CN101582632A - 开关电源及使用该开关电源的用电设备 - Google Patents

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Abstract

一种开关电源，所述开关电源包括接收外部电压的输入单元、用于对外部电压进行整流滤波输出直流电流的第一整流单元、控制单元、转换单元、开关单元、侦测单元以及保护单元，所述控制单元用于接收外部电压后启动并输出控制信号至开关单元，所述开关单元接收所述控制信号而导通，所述转换单元接收所述直流电流并在开关单元导通时将所述直流电流输出至所述侦测单元，所述侦测单元用于接收所述直流电流产生侦测电流，并依据该侦测电流产生检测电压，所述控制单元检测到该检测电压过高时，停止输出控制信号，所述保护单元与所述开关单元相连，用于在所述直流电流过大时分流所述直流电流。此外还提供一种使用上述开关电源的用电设备。

Description

开关电源及使用该开关电源的用电设备
技术领域
本发明涉及电子设备，尤其涉及一种具有电压转换功能的开关电源以及使用该开关电源的用电设备。
背景技术
电视机、电脑、家庭影院等各种用电设备的普及，极大地丰富了我们的生活，同时也给我们的生活带来了极大的便利。
用电设备工作的电源一般由发电站提供，经高压输电线传输到各个地区，再通过各个地区的变电站将高压转换为标准电压(中国大陆地区的标准电压为220伏)输送至千家万户。如今，许多用电设备都是在特定范围内的直流电流下工作，如笔记本电脑的正常工作电压为12.5伏，因此，通常采用一个开关电源将变电站输出至用户家中的标准电压进行转换，以输出各种用电设备特定范围内的工作电压。
开关电源内部一般设有一开关元件，该开关元件用于控制开关电源是否向外提供工作电压。开关元件导通时输出导通电流，开关电源内还设有一侦测模块，该侦测模块用于侦测所述导通电流的大小。该侦测模块在侦测到所述导通电流过大时，开关元件停止输出导通电流。若该侦测模块被短路，其将侦测不到导通电流过大，进而所述过大的导通电流将烧坏开关电源，严重地将引发火灾。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有短路保护功能的开关电源。
还有必要提供一种具有短路保护功能的用电设备。
一种开关电源，所述开关电源包括接收外部电压的输入单元、用于对外部电压进行整流滤波输出直流电流的第一整流单元、控制单元、转换单元、开关单元、侦测单元以及保护单元，所述控制单元用于接收外部电压后启动并输出控制信号至开关单元，所述开关单元接收所述控制信号而导通，所述转换单元接收所述直流电流并在开关单元导通时将所述直流电流输出至所述侦测单元，所述侦测单元用于接收所述直流电流产生侦测电流，并依据该侦测电流产生检测电压，所述控制单元检测到该检测电压过高时，停止输出控制信号，所述保护单元与所述开关单元相连，用于在所述直流电流过大时分流所述直流电流。
一种用电设备，包括开关电源和工作模块，开关电源包括接收外部电压的输入单元、用于对外部电压进行整流滤波输出直流电流的第一整流单元、供电单元、控制单元、转换单元、开关单元、第二整流单元、输出单元、侦测单元以及保护单元，所述控制单元用于接收外部电压后启动并输出控制信号至所述开关单元，所述开关单元用于接收所述控制信号而导通，所述转换单元接收所述直流电流并在开关单元导通时将所述直流电流输出至所述侦测单元，同时向第二整流单元和供电单元提供感应电流，供电单元用于对所述感应电流进行整流滤波后向控制单元提供工作电压，第二整流单元用于对所述感应电流进行整流滤波并通过所述输出单元输出工作电压至所述工作模块，侦测单元用于接收所述直流电流产生侦测电流，并依据所述侦测电流产生检测电压，控制单元检测到该检测电压过高时，停止输出控制信号，所述保护单元与所述开关单元相连，用于在所述直流电流过大时分流所述直流电流。
上述用电设备通过开关电源将外部电压进行变换后输出工作电压，供工作模块工作。开关电源设置侦测单元，并通过控制单元检测侦测单元提供的检测电压，使控制单元在该检测电压过高时，停止输出控制信号，以防止过高的检测电压损坏开关单元，达到保护开关电源的目的。开关单元还设置保护单元，在上述侦测电流过大且控制单元检测不到上述检测电压过高时，吸收该过大的侦测电流，保护控制芯片，进而使开关电源的损失达到最小。
附图说明
图1为一较佳实施方式的用电设备的功能模块图。
图2为一较佳实施方式的开关电源的电路图。
具体实施方式
请参阅图1，用电设备200包括接收外部电压并输出工作电压的开关电源100和接收上述工作电压进行工作的工作模块201。
开关电源100包括输入单元101、第一整流单元103、供电单元105、控制单元107、开关单元109、转换单元111、第二整流单元113、输出单元115、侦测单元117、保护单元119。
输入单元101用于接收外部电压，并将该外部电压输送至第一整流单元103和控制单元107。该外部电压为市电电压，如中国大陆地区的标准电压220V。
第一整流单元103用于对所述外部电压进行整流滤波输出直流电流，并将该直流电流输出至转换单元111。
控制单元107用于接收上述外部电压而上电工作，并向开关单元109输出控制信号，以控制开关单元109导通，使接收上述第一整流单元103输出的直流电流的转换单元111输出感应电流至供电单元105和第二整流单元113，转换单元111还将其接收的直流电流通过开关单元109传输至侦测单元117。
供电单元105用于接收上述感应电流，并对其进行整流滤波后向控制单元107提供工作电压，以代替控制单元107启动时接收的外部电压。
第二整流单元113用于对上述感应电流进行整流滤波，并将整流滤波后的感应电流通过输出单元115输出至工作模块201。
侦测单元117用于接收转换单元111通过开关单元109传输来的直流电流产生侦测电流，该侦测电流由转换单元111经由开关单元109流向侦测单元117。侦测单元117还依据所述侦测电流产生检测电压。控制单元107还用于定时检测该检测电压是否过高，若该检测电压过高，则停止输出控制信号，使开关单元109截止，进而转换单元111停止工作，即没有直流电流通过开关单元109传输至侦测单元117，侦测单元117停止提供检测电压。控制单元107再次检测侦测单元117时，检测不到检测电压，控制单元107将重新输出控制信号，开关单元109导通，进而开关电源100进入下一个循环。
保护单元119与开关单元109以及侦测单元117相连，用于将开关单元109与侦测单元117之间的电压限制在预定值以下。保护单元119还用于将开关单元109与控制单元107之间的电压限制在预定值以下，防止损坏控制单元107。
如图2所示，其为图1所示的开关电源100的电路图。
其中，第一整流单元103包括整流桥和滤波电容，供电单元105包括用于限流的限流电阻、整流二极管以及滤波电容，第二整流单元113包括整流二极管和滤波电容。
转换单元111包括变压器20。变压器20包括直流输入端20a、第一输出端20b以及第二输出端20c。其中直流输入端20a连接于第一整流单元103与开关单元109之间，用于接收第一整流单元103输出的直流电流，并将该直流电流通过开关单元109传输至侦测单元117。第一输出端20b连接至第二整流单元113，用于向第二整流单元113输出感应电流。第二输出端20c连接于供电单元105和地之间，为供电单元105提供感应电流。
控制单元107包括控制芯片30、二极管D1和电阻R1和R2。控制芯片30包括启动端30a、工作电压输入端30b、控制信号输出端30c以及检测端30d。其中，启动端30a用于依次通过电阻R1和二极管D1连接至输入单元101，其中，二极管D1的负极与输入单元101相连。工作电压输入端30b连接至供电单元105。控制信号输出端30c通过电阻R2连接至开关单元109。检测端30d连接至侦测单元117。
开关单元109包括场效应管T1。场效应管T1的栅极连接至控制单元107的控制信号输出端30c，场效应管T1的漏极连接至转换单元111的直流输入端20a，场效应管T1的源极连接至侦测单元117。
侦测单元117包括电阻R3和R4，电阻R3的一端接于场效应管T1的源极，其另一端接地。电阻R4的一端接于场效应管T1的源极，其另一端接于控制单元107的检测端30d。
保护单元105包括稳压二极管D2和D3。稳压二极管D2的阴极电性连接至场效应管T1的栅极，其阳极接地。稳压二极管D3的阴极电性连接至场效应管T1的源极，其阳极接地。
用电设备200需要工作时，通过输入单元101接收外部电压，该外部电压依次经二极管D1和电阻R1输出至控制芯片30的启动端30a，并启动该控制芯片30，使控制芯片30通过其控制信号输出端30d向场效应管T1输出控制信号，场效应管T1导通。另外，该外部电压经过整流桥整流和滤波电容滤波后成为直流电流，并输出至变压器20的直流输入端20a。变压器20因场效应管T1导通，并变压器20通过第一输出端20b和第二输出端20c向第二整流单元113和供电单元105提供感应电流，并将接收的直流电流输出至电阻R3。
供电单元105通过整流二极管和滤波电容对所述感应电流进行整流滤波后，通过控制芯片30的工作电压输入端30b向控制芯片30提供工作电压。第二整流单元113通过整流二极管和滤波电容对所述感应电流进行整流滤波后，通过输出单元115向工作模块201提供工作电压。
电阻R3接收上述直流电流产生侦测电流，该侦测电流流经场效应管T1。电阻R3将加于电阻R3两端的电压作为检测电压，通过电阻R4反馈至控制芯片30的检测端30d。控制芯片30检测该检测电压，并在该检测电压过高时，停止通过控制信号输出端30c输出控制信号至场效应管T1，场效应管T1截止，使加于电阻R3两端的电压为零，进而控制芯片30检测不到检测电压，控制芯片30重新输出控制信号，使场效应管T1导通，进而进入下一个循环。
当控制芯片30的检测端30d与接地端被短路后，控制芯片30将检测不到检测电压，进而持续输出控制信号。当流过场效应管T1和电阻R3的侦测电流过大时，该过大的侦测电流将损坏场效应管T1，此时，稳压二级管D2将吸收损坏场效应管T1后流向控制芯片30的电流，稳压二极管D3吸收流向电阻R3的电流，以保护控制芯片30不被损坏。
用电设备200通过开关电源100将外部电压进行变换后输出工作电压，供工作模块201工作。开关电源100设置侦测单元117，并通过控制单元107检测侦测单元117提供的检测电压，使控制单元107在该检测电压过高时，停止输出控制信号，以达到保护开关电源100的目的。开关单元107还设置保护单元119，以在上述侦测电流过大且控制单元107检测不到上述检测电压过高时，吸收该过大的侦测电流，保护控制芯片30，进而使开关电源100的损失达到最小。

Claims (11)

1.一种开关电源，所述开关电源包括接收外部电压的输入单元、用于对外部电压进行整流滤波输出直流电流的第一整流单元、控制单元、转换单元、开关单元、侦测单元以及保护单元，所述控制单元用于接收外部电压后启动并输出控制信号至开关单元，所述开关单元接收所述控制信号而导通，所述转换单元接收所述直流电流并在开关单元导通时将所述直流电流输出至所述侦测单元，所述侦测单元用于接收所述直流电流产生侦测电流，并依据该侦测电流产生检测电压，所述控制单元检测到该检测电压过高时，停止输出控制信号，所述保护单元与所述开关单元相连，用于在所述直流电流过大时分流所述直流电流。
2.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于：所述开关电源还包括供电单元，供电单元用于对所述感应电流进行整流滤波后向所述控制单元提供工作电压。
3.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于：所述开关电源还包括第二整流单元和输出单元，所述第二整流单元用于对所述感应电流进行整流滤波并通过所述输出单元输出工作电压。
4.如权利要求3所述的开关电源，其特征在于：第二整流单元包括用于整流的整流二极管和用于滤波的滤波电容。
5.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于：第一整流单元包括用于整流的整流桥和用于滤波的滤波电容。
6.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于：转换单元包括变压器，所述变压器包括直流输入端、第一输出端以及第二输出端，所述输入端用于接收所述直流电流，所述第一输出端用于向所述第二整流单元输出感应电流，所述第二输出端用于向供电单元输出感应电流。
7.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于：控制单元包括控制芯片，所述控制芯片包括启动端、工作电压输入端、控制信号输出端以及检测端，启动端用于接收所述外部电压而启动控制芯片，所述工作电压输入端用于接收供电单元提供的工作电压，控制信号输出端用于向开关单元输出控制信号，检测端用于接收所述检测电压。
8.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于：开关单元包括场效应管，场效应管的栅极电性连接至控制单元，用于接收所述控制信号，场效应管的漏极电性连接至转换单元，其源极电性连接至侦测单元。
9.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于：侦测单元包括电阻(R3)和电阻(R4)，电阻(R3)的一端连接至开关单元，另一端接地，电阻(R4)的一端连接至控制单元，另一端连接至开关单元。
10.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于：保护单元包括稳压二极管(D2和D3)，稳压二极管(D3)的阴极电性连接所述开关单元，其阳极接地，稳压二极管(D3)的阴极电性连接至所述控制单元，其阳极接地。
11.一种用电设备，包括开关电源和工作模块，开关电源包括接收外部电压的输入单元、用于对外部电压进行整流滤波输出直流电流的第一整流单元、供电单元、控制单元、转换单元、开关单元、第二整流单元、输出单元、侦测单元以及保护单元，所述控制单元用于接收外部电压后启动并输出控制信号至所述开关单元，所述开关单元用于接收所述控制信号而导通，所述转换单元接收所述直流电流并在开关单元导通时将所述直流电流输出至所述侦测单元，同时向第二整流单元和供电单元提供感应电流，供电单元用于对所述感应电流进行整流滤波后向控制单元提供工作电压，第二整流单元用于对所述感应电流进行整流滤波并通过所述输出单元输出工作电压至所述工作模块，侦测单元用于接收所述直流电流产生侦测电流，并依据所述侦测电流产生检测电压，控制单元检测到该检测电压过高时，停止输出控制信号，所述保护单元与所述开关单元相连，用于在所述直流电流过大时分流所述直流电流。
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