專利名稱：一種電源保護電路及具有該電路的電視機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電源電路技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種對電源電路實現(xiàn)過功
率保護的電路設(shè)計以及采用所述電源保護電路設(shè)計的電視機。
背景技術(shù)：
對于采用開關(guān)變壓器設(shè)計的電源電路來說，當連接在電源電路輸出端的負載過大 或者出現(xiàn)短路故障，造成輸出功率超出額定功率值時，如果不對電源電路進行過功率保護， 而任由電源電路以更大的輸出功率繼續(xù)工作，可能會造成故障的進一步擴大，同時導致電 源電路遭受嚴重地損壞。 為了解決這一 問題，某些開關(guān)電源在電路設(shè)計過程中選擇內(nèi)部集成有比較器檢測 電路的電源控制芯片來對變壓器的開關(guān)頻率進行控制。這種電源控制芯片通過將外部電壓 與自身內(nèi)部電壓進行比較來實現(xiàn)保護功能，但是，價格偏高，造成電源電路硬件成本升高， 不適合在價格競爭相對激烈的家電產(chǎn)品中推廣應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有電源電路采用內(nèi)部集成有比較器檢測電路的電源控制 芯片進行設(shè)計所造成的硬件成本升高的問題，提供了一種簡單實用的電源保護電路，在電 源電路輸出端電壓過高或者出現(xiàn)短路故障時，控制電源電路停止工作，以避免電源電路以 及與其連接的后端電路遭到損壞。 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn) —種電源保護電路，包括變壓器以及對所述變壓器的開關(guān)頻率進行控制的電源控
制芯片；所述變壓器的初級繞組通過電容耦合出交流電壓，輸出至整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)
換為直流電壓后，輸出至一分壓電路；所述分壓電路的分壓節(jié)點連接一開關(guān)電路的控制端，
開關(guān)電路的開關(guān)通路連接在直流電源與所述電源控制芯片的反饋端之間；當電源電路的輸
出端出現(xiàn)過功率情況時，所述分壓節(jié)點處的電壓將高于開關(guān)電路的導通電壓，從而使開關(guān)
電路受控導通；此時，直流電源向電源控制芯片的反饋端灌入電流，電源控制芯片隨即停止
輸出P麗控制信號，進而控制變壓器停止工作，以實現(xiàn)對電源電路以及后級負載的過功率保護。 進一步的，在所述開關(guān)電路中包含有一個三端可調(diào)分流基準源和一個PNP型三極 管，所述三端可調(diào)分流基準源的參考端連接分壓電路的分壓節(jié)點，陽極接地，陰極分別與所 述的直流電源和PNP型三極管的基極連接，所述PNP型三極管的發(fā)射極連接所述的直流電 源，集電極連接所述電源控制芯片的反饋端。 又進一步的，所述三端可調(diào)分流基準源的陰極連接一穩(wěn)壓管的陽極，所述穩(wěn)壓管 的陰極分別與所述的直流電源和PNP型三極管的基極相連接，所述穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓 小于所述直流電源的幅值。 再進一步的，所述變壓器的初級繞組通過一大容量諧振電容接地，以耦合產(chǎn)生交流大電壓。 更進一步的，所述電源控制芯片的反饋端通過一開關(guān)二極管連接所述開關(guān)電路的
開關(guān)通路，并與連接在所述變壓器次級繞組端的輸出電壓采樣反饋電路相連接。 基于上述電源保護電路結(jié)構(gòu)，本實用新型還提供了一種采用所述電源保護電路設(shè)
計的電視機，通過在電源電路中變壓器的初級繞組端設(shè)計由諧振電容、整流電路、分壓電路 和開關(guān)電路組成的過功率檢測電路，進而在變壓器的次級繞組端出現(xiàn)因負載過壓或者輸出 端短路等故障引起過功率情況時，輸出電流至電源控制芯片。電源控制芯片在檢測到其反 饋端有電流灌入后，停止輸出p麗控制信號，以控制變壓器停止工作，進而實現(xiàn)對電視機整 機電路的過功率保護。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是本實用新型的電源保護電路 采用電流檢測方式來實現(xiàn)電源電路的過功率保護，從而無需使用內(nèi)部集成有比較器檢測電 路的特殊電源控制芯片來設(shè)計開關(guān)電源電路，具有電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、實用性強等顯著 優(yōu)勢，尤其適合應(yīng)用在電視機等價格競爭相對激烈的家電產(chǎn)品的電源電路設(shè)計中，以降低 家電產(chǎn)品的整機硬件成本。 結(jié)合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點 將變得更加清楚。

圖1是本實用新型所提出的電源保護電路的一種實施例的電路原理圖； 圖2是采用圖1所示電源保護電路所設(shè)計的電視機系統(tǒng)電路的一種實施例的電路
原理框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細地說明。 本實用新型為了使采用低成本、內(nèi)部不具備電壓檢測功能的普通電源控制芯片所
設(shè)計的電源電路同樣具有過功率保護功能，提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、實用性強的電源保護電
路結(jié)構(gòu)，具體包括諧振電容、整流電路、分壓電路和開關(guān)電路等主要組成部分。將所述諧振
電容與電源電路中變壓器的初級繞組相連接，以構(gòu)成諧振電路，在變壓器工作時，根據(jù)變壓
器次級繞組端輸出的電壓幅值大小，耦合輸出不同幅值的交流小電壓，輸出至整流電路將
交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，在分壓電路的分壓作用下，輸出一定幅值的電壓信號以控制開
關(guān)電路的通斷。將所述開關(guān)電路的開關(guān)通路連接在直流電源與電源控制芯片的反饋端之
間，在變壓器次級繞組端出現(xiàn)過壓或者短路故障時，由于變壓器次級繞組端電壓升高，而使
得諧振電容耦合輸出的交流電壓幅值隨即升高，從而使得通過分壓電路的分壓節(jié)點輸出的
電壓幅值大于開關(guān)電路的導通電壓而使開關(guān)電路受控導通，進而連通直流電源與電源控制
芯片的反饋端之間的連接通路。此時，直流電源向電源控制芯片的反饋端灌入電流，使電源
控制芯片隨即停止輸出P麗控制信號，進而控制變壓器停止其次級繞組端的電壓輸出，由
此實現(xiàn)了對電源電路以及后級負載的過功率保護功能。 下面通過一個具體的實施例來詳細闡述所述電源保護電路的具體組建結(jié)構(gòu)及其 工作原理。[0019] 實施例一，參見圖1所示，將變壓器T831的原邊繞組通過一大容量諧振電容C842 接地，在變壓器工作過程中，通過所述大容量諧振電容C842可以耦合輸出交流大電壓。所 述變壓器T831的原邊繞組同時連接一小容量諧振電容C841，通過所述諧振電容C841在變 壓器工作時，可以根據(jù)變壓器輸出側(cè)的電壓幅值耦合輸出交流小電壓，進而通過電阻R850、 R851輸出至整流電路。 在本實施例中，所述整流電路可以采用全波整流電路或者半波整流電路兩種設(shè)計 方式實現(xiàn)。為了簡化電路結(jié)構(gòu)，降低硬件成本，本實施例優(yōu)選采用半波整流電路進行設(shè)計， 具體可以采用二極管VD834和二極管VD835組建形成，如圖1所示，當然，也可以直接采用 一個二極管VD835連接在電阻R850和分壓電路之間，也能完成從交流電壓到直流電壓的整 流任務(wù)。 在本實施例中，分壓電路可以采用目前最為常用的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，具體可以 采用兩個分壓電阻R852、R853串聯(lián)實現(xiàn)，如圖1所示，將分壓電路的一端連接二極管VD835 的陰極，另一端接地，其分壓節(jié)點連接開關(guān)電路的控制端，利用其分壓輸出的模擬電壓來對 開關(guān)電路進行通斷控制。 在本實施例中，所述開關(guān)電路可以采用一個三端可調(diào)分流基準源N832和一個PNP 型三極管V831配合簡單的外圍電路組建形成，如圖1所示。將所述三端可調(diào)分流基準源 N832的參考端與分壓電路的分壓節(jié)點相連接，陽極接地，陰極連接一穩(wěn)壓管VZ832的陽極。 所述穩(wěn)壓管VZ832的陰極一方面通過限流電阻R848連接直流電源VCC ;另一方面通過電阻 R845連接PNP型三極管V831的基極。所述PNP型三極管V831的發(fā)射極通過電阻R844連 接所述的直流電源VCC，集電極連接電源控制芯片N831的反饋端FB。 為了使通過變壓器T831的次級繞組端輸出的直流電壓幅值能夠穩(wěn)定在后級負載 所要求的電壓幅值上，需要在變壓器T831的次級繞組端與電源控制芯片N831的反饋端FB 之間設(shè)計輸出電壓采樣反饋電路，如圖1所示，可以采用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R866/R868、 R865/ R869、三端可調(diào)分流基準源N834和光耦N833組建形成。當通過變壓器T831的次級繞組端 輸出的直流電壓幅值高于設(shè)定值時，電源控制芯片N831減小其輸出的P麗控制信號的占空 比，以降低變壓器T831的開關(guān)頻率，進而使變壓器T831次級輸出側(cè)的電壓幅值降低；而當 變壓器T831的次級繞組端輸出的直流電壓幅值低于設(shè)定值時，電源控制芯片N831增大其 輸出的P麗控制信號的占空比，進而提高變壓器T831的開關(guān)頻率，使其次級輸出側(cè)的電壓 幅值升高，由此來達到穩(wěn)定變壓器T831輸出電壓的設(shè)計目的。 為了防止上述輸出電壓采樣反饋電路輸出的電壓信號對過功率檢測電路造成影 響，本實施例在二者之間增設(shè)了一個開關(guān)二極管VD832，如圖1所示，將開關(guān)二極管VD832的 陽極連接PNP型三極管V831的集電極，陰極連接電源控制芯片N831的反饋端FB。在電源 電路未出現(xiàn)過功率故障時，利用開關(guān)二極管VD832的反向截止狀態(tài)來實現(xiàn)過功率檢測電路 與輸出電壓采樣反饋電路之間的隔離，確保電源電路運行的可靠性。 下面詳細描述一下所述電源保護電路的具體工作原理。 當連接在電源電路輸出端的負載正常時，通過電容C841耦合輸出的交流電壓的 幅值較小，經(jīng)二極管VD835和電阻分壓電路R852、 R853整流分壓輸出的直流電壓的幅值小 于三端可調(diào)分流基準源N832的參考端電壓幅值，即小于2. 5V。此時，三端可調(diào)分流基準源 N832處于截止狀態(tài)，直流電源VCC —方面通過電阻R844作用于PNP型三極管V831的發(fā)射極，另一方面通過電阻R848、 R845作用于PNP型三極管V831的基極。此時，PNP型三極管 V831由于其發(fā)射極電壓等于其基極電壓而處于截止狀態(tài)，阻斷直流電源VCC與電源控制芯 片N831的反饋端FB之間的連接通路，對電源控制芯片N831的運行不造成任何影響。 而當連接在電源電路輸出端的負載過壓時，通過電容C841耦合輸出的交流電壓 的幅值隨即迅速增大，使通過整流二極管VD835和電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R852、 R853整流分壓輸出 的直流電壓的幅值大于三端可調(diào)分流基準源N832的參考端電壓幅值，即大于2. 5V。此時， 三端可調(diào)分流基準源N832進入導通狀態(tài)，直流電源VCC —方面通過電阻R844作用于PNP 型三極管V831的發(fā)射極，另一方面在電阻R848和穩(wěn)壓管VZ832的作用下，將PNP型三極管 V831的基極電壓嵌位在穩(wěn)壓管VZ832的反向擊穿電壓幅值上。選擇反向擊穿電壓幅值小于 直流電源VCC幅值的穩(wěn)壓管VZ832來設(shè)計所述的過功率檢測電路，從而可以使PNP型三極 管V831在出現(xiàn)負載過壓時進入導通狀態(tài)，進而連通直流電源VCC與電源控制芯片N831的 反饋端FB之間的連接通路。此時，直流電流VCC向電源控制芯片N831的反饋端FB灌入電 流，電源控制芯片N831在檢測到其反饋端FB有電流灌入后，停止輸出P麗控制信號，以控 制變壓器T831停止工作，進而實現(xiàn)對電源電路的過功率保護。 在電源電路的輸出端出現(xiàn)短路故障時，例如濾波電容短路、整流二極管擊穿等情 況時，如果短路的阻抗較大，未達到電路的過流保護值，此時電源電路會以更大的輸出功率 繼續(xù)工作，進而造成故障的進一步擴大。這個時候，在電源電路中設(shè)計本實施例所述的過功 率檢測電路便可以停止變壓器的輸出，實現(xiàn)電源電路的過功率保護功能。 當然，在設(shè)計本實施例的過功率檢測電路的過程中也可以不使用穩(wěn)壓管VZ832，而 將三端可調(diào)分流基準源N832的陰極直接通過電阻R848連接直流電源VCC。當負載正常且 變壓器T831的輸出端未出現(xiàn)短路故障時，由于此時的三端可調(diào)分流基準源N832處于截止 狀態(tài)，因而使PNP型三極管V831的發(fā)射極電壓等于其基極電壓而同樣進入截止狀態(tài)，進而 切斷直流電源VCC與電源控制芯片N831反饋端FB之間的連接通路，使電源控制芯片N831 能夠正常工作。而在電源電路的輸出端出現(xiàn)過功率情況時，三端可調(diào)分流基準源N832進入 導通狀態(tài)，從而使PNP型三極管V831的基極通過電阻R845接地，基極電位被拉低。此時， PNP型三極管V831由于其發(fā)射極電位高于其基極電位而進入飽和導通狀態(tài)，從而連通直流 電源VCC與電源控制芯片N831反饋端FB之間的連接通路，進而通過電源控制芯片N831控 制整個電源電路停止輸出電壓，進入過功率保護狀態(tài)。 除此之外，本實施例的開關(guān)電路也可以采用不同于圖l所示的電路結(jié)構(gòu)組建形 式。比如可以采用比較器配合開關(guān)管組建實現(xiàn)，合理選擇輸入到比較器的參考電壓幅值，當 通過分壓電路的分壓節(jié)點輸出的電壓幅值大于參考電壓幅值時，通過比較器輸出電壓信號 控制開關(guān)管導通，進而連通直流電源VCC與電源控制芯片N831反饋端FB之間的連接通路， 同樣可以達到過功率保護的設(shè)計目的。當然，所述開關(guān)電路也可以僅采用比較器進行設(shè)計， 在出現(xiàn)過功率情況時，通過比較器向電源控制芯片N831的反饋端FB灌入電流，同樣也可以 實現(xiàn)電源電路的過功率保護功能。 當然，本實施例的開關(guān)電路結(jié)構(gòu)并不僅限于以上舉例，其它可根據(jù)輸入電壓的幅 值控制直流電源VCC與電源控制芯片N831的反饋端FB之間的連接線路通斷的電路組建形 式同樣屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。 本實施例的電源保護電路設(shè)計方式不僅能夠適用于采用內(nèi)部集成有比較器檢測電路的電源控制芯片所設(shè)計的電源電路中，同時還可以適用于其它功能相對簡單、成本低廉的普通電源控制芯片所設(shè)計的電源電路中。 下面以電視機為例來詳細闡述實施例一所述電源保護電路在電視機中的具體應(yīng)用以及相比傳統(tǒng)電視機而言所帶來的積極效果。 實施例二，圖2為應(yīng)用所述電源保護電路的電視機的內(nèi)部電路原理框圖，包括電源板、前面板、解碼板和音效板等主要部分。其中，在所述前面板上設(shè)置有接收用戶按鍵觸發(fā)指令的按鍵電路、接收遙控器發(fā)出的紅外遙控信號的遙控接收電路以及用于接收電視射頻信號的高頻頭電路。所述高頻頭電路在接收到電視臺發(fā)出的射頻電視信號后，將其解調(diào)、處理后生成相互分離的圖像信號和伴音信號通過接口傳輸至解碼板。在所述解碼板上設(shè)置有作為整個電視機核心單元的主芯片，用于完成對電視機中主要功能電路的集中控制并對圖像信號進行解碼處理等任務(wù)；在所述音效板上設(shè)置有音效處理單元，對接收到的伴音信號進行功率放大等處理后，驅(qū)動揚聲器輸出電視伴音。 上述前面板、解碼板和音效板在運行過程中所需要的各種供電電源則均由電源板輸出提供。在所述電源板上設(shè)置有交流電源輸入端AC、整流濾波電路、開關(guān)變壓器和電源控制芯片等主要部分。外部的交流市電通過交流電源輸入端AC引入電視機的電源板，經(jīng)整流濾波電路處理后轉(zhuǎn)變成高壓直流電輸出至開關(guān)變壓器的初級繞組。所述開關(guān)變壓器在電源控制芯片輸出的P麗控制信號的作用下，以一定開關(guān)頻率通斷，進而通過其多路次級線圈將高壓直流電轉(zhuǎn)換為+12V、 +16V、 +24￥等不同幅值的低壓直流電源輸出，進而通過接口傳輸至所述的前面板、解碼板和音效板上，為其上的各功能電路提供穩(wěn)定的直流工作電源。[0036] 通過在開關(guān)變壓器的初級繞組端與電源控制芯片的反饋端之間設(shè)計如實施例一所述的過功率檢測電路，可以擺脫對內(nèi)部集成有比較器檢測電路的高成本電源控制芯片的依賴，從而在對電源電路實現(xiàn)過功率保護的前提下，使得電視機的整機硬件成本得以降低，從而有助于提高電視產(chǎn)品的市場競爭力。 本實用新型的電源保護電路同樣可以適用于除電視機以外的其它電器設(shè)備的電源電路設(shè)計中。 當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種電源保護電路，包括變壓器以及對所述變壓器的開關(guān)頻率進行控制的電源控制芯片；其特征在于所述變壓器的初級繞組通過電容耦合出交流電壓，輸出至整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓后，輸出至一分壓電路；所述分壓電路的分壓節(jié)點連接一開關(guān)電路的控制端，開關(guān)電路的開關(guān)通路連接在直流電源與所述電源控制芯片的反饋端之間，當分壓節(jié)點處的電壓高于開關(guān)電路的導通電壓時開關(guān)電路導通，電源控制芯片控制變壓器停止工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源保護電路，其特征在于在所述開關(guān)電路中包含有一個 三端可調(diào)分流基準源和一個PNP型三極管，所述三端可調(diào)分流基準源的參考端連接分壓電 路的分壓節(jié)點，陽極接地，陰極分別與所述的直流電源和PNP型三極管的基極連接，所述 PNP型三極管的發(fā)射極連接所述的直流電源，集電極連接所述電源控制芯片的反饋端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源保護電路，其特征在于所述三端可調(diào)分流基準源的陰 極連接一穩(wěn)壓管的陽極，所述穩(wěn)壓管的陰極分別與所述的直流電源和PNP型三極管的基極 相連接，所述穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓小于所述直流電源的幅值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電源保護電路，其特征在于所述變壓器的初 級繞組通過一諧振電容接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電源保護電路，其特征在于所述電源控制芯片的反饋端通過一開關(guān)二極管連接所述開關(guān)電路的開關(guān)通路，并與連接在所述變壓器次級 繞組端的輸出電壓采樣反饋電路相連接。
6. —種電視機，包括電源電路，在所述電源電路中包括變壓器以及對所述變壓器的開 關(guān)頻率進行控制的電源控制芯片；其特征在于所述變壓器的初級繞組通過電容耦合出交 流電壓，輸出至整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓后，輸出至一分壓電路；所述分壓電路 的分壓節(jié)點連接一開關(guān)電路的控制端，開關(guān)電路的開關(guān)通路連接在直流電源與所述電源控 制芯片的反饋端之間，當分壓節(jié)點處的電壓高于開關(guān)電路的導通電壓時開關(guān)電路導通，電 源控制芯片控制變壓器停止工作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電視機，其特征在于在所述開關(guān)電路中包含有一個三端可 調(diào)分流基準源和一個PNP型三極管，所述三端可調(diào)分流基準源的參考端連接分壓電路的分 壓節(jié)點，陽極接地，陰極分別與所述的直流電源和PNP型三極管的基極連接，所述PNP型三 極管的發(fā)射極連接所述的直流電源，集電極連接所述電源控制芯片的反饋端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電視機，其特征在于所述三端可調(diào)分流基準源的陰極連接 一穩(wěn)壓管的陽極，所述穩(wěn)壓管的陰極分別與所述的直流電源和PNP型三極管的基極相連 接，所述穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓小于所述直流電源的幅值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的電視機，其特征在于所述變壓器的初級繞組 通過一諧振電容接地。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的電視機，其特征在于所述電源控制芯片的反 饋端通過一開關(guān)二極管連接所述開關(guān)電路的開關(guān)通路，并與連接在所述變壓器次級繞組端 的輸出電壓采樣反饋電路相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種電源保護電路及具有該電路的電視機，包括變壓器以及對所述變壓器的開關(guān)頻率進行控制的電源控制芯片；所述變壓器的初級繞組通過電容耦合出交流電壓，輸出至整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓后，輸出至一分壓電路；所述分壓電路的分壓節(jié)點連接一開關(guān)電路的控制端，開關(guān)電路的開關(guān)通路連接在直流電源與所述電源控制芯片的反饋端之間；當電源電路的輸出端出現(xiàn)過功率情況時，所述分壓節(jié)點處的電壓將高于開關(guān)電路的導通電壓，從而使開關(guān)電路受控導通；此時，直流電源向電源控制芯片的反饋端灌入電流，電源控制芯片隨即停止輸出PWM控制信號，進而控制變壓器停止工作，以實現(xiàn)對電源電路以及后級負載的過功率保護。
文檔編號H02H7/10GK201444573SQ20092002943
公開日2010年4月28日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者劉廣學, 韓文濤 申請人:青島海信電器股份有限公