[發明專利]掉電延時保護電路及控制方法

在審

• 申請號: 202011377982.8
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112564263A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 許夢羊;藍東升;馮剛;謝晨雪
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H02J7/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開的掉電延時保護電路及控制方法，在開關電源的原邊繞組并聯一個輔助繞組來耦合輸出電壓，在電源正常工作時，通過匝比變換將耦合的原邊電壓抬升，以對與開關管Q1串聯電聯接的儲能電容C3進行充電儲能；當電源關斷時，在輸入電壓跌出正常輸入范圍時，控制開關管Q1導通，使儲能電容C3存儲的能量通過開關管Q1釋放到開關電源的輸入端，用以繼續為負載提供能量。本發明不僅延長了掉電保持時間，而且掉電保持時間不隨輸入電壓變化而變化，對于超寬輸入電壓范圍的開關電源非常適用。本發明實現了掉電保持時間的延長，并且沖擊電流小、效率高、電路結構簡單、可靠性高、使模塊電源的系統化應用更加方便。

技術領域

本發明涉及電子技術領域，特別涉及需要掉電保持時間的超寬輸入電壓范圍的開關電源領域。

背景技術

現在幾乎所有的電子設備都需要供電系統開關電源作為能量轉換的關鍵模塊，在有些可靠性要求高的領域，比如鐵路電源。為了電子設備的的可靠運行，要求在供電被切斷時，即開關電源輸入電壓突然掉電時，仍然能維持一定的時間輸出能量，電子設備需進行掉電狀態數據的存儲且有序切換到備用電源，因此要求開關電源系統有較長的掉電保持時間。例如在鐵路電源領域，要求掉電保持時間不小于10ms。

現有技術中，通常采用兩種方式來實現維持較長的掉電保持時間，第一種，采用單級拓撲設計的開關電源比如反激，通常采用在輸入側直接并聯電解電容儲能，根據電容能量存儲公式W＝1/2*C*U²可知，輸入電壓U越高，存儲的能量W就越多，那么相同電容值C的情況下掉電保持時間就越長。那么這種方案就會導致在低壓輸入時，為了維持相同的掉電保持時間就需要更大的電容值，對于模塊電源的系統設計帶來困難。

第二種方案采用兩級拓撲串聯的方式，前級采用boost升壓電路將輸入電壓抬升至一定的值，后級采用正常的拓撲進行變換，比如反激、正激、全橋等。外置的儲能電容接在兩級拓撲的中間節點，即BOOST升壓電路的輸出端，當輸入能量切斷后，外置儲能電容可以繼續給后級提供能量實現掉電保持時間。雖然存儲的能量提升很多，但是因為兩級串聯，電路負載，可靠性較低，更致命的是效率較單級方案會低很多，產品體積和性能的優勢會完全喪失。

發明內容

有鑒于此，本發明提出的掉電延時保護電路及其控制方法，應用于采用單級拓撲的開關電源，實現掉電保持時間的延長的同時，效率較高、電路結構簡單、可靠性高且易于實現高功率密度模塊化。

本發明提供的技術方案如下：

一種掉電延時保護控制方法，采用單級拓撲的開關電源，在開關電源的原邊繞組并聯一個輔助繞組來耦合輸出電壓，在電源正常工作時，開關管Q1關斷，通過匝比變換將耦合的原邊電壓抬升，以對與開關管Q1串聯電聯接的儲能電容C3進行充電儲能；當電源關斷時，在輸入電壓跌出正常輸入范圍時，控制開關管Q1導通，使儲能電容C3存儲的能量通過開關管Q1釋放到開關電源的輸入端，用以繼續為負載提供能量。

一種掉電延時保護電路，與開關電源的原邊繞組并聯，其特征在于：包括二極管D1、二極管D2、二極管D3、電感L1、開關管Q1、電阻R1、儲能電容C3和輔助繞組3-4，輔助繞組的3端與原邊繞組1端互為同名端，且與輸入側地相連，輔助繞組的4端電聯接二極管D3的陽極，二極管D3的陰極電聯接電阻R1的一端，電阻R1的另一端電聯接儲能電容C3的正極和二極管D2的陽極，儲能電容C3的負極與輸入側地相連，二極管D2的陰極與開關管Q1的漏極電聯接，開關管Q1的源極電聯接電感L1的一端和二極管D1的陰極，二極管D1的陽極電聯接電源輸入端，電感L1的另一端與原邊繞組1端電聯接。