CN101557169A - 开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关电源电路。该开关电源电路包括一直流电源输入端、一脉冲产生电路、一控制该脉冲产生电路工作的启动电路和一包括第一初级绕组的第一变压器。该脉冲产生电路包括一第二变压器、一第一开关元件、一第二开关元件、串联在该直流电源输入端与地之间的两个分压电阻和分别与该两个分压电阻并联的两个电容；每一开关元件包括一控制端、一第一导通端和一第二导通端，该两个开关元件经由该四导通端串联在该直流电源输入端与地之间；该第二变压器包括一连接在该第一开关元件的控制端与其第二导通端之间的第二初级绕组、一第二次级绕组和一连接在该第二开关元件的控制端与地之间的第二辅助绕组。该开关电源电路体积较小，成本较低。

Description

开关电源电路

技术领域

本发明涉及一种开关电源电路。

背景技术

开关电源具有损耗小、变换效率高、线性变化小和工作稳定等特点，因此广泛应用于液晶显示器、阴极射线管显示器等显示装置和其它消费性电子产品中。

请参阅图1，是一种现有技术开关电源电路1的电路结构示意图。该开关电源电路1包括一第一整流滤波电路10、一保护电路12、一变压器13、一第二整流滤波电路15、一脉宽调变芯片16、一整流二极管17、一场效应晶体管18和一电阻19。该第一整流滤波电路10包括两个输入端101、102、一全桥整流电路103、一第一滤波电容104和一第一输出端105。该变压器13包括一初级绕组131、一次级绕组132和一辅助绕组133。该第二整流滤波电路15包括一整流电路151、一第二滤波电容152和一第二输出端153。该脉宽调变芯片16包括一用于接收工作电压的电源输入端161和一用于输出脉冲信号的脉冲输出端162。

该二输入端101、102分别与该全桥整流电路103的二输入端(未标示)相连接。该全桥整流电路103的正向输出端与该第一输出端105相连接，其负向输出端接地。该第一滤波电容104连接在该全桥整流电路103的正向输出端与负向输出端之间。

该变压器13的初级绕组131与该保护电路12并联，该初级绕组131的一端与该第一输出端105相连接，另一端与该场效应晶体管18的漏极连接。该场效应晶体管18的源极经由该电阻19接地。该场效应晶体管18的栅极经由一电阻(未标示)与该脉宽调变芯片16的脉冲输出端162相连接。该辅助绕组133的一端接地，另一端经由该整流二极管17和一晶体管(未标示)连接在该脉宽调变芯片16的电源输入端161。

该次级绕组132的一端接地，另一端经由该第二整流滤波电路15的整流电路151与该第二输出端153连接。该第二滤波电容152连接在该第二输出端153与地之间。

该开关电源电路1的工作原理如下：

外部交流电压经由该两个输入端101、102输入至该第一整流滤波电路10中，该第一整流滤波电路10对该交流电压进行整流滤波，并输出一第一直流电压。该第一直流电压依次经由该初级绕组131、该场效应晶体管18和该电阻19产生瞬间电流。该辅助绕组133感应该初级绕组131并通过该整流二极管17为该脉宽调变芯片16提供直流工作电压。该脉宽调变芯片16通过该脉冲输出端162输出脉冲信号控制该场效应晶体管18的导通与截止。当该场效应晶体管18导通时，该初级绕组131上有电流通过；当该场效应晶体管18截止时，该初级绕组131上无电流通过。该次级绕组132输出其感应的交流电压，该交流电压经由该第二整流滤波电路15整流、滤波后转换为一稳定的第二直流电压，并通过该第二输出端153输出。

该开关电源电路1采用该脉宽调变芯片16产生控制该场效应晶体管18的脉冲信号，成本较高，且与该脉宽调变芯片16配合工作的外部电路结构复杂，涉及元件较多，使采用该开关电源电路1的电子产品体积较大。

发明内容

为了解决现有技术开关电源电路体积大、成本高的问题，有必要提供一种体积较小、成本较低的开关电源电路。

一种开关电源电路，其包括一直流电源输入端、一脉冲产生电路、一控制该脉冲产生电路工作的启动电路和一包括第一初级绕组的第一变压器。该脉冲产生电路包括一第二变压器、一第一开关元件、一第二开关元件、串联在该直流电源输入端与地之间的两个分压电阻和分别与该两个分压电阻并联的两个电容；每一开关元件包括一控制端、一第一导通端和一第二导通端，该直流电源输入端依次经由该第一开关元件的第一导通端、第二导通端和该第二开关元件的第一导通端、第二导通端接地；该第二变压器包括一第二初级绕组、一第二次级绕组和一第二辅助绕组；该第二初级绕组连接在该第一开关元件的控制端与其第二导通端之间，该第二辅助绕组连接在该第二开关元件的控制端与地之间；该第一开关元件的第二导通端依次经由该第二次级绕组、该第一初级绕组和一电容接地。

一种开关电源电路，其包括一直流电源输入端、一包括一第一初级绕组的第一变压器、一与该第一初级绕组配合产生振荡脉冲的脉冲产生电路和一为该脉冲产生电路提供工作开启电压的启动电路。

与现有技术相比，本发明的开关电源电路采用一启动电路、该第一变压器的第一初级绕组、该脉冲产生电路的第二变压器和两个电容产生该两个开关元件所需开关脉冲信号，其电路结构简单，涉及周边元件少，使采用该开关电源电路的电子产品体积较小。且其不需要脉宽调变芯片，成本较低。

附图说明

图1是一种现有技术开关电源电路的电路结构示意图

图2是本发明的开关电源电路一较佳实施方式的电路结构示意图。

具体实施方式

请参阅图2，是本发明的开关电源电路一较佳实施方式的电路结构示意图。该开关电源电路2包括一第一整流滤波电路20、一脉冲产生电路23、一启动电路24、一第一变压器26和一第二整流滤波电路27。该第一整流滤波电路20包括两个第一输入端201、202、一全桥整流电路203、一第一电容204和一第一输出端205。该脉冲产生电路23包括一第一开关元件231、一第二开关元件232、一第一分压电阻233、一第二分压电阻234、一第三电容235、一第四电容236和一第二变压器25。该启动电路24包括一第一电阻241、一第二电容242和一第一二极管243。该第一变压器26包括一第一初级绕组261和一第一次级绕组262。该第二整流滤波电路27包括一第二二极管271、一第五电容272和一第二输出端273。该第一开关元件231和该第二开关元件232为N沟道场效应晶体管。

该两个第一输入端201、202分别与该全桥整流电路203的两个输入端(未标示)相连接。该全桥整流电路203的正向输出端与该第一输出端205相连接，其负向输出端接地。该第一电容204连接在该全桥整流电路203的正向输出端与负向输出端之间。

该启动电路24用于为第二开关元件232提供初次导通电压。该第一电阻241和该第二电容242串联在该第一输出端205与地之间。该第一二极管243的阳极经由该第二电容242接地，其阴极与该第二开关元件232的栅极电连接。

该第一分压电阻233和该第二分压电阻234串联在该第一输出端205与地之间，且该第一分压电阻233和该第二分压电阻234的阻值相等。该第三电容235和该第四电容236串联在该第一输出端205与地之间。该第一分压电阻233与该第三电容235并联，该第二分压电阻234与该第四电容236并联。该第一开关元件231的漏极与该第一输出端205连接，其源极与该第二开关元件232的漏极连接。该第二开关元件232的源极接地。

该第二变压器25包括一第二初级绕组251、一第二次级绕组252和一第二辅助绕组253。该第二初级绕组251的一端与该第一开关元件231的源极连接，另一端与该第一开关元件231的栅极连接。该第二次级绕组252的一端与该第一开关元件231的源极连接，另一端与该第一变压器26的第一初级绕组261的一端连接。该第一初级绕组261的另一端经由该第二分压电阻234接地。该第二辅助绕组253的一端接地，另一端与该第二开关元件232的栅极连接。该第二初级绕组251与该第一开关元件231的源极连接的一端、该第二次级绕组252与该第一开关元件231的源极连接的一端和该第二辅助绕组253与该第二开关元件232的栅极连接的一端为同名端。

该第一变压器26的第一次级绕组262的一端接地，另一端与该第二整流滤波电路27的第二二极管271的阳极连接。该第二二极管271的阴极与该第二输出端273连接。该第五电容272连在该第二输出端273与地之间。

该开关电源电路2的工作原理如下：

外部交流电压经由该两个第一输入端201、202输入至该第一整流滤波电路20中，该第一整流滤波电路20对该交流电压进行整流滤波，并经由该第一输出端205输出一第一直流电压。该第一直流电压经由该第一电阻241对该第二电容242充电，当该第二电容242的两端电压大于该第一二极管243的开启电压时，该第一二极管243导通，同时有正电压施加到该第二开关元件232的栅极，使该第二开关元件232导通。同时，该第一输出端205输出的第一直流电压对该第三电容235和该第四电容236充电。当该第二开关元件232导通时，该第四电容236依次经由该第一变压器26的第一初级绕组261、该第二变压器25的第二次级绕组252和该第二开关元件232放电。该第二次级绕组252上的电流方向是由其与该第一初级绕组261连接的一端流向其同名端。该第二初级绕组251上产生的感应电流方向是由其与该第一开关元件231的栅极连接的一端流向其同名端，即正电压加载至该第一开关元件231的栅极，因此，该第一开关元件231导通。该第二辅助绕组253上产生的感应电流方向是由其接地端流向其同名端，即负电压加载至该第二开关元件232的栅极，因此，该第二开关元件232截止。

当该第二开关元件232截止时，该第四电容236开始充电。当该第一开关元件231导通时，该第三电容235依次经由该第一开关元件231、该第二次级绕组252和该第一初级绕组261放电。该第二次级绕组252上的电流方向是由其同名端流向其与该第一初级绕组261连接的一端。该第二初级绕组251上产生的感应电流方向是由其同名端流向其与该第一开关元件231的栅极连接的一端，即负电压加载至该第一开关元件231的栅极，因此，该第一开关元件231截止。该第二辅助绕组253上产生的感应电流方向是由其同名端流向其接地端，即正电压加载至该第二开关元件232的栅极，因此，该第二开关元件232导通。此时，该第四电容236开始放电，该第三电容235开始充电。如此重复进行上述过程，使该第一变压器26的第一初级绕组261产生振荡脉冲，该第一次级绕组262输出其感应该第一初级绕组261而产生的交流电压。该第二整流滤波电路27对该交流电压进行整流、滤波，并通过该第二输出端273输出一稳定的第二直流电压。

与现有技术相比，本发明的开关电源电路采用该启动电路24、该第一变压器26的第一初级绕组、该脉冲产生电路23的第二变压器25、第三电容235和第四电容236产生该第一开关元件231和该第二开关元件232所需的开关脉冲信号，其电路结构简单，涉及周边元件少。且其不需要脉宽调变芯片，成本较低，满足目前小型电子产品价格低廉的需求。

本发明开关电源电路并不限于上述实施方式所述，如：该第一开关元件和该第二开关元件也可以为P沟道场效应晶体管、绝缘栅极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或其它三端开关元件；该第一变压器的第一初级绕组和该第二变压器的第二次级绕组可以合并为一个线圈，即该第一变压器和该第二变压器可以合并为一个变压器。在本说明书中，场效应晶体管的栅极或绝缘栅极晶体管的栅极统称为控制端，场效应晶体管的漏极或绝缘栅极晶体管的集电极统称为第一导通端，场效应晶体管的源极或绝缘栅极晶体管的发射极统称为第二导通端。

Claims (10)

1.一种开关电源电路，其包括一直流电源输入端、一脉冲产生电路和一第一变压器；该第一变压器包括一第一初级绕组；其特征在于：该开关电源电路进一步包括一控制该脉冲产生电路工作的启动电路；该脉冲产生电路包括一第二变压器、一第一开关元件、一第二开关元件、串联在该直流电源输入端与地之间的两个分压电阻和分别与该两个分压电阻并联的两个电容；每一开关元件包括一控制端、一第一导通端和一第二导通端，该直流电源输入端依次经由该第一开关元件的第一导通端、第二导通端和该第二开关元件的第一导通端、第二导通端接地；该第二变压器包括一第二初级绕组、一第二次级绕组和一第二辅助绕组；该第二初级绕组连接在该第一开关元件的控制端与其第二导通端之间，该第二辅助绕组连接在该第二开关元件的控制端与地之间；该第一开关元件的第二导通端依次经由该第二次级绕组、该第一初级绕组和一电容接地。

2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：该两个开关元件是两个N沟道场效应晶体管。

3.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：该第二初级绕组与该第一开关元件的第二导通端连接的一端、该第二次级绕组与该第一开关元件的第二导通端连接的一端和该第二辅助绕组与该第二开关元件的控制端连接的一端为同名端。

4.如权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于：该启动电路包括一第一电阻、一第一电容和一二极管，该第一电阻和该第一电容串联接在该直流电源输入端与地之间，该二极管的阳极经由该第一电容接地，其阴极与该第二开关元件的控制端电连接。

5.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：该脉冲产生电路的两个分压电阻的电阻值相等。

6.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：该两个开关元件是两个P沟道场效应晶体管。

7.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：该第一变压器的第一初级绕组与该第二变压器的第二次级绕组为同一线圈。

8.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：该开关电源电路进一步包括一第一整流滤波电路，该第一整流滤波电路用于将外部交流电源转换为直流电源并输出至该直流电源输入端。

9.如权利要求8所述的开关电源电路，其特征在于：该第一变压器进一步包括一第一次级绕组，该开关电源电路进一步包括一第二整流滤波电路，该第二整流滤波电路用于将该第一次级绕组输出的交流电压整流滤波，并输出直流电压。

10.一种开关电源电路，其包括一直流电源输入端、一包括第一初级绕组的第一变压器、一与该第一初级绕组配合产生振荡脉冲的脉冲产生电路和一为该脉冲产生电路提供工作开启电压的启动电路。

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