CN100397767C - 开关电源 - Google Patents

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Abstract

一种开关电源单元，用于切换提供到脉冲变压器的整流的电压以便提供指定的负载电压到连接到脉冲变压器的次级绕组的负载，其中，在正常操作时，经由第一电阻提供整流的电压到控制电路的电源端，与此一起经由二极管将在脉冲变压器的驱动绕组产生的电压提供给电源端，并且在待机操作时，从外部接收指示已经使开关电源单元进入待机模式的待机信号，并且当在待机模式时，通过提供比能够操作控制电路的电源阈值电压更低的电压到电源端，可以完全关断对组成主电源的开关电源单元的控制部分的电力供应。

Description

开关电源
技术领域
本发明涉及一种开关电源单元，该开关电源单元在多个开关电源单元被使用时能够减少功耗。
背景技术
目前，开关电源单元在各种电气设备中被用于提供电力。开关电源单元，例如，振荡扼流变换器(ringing choke converter)类型(RCC)或准谐振类型的开关电源单元，经常采用通过在轻负载时产生间歇的开关操作来减少开关损耗的方法。在此情况下，开关电源单元的功耗被降低。开关电源单元通常配备有：用于在电气设备的正常操作时执行连续的开关操作的正常模式，和用于在电气设备待机时执行间歇开关操作以抑制功耗的待机模式。
取决于电气设备，也存在许多情形：一种情形是采用了双电源系统，一种情形是安装具有大输出容量的主电源和具有小输出容量的辅电源，并且分别在正常模式和待机模式在来自主电源的输出和来自辅电源的输出之间进行切换。
如图4所示，利用用于传统的双电源系统的控制电路，在电气设备的正常操作时(非待机时)，使主电源和辅电源都进入正常模式，并且执行连续的开关操作。另一方面，当电气设备处于待机时，将主电源切换到待机模式，并执行间歇开关，并且通过仅仅将辅电源保持在正常模式，确保电力供应。结果，甚至在待机模式，主电源也处于执行间歇开关的状态，这是在待机时减少功耗的主要障碍。
发明内容
本发明致力于一种开关电源单元，用于整流来自AC电源的AC电压，利用控制电路切换提供到脉冲变压器的整流的电压，并且将指定的负载电压提供给连接到脉冲变压器的次级绕组的负载，其中，在正常操作时，经由第一电阻将整流的电压提供给控制电路的电源端，与此一起将在脉冲变压器的驱动绕组产生的电压经由二极管提供给所述电源端；以及在待机模式操作时，从外部接收指示已经使开关电源单元进入待机模式的待机信号，并且将比可能操作控制电路的电压阈值更低的电压提供给所述电源端。
附图说明
本发明的优选实施例将基于下面的附图进行详细描述，其中：
图1是显示本发明的一实施例的开关电源单元的结构的图；
图2是显示第一实施例的控制电路的电源关断电路的结构的图；
图3是显示第二实施例的控制电路的电源关断电路的结构的图；
图4是用于描述用于背景技术的双电源系统的电源控制的图。
具体实施方式
图1显示了本发明的一实施例的开关电源单元100的结构。开关电源单元100等同于包括在由双电源系统驱动的电气设备中的主电源。如图1所示，控制电路101配备有：电源端T1、泄漏(drain)端T2和接地端T3。开关电源单元100整流来自AC电源的AC电压，利用控制电路101切换提供到脉冲变压器102的整流电压，并将指定的负载电压提供给连接到脉冲变压器102的次级绕组的负载。在起动时以及在待机间歇振荡时，从由整流器桥106整流的VDD，经由起动电阻R1到电源端T1执行给控制电路101的电力供应。同样，在起动之后的正常操作时，除了经由起动电阻R1供应外，也存在从在驱动绕组中产生的VDRIVE经由整流二极管D3的供应。这是因为在驱动绕组中产生具有类似于在起动后在次级绕组中产生的电压的波形的电压。
开关电源单元100反馈次级端的负载电力，并且通过调制包括在开关电源单元100中的控制电路101(功率FET)的开关频率和占空因数(duty cycle)执行功率控制。通过脉冲变压器102将该控制电路101(功率FET)的泄漏电流输出到次级端。
利用该实施例的开关电源单元100，将经由电阻从整流的电源电压VDD并且从在驱动绕组中产生的VDRIVE经由整流二极管D3得到的点A的电位，经由电源关断电路12a和12b施加到电源端T1。为了完全隔离开关电源单元100的初级端和次级端，在初级端提供电源关断电路12a部分，而在次级端分开提供电源关断电路12b的一部分。利用光耦合器等连接电源关断电路12a的部分和电源关断电路12b的部分。
电源关断电路12a和12b从外部接收指示开关电源单元100已经进入待机模式的待机信号，并且用于提供比能够操作控制电路101的阈值电压VTH更小的电压给控制电路101的电源端T1。
如图2所示，第一实施例的电源关断电路12a和12b包括晶体管Tr1、Tr2和Tr3、电阻R2、R3和R4以及保护二极管D1。
晶体管Tr1的集电极连接到起动电阻R1的一端，而其发射极连接到控制电路101的电源端T1。而且，起动电阻R1和晶体管Tr1的基极由电阻R2连接。最好在电源端T1和晶体管Tr1的基极之间也连接保护二极管D1。
将晶体管Tr1的基极经由电阻R3连接到晶体管Tr2(Tr部分)的集电极。而且，将晶体管Tr2(Tr部分)的发射极连接到接地端T3。晶体管Tr2是光耦合器型晶体管。包含在晶体管Tr2中的光二极管的阴极连接到晶体管Tr3的集电极，而阳极经由电阻R4偏置。晶体管Tr3的发射极接地，并且待机信号被输入到晶体管Tr3的基极。
利用这种类型的电源关断电路12a和12b，在正常操作时，通过使待机信号处于低电平，使晶体管Tr3进入截止状态。此时，晶体管Tr2也截止。用此方法，经由电阻R2偏置晶体管Tr1的基极电位，晶体管Tr1导通，并将点A的电位施加到电源端T1。
另一方面，当待机时，通过将待机信号改变为高电平，晶体管Tr3导通。此时，晶体管Tr2的二极管处于导电状态，并且晶体管Tr2导通。晶体管Tr1的基极经由电阻R3和晶体管Tr2(Tr部分)连接到接地端，并且晶体管Tr1截止。用此方法，电源端T1和点A断开连接。
如上所述，通过提供电源关断电路12a和12b，在处于待机模式时，可以关断对包括在主电源中的控制电路101的电力供应。用此方法，开关电源单元100的开关操作完全停止，并且仅仅利用分开提供的辅电源执行使用双电源系统的电力供应。因此可以减少功耗。
而且，如图3所示，第二实施例的电源关断电路12a和12b包括晶体管Tr2和Tr3、电阻R4和R5、以及稳压二极管D2。
将点A连接到电源端T1，并且也连接到电阻R5的一端。电阻R5的另一端连接到稳压二极管D2的阴极。而且，稳压二极管D2的阳极连接到晶体管Tr2(Tr部分)的集电极。晶体管Tr2(Tr部分)的发射极连接到接地端T3。晶体管Tr2是光耦合器型晶体管，和第一实施例中一样。将包含在晶体管Tr2中的光二极管的阴极连接到晶体管Tr3的集电极，而阳极经由电阻R4偏置。晶体管Tr3的发射极接地，而将待机信号输入到晶体管Tr3的基极。
利用这种类型的电源关断电路12a和12b，在正常操作时，通过使待机信号处于低电平使晶体管Tr3进入截止状态。此时，晶体管Tr2(Tr部分)也截止。用此方法，将点A的电压施加到电源端T1。
另一方面，在待机时，通过改变待机信号为高电平，晶体管Tr3导通。此时，晶体管Tr2的二极管处于导电状态，并且晶体管Tr2(Tr部分)导通。用此方法，电源端T1经由电阻R5、稳压二极管D2和晶体管Tr2连接到地电位。通过设置稳压二极管D2两端的电压低于可能操作控制电路101的阈值电压VTH，在待机模式时可以完全停止开关电源单元100的操作。
利用第二实施例的电源关断电路12a和12b，在待机模式中减少功耗的效果较小，但是可以减少组成该电路的电子组件的数量。因此可以使该电路规模小，从制造成本的角度看，这是一个优点。

Claims (4)

1.一种开关电源单元，用于整流来自AC电源的AC电压，利用控制电路切换提供到脉冲变压器的整流的电压，并且将指定的负载电压提供给连接到脉冲变压器的次级绕组的负载，其中，
在正常操作时，经由第一电阻将整流的电压提供给控制电路的电源端，与此一起将在脉冲变压器的驱动绕组产生的电压经由二极管提供给所述电源端；以及
在待机模式操作时，从外部接收指示已经使开关电源单元进入待机模式的待机信号，并且将比可能操作控制电路的电压阈值更低的电压提供给所述电源端。
2.如权利要求1所述的开关电源单元，其中
经由所述第一电阻和第一开关元件，将整流的电压提供给所述电源端，并且将整流的电压经由第二电阻和第二开关元件的串联电路接地，
在正常模式情形，其中所述待机信号表示正常操作状态，所述第二开关元件被关断，而使所述第一开关元件导通，以及
在待机模式情形，其中所述待机信号表示待机状态，使所述第二开关元件导电，而所述第一开关元件被关断。
3.如权利要求2所述的开关电源单元，其中在所述第一开关元件中提供保护二极管。
4.如权利要求1所述的开关电源单元，其中将整流的电压经由稳压二极管和第一开关元件的串联电路接地，
在正常模式情形，其中所述待机信号表示正常操作状态，所述第一开关元件被关断，以及
在待机模式情形，其中所述待机信号表示待机状态，使所述第一开关元件导电。
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