壓減小。此時控制晶片的第二運算放大器的同相引腳(PIN5引腳)輸入的電阻R71與電阻R1之間的節點電壓也隨電阻R93的阻值的變化而變化，即當電阻R93的阻值增大，PIN5引腳的電壓相對增大，輸出電流增大，輸出功率也增大；當電阻R93的阻值減小，PIN5引腳的電壓相對減小，輸出電流減小，輸出功率也減小。因此，當電源出現過溫時，三極體Q10導通，通過調節電阻R93的阻值，逐漸降低控制晶片的第二運算放大器輸入引腳(PIN5引腳)的電壓，進而逐漸降低採樣電阻RJ1的端電壓，從而實現了逐漸降低輸出電流的目的，即逐漸降低輸出功率，解決了因過溫電源即刻停止供電，負載立即停止工作，如負載接LED燈時，LED燈因電源過熱保護立即停止供電而突然熄滅，給人們的生產和生活帶來不便的問題。同時還可有效避免了因溫度過高而損壞元器件的問題，延長了電源的使用壽命。另外，本實用新型增加的降壓電路40所使用的元器件都很便宜，因此顯著地降低了電源的材料成本。

以下對圖2電路的工作原理進行進一步的說明：

當電源的溫度升高時，隨著電源溫度的上升，熱敏電阻RT1的阻值逐漸減小，三極體Q10的基極電壓逐漸增大，導致三極體Q10的集電極與發射極之間的漏電流逐步增大。當基極電壓達到三極體Q10的開啟電壓時，三極體Q10導通，從而使電阻R93對地導通，此時，電阻R93與分壓電路30並聯；即電阻R71與電阻R1串聯後再與電阻R93並聯，由此，電阻R93與電阻R71、電阻R1並聯後，並聯電阻小於電阻R71與電阻R1串聯的串聯電阻，此時，第二運算放大器的同相輸入端，即PIN5引腳輸入的電阻R71與電阻R1之間的節點電壓減小，即PIN5引腳的電壓被拉低，第二運算放大器再將該被降低的同相輸入端電壓與反相輸入端的電壓(即採樣電阻RJ1採集的採樣電壓)進行比較，經比較放大後輸出反饋控制信號到反饋電路(圖中未示出)，再由反饋電路輸出反饋信號至電源的原邊控制電路(圖中未示出)控制佔空比(或工作頻率)，進而降低電源輸出端的輸出電流，從而達到降低電源輸出功率，降低功耗的目的。

本實用新型還提供了一種電源，該電源包括上述過溫保護控制電路，通過設置過溫保護控制電路使電源可以得到有效的保護，避免了因溫度過高而損壞電源，使人們的生產生活不受影響，且電路結構簡單，材料成本低。

以上實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容並據此實施，並不能限制本實用新型的保護範圍。凡跟本實用新型權利要求範圍所做的均等變化與修飾，均應屬於本實用新型權利要求的涵蓋範圍。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本實用新型所附權利要求的保護範圍。