CN101626201B - 开关电源电路 - Google Patents

Abstract

一种开关电源电路，包括一电源接口、一继电器控制电路、一继电器电路及一电脑电源。所述继电器电路包括一继电器及一开关元件。所述继电器的开关连接在所述电源接口与所述电脑电源之间，所述开关元件与所述继电器控制电路相连。当所述继电器控制电路使所述开关元件导通时，所述继电器闭合其开关，从而使所述电源接口与所述电脑电源导通，所述电脑电源给电脑供电，并输出一系统电源给所述继电器控制电路，以维持所述开关元件的导通；当所述电脑电源停止输出所述系统电源时，所述继电器控制电路使所述开关元件截止，所述继电器断开其开关，所述电源接口停止供电给所述电脑电源。上述开关电源电路在电脑软件关机时无电源输出，节省了电能。

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(switch power supply，SPS)被广泛应用于电脑、服务器、工作站等产品中，一般电脑在软件关机后，其内部的开关电源电路仍然会输出5V辅助电源5V_SB提供给电脑主机板，供电脑主机板的电源监控单元、网络通信接口、系统时钟芯片等使用，为电脑的电源启动作准备。

但是，如果电脑在软件关机后长时间不使用的话，所述5V辅助电源5V_SB将会损耗一定的电能，这极不利于节约能源。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种具省电功能的开关电源电路。

一种开关电源电路，包括一电源接口、一继电器控制电路、一继电器电路及一电脑电源。所述继电器电路包括一继电器及一第一开关元件，所述继电器包括一开关。所述继电器的开关连接在所述电源接口与所述电脑电源之间，所述第一开关元件与所述继电器控制电路相连。所述电源接口用于连接外部电源，所述电脑电源将来自所述电源接口的外部电源转换为电脑所需的电源，所述继电器控制电路通过控制所述第一开关元件，进而控制所述继电器。当所述继电器控制电路使所述第一开关元件导通时，所述继电器闭合其开关，从而使所述电源接口与所述电脑电源导通，所述电脑电源给电脑供电，并输出一系统电源给所述继电器控制电路，以维持所述第一开关元件的导通；当所述电脑电源停止输出所述系统电源时，所述继电器控制电路使所述第一开关元件截止，所述继电器断开其开关，所述电源接口停止供电给所述电脑电源。

上述开关电源电路通过所述继电器控制电路及所述继电器电路来实现当电脑处于软件关机状态时，所述开关电源电路无电源输出的功能，节省了电能。

附图说明

下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1是本发明开关电源电路较佳实施方式的原理框图。

图2是图1的电路图。

具体实施方式

请参考图1及图2，本发明开关电源电路设置于一电脑主机板上，其较佳实施方式包括一电源接口10、一交/直流转换电路20、一继电器控制电路30、一继电器电路40及一电脑电源50。所述电源接口10用于连接一外部交流电源(如220V交流电源)，并将所述外部交流电源提供给所述交/直流转换电路20及所述电脑电源50(如ATX电源)。所述交/直流转换电路20将接收到的所述外部交流电源转换成直流电源(如5V直流电源)，并将所述直流电源提供给所述继电器控制电路30及所述继电器电路40。所述继电器电路40包括一继电器42，所述继电器42包括一开关K，所述开关K连接在所述电源接口10上的火线L上。所述继电器控制电路30用于控制所述继电器42运作以断开或闭合所述开关K。所述电脑电源50将接收到的所述外部交流电源转换成所述电脑主机板所需的电源(如5V系统电源5V_SYS及5V备用电源5V_SB等)并输出给所述电脑主机板。当所述继电器控制电路30控制所述继电器42运作以闭合所述开关K时，所述电脑电源50输出电脑主机板工作时所需的各种电源；当所述继电器控制电路30控制所述继电器42运作以断开所述开关K时，所述电脑电源50无电源输出。

本发明的较佳实施方式中，所述开关电源电路还包括一单刀双掷开关K1，其包括一刀部1及两掷点2和3。所述电源接口10的零线N及地线G均直接连接到所述电脑电源50对应的零线及地线引脚上。所述电源接口10的火线L连接到所述单刀双掷开关K1的刀部1上，所述掷点2连接到所述电脑电源50的火线引脚上，所述掷点3通过所述继电器42的开关K连接到所述电脑电源50的火线引脚上。当所述刀部1掷于所述掷点2时，所述开关电源电路仅能实现现有技术中开关电源电路的功能，即当电脑软件关机后，所述开关电源电路仍提供一5V备用电源5V_SB给电脑主机板(普通模式)；当所述刀部1掷于所述掷点3时，所述开关电源电路可实现省电功能，即当电脑软件关机后，所述开关电源电路不给所述电脑主机板提供包括所述5V备用电源5V_SB在内任何电源(省电模式)，故可以节省电能。本发明通过设置所述单刀双掷开关K1来提高用户的选择灵活度，当用户想要所述开关电源电路处于普通模式时，只需将所述刀部1掷于所述掷点2即可；当用户想要所述开关电源电路处于省电模式时，只需将所述刀部1掷于所述掷点3即可，从而给用户的使用带来了极大的方便。在其他实施方式中，若只需所述开关电源电路具备省电功能，则所述单刀双掷开关K1可省略。

所述交/直流转换电路20包括一变压器22、一电压转换芯片26、一二极管D、一电阻R7及两电容C2及C3。所述变压器22包括一第一输入端、一第二输入端、一第一输出端及一第二输出端，所述电压转换芯片26为L78M05芯片，其包括一输入引脚IN、一输出引脚OUT及一接地引脚GND。所述变压器22的第一及第二输入端分别与所述电源接口10的火线L及零线N相连。所述电压转换芯片26的输入引脚IN通过所述二极管D及所述电阻R7与所述变压器22的第一输出端相连，通过所述电容C2与所述变压器22的第二输出端及所述接地引脚GND相连；所述输出引脚OUT与所述继电器控制电路30及所述继电器电路40相连，并通过所述电容C3与所述变压器22的第二输出端及所述接地引脚GND相连；所述变压器22的第二输出端及所述接地引脚GND均接地。

所述继电器控制电路30包括四个开关元件Q2-Q5，五个电阻R1-R5，一电容C及一开关K2。其中，所述开关元件Q2及Q5均为NPN型三极管，所述开关元件Q3及Q4均为NMOS场效应管，所述开关K2为电脑的开机按钮，其具有自动复位功能。所述三极管Q2的基极通过所述电阻R1与所述交/直流转换电路20输出的5V直流电源相连；集电极通过所述电阻R2与所述5V直流电源相连，并与所述场效应管Q4的漏极相连；发射极通过所述开关K2接地。所述场效应管Q3的栅极通过所述电阻R3与所述5V直流电源相连，并通过所述电容C与所述三极管Q2的集电极相连，还与所述三极管Q5的集电极相连；漏极通过所述电阻R4与所述5V直流电源相连，并与所述继电器电路40及所述场效应管Q4的栅极相连。所述场效应管Q3及Q4的源极均接地。所述三极管Q5的基极通过所述电阻R5与所述电脑电源50输出的5V系统电源5V_SYS相连，发射极接地。

所述继电器电路40还包括一开关元件Q1、一电阻R6及一电容C1。所述开关元件Q1为一NMOS场效应管。所述继电器42还包括一线圈J，所述线圈J的一端通过所述电阻R6与所述5V直流电源相连，并通过所述电容C1接地，所述线圈J的另一端与所述场效应管Q1的漏极相连。所述场效应管Q1的栅极与所述继电器控制电路30相连，源极接地。

需要使用所述开关电源电路的省电功能时，将所述单刀双掷开关K1的刀部1掷于其掷点3处。当将电脑的电源插头插入电源插座，但并未按下电脑的开机按钮时，所述外部交流电源通过所述电源接口10进入所述开关电源电路，所述交/直流转换电路20接收到所述外部交流电源后，将所述外部交流电源经所述变压器22变压、所述二极管D整流及所述电容C2滤波后，再经所述电压转换芯片26转换为稳定的5V直流电源，所述5V直流电源经所述电容C3滤波后，输出给所述继电器控制电路30及所述继电器电路40。所述开关K2在未按开机按钮时处于断开状态，所述三极管Q2因其发射极断开而无法正常工作。所述场效应管Q3因其栅极为高电平而导通，所述场效应管Q1及Q4均因其栅极为低电平而截止。因所述场效应管Q1截止，故所述线圈J中无电流流过，所述开关K仍处于断开状态，所述电脑电源50无电源输出。

在按下开机按钮的瞬间，所述开关K2闭合，所述三极管Q2导通，其发射极立即变为低电平，因所述电容C两端的电压差在瞬间突变，此时所述电容C导通，所述场效应管Q3栅极的电平在瞬间被拉低，所述场效应管Q3截止，所述场效应管Q1及Q4因其栅极为高电平而导通。因所述场效应管Q1导通，故所述线圈J中有电流流过，所述开关K处于闭合状态，所述电脑电源50输出电脑主机板所需的各种电源。放开开机按钮后，所述开关K2自动复位到断开状态，所述三极管Q2因其发射极断开而无法正常工作。但因所述场效应管Q4在未放开开机按钮时处于导通状态，故其漏极为低电平，所述电容C两端仍存在电压差，所述电容C仍导通，所述场效应管Q3仍因其栅极为低电平而截止，所述场效应管Q1及Q4因其栅极为高电平而导通。因所述场效应管Q1导通，故所述线圈J中有电流流过，所述开关K处于闭合状态，所述电脑电源50输出电脑主机板所需的各种电源。本发明的较佳实施方式中，用户在按下开机按钮后会立即放开，即所述开关K2在短暂的闭合后立即自动复位到断开状态，为了维持所述场效应管Q1在所述开关K2断开后的持续导通，故引入所述场效应管Q4构成的反馈电路进行正反馈，其维持时间取决于所述电阻R3及所述电容C构成的RC电路(即延时电路)的延时时间。因为此期间所述电脑电源50一直在输出电源给所述电脑主机板，所以一小段时间后，所述5V系统电源5V_SYS经所述电脑主机板传输到所述继电器控制电路30，所述三极管Q5接收到所述5V系统电源5V_SYS后，因其基极为高电平而导通，其集电极为低电平，所述场效应管Q3截止，所述场效应管Q1及Q4导通，所述电容C两端的电压重新达到平衡，均为低电平，且此后所述场效应管Q1将持续导通，所述电脑电源50继续给所述电脑主机板供电，电脑正常工作。

当电脑处于软件关机状态时，所述电脑电源50停止输出除所述5V辅助电源5V_SB以外的所有其他电源，故所述三极管Q5的基极无电源输入，所述三极管Q5截止，其集电极为高电平，此时所述电容C两端又存在电压差，在所述反馈电路及所述延时电路的共同作用下，所述场效应管Q3会维持短暂的截止状态，从而使所述场效应管Q1持续导通一小段时间。当所述电容C两端的电压达到平衡(均为高电平)后，所述场效应管Q3导通，所述场效应管Q1截止，所述线圈J中无电流流过，所述开关K处于断开状态，所述电源接口10停止供电给所述电脑电源50，所述电脑电源50无电源输出，即所述电脑电源50不提供任何电源给所述电脑主机板，由于所述5V辅助电源5V_SB也被中断，故节省了电能。

本发明通过所述继电器控制电路30及所述继电器电路40的设计来实现当电脑处于软件关机状态时，所述开关电源电路无电源输出的功能，在一定程度上节约了电能，并通过设置所述单刀双掷开关K1来提高用户的选择灵活度，使用户能根据需要来选择所述开关电源电路的工作模式，从而给用户的使用带来了极大的方便。

需要说明的是，本发明的较佳实施方式中，所述电脑电源为ATX电源，但所述电脑电源不限于所述ATX电源，其它电脑电源如BTX电源等亦可；所述五个开关元件Q1-Q5不限于所述NPN型三极管或所述NMOS场效应管，其它具有类似功能的三极管、场效应管或电子开关亦可，且所述NPN型三极管和所述NMOS场效应管可相互替代；所述交/直流转换电路20为现有技术中较成熟的技术，其具体电路可根据实际情况加以选择，并可由电池等直流电源替代，且经所述交/直流转换电路20转换而得到的直流电源不限于所述5V直流电源，其它能使所述继电器控制电路30及所述继电器40正常工作的直流电源亦可；所述三极管Q5基极接入的电源不限于所述5V系统电源5V_SYS，由所述电脑电源50输出的其它系统电源亦可。若为了进一步节省成本，则所述电容C1可省略。

Claims (19)

1.一种开关电源电路，包括一电源接口、一继电器控制电路、一继电器电路及一电脑电源，所述继电器电路包括一继电器及一第一开关元件，所述继电器包括一开关，所述继电器的开关连接在所述电源接口与所述电脑电源之间，所述第一开关元件与所述继电器控制电路相连，所述电源接口用于连接外部电源，所述电脑电源将来自所述电源接口的外部电源转换为电脑所需的电源，所述继电器控制电路通过控制所述第一开关元件，进而控制所述继电器，当所述继电器控制电路使所述第一开关元件导通时，所述继电器闭合其开关，从而使所述电源接口与所述电脑电源导通，所述电脑电源给电脑供电，并输出一系统电源给所述继电器控制电路，以维持所述第一开关元件的导通；当所述电脑电源停止输出所述系统电源时，所述继电器控制电路使所述第一开关元件截止，所述继电器断开其开关，所述电源接口停止供电给所述电脑电源。

2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：所述继电器还包一线圈，所述线圈的一端与一直流电源相连，另一端与所述第一开关元件相连。

3.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：所述继电器控制电路包括一第二开关元件、一第三开关元件、一第四开关元件、一第五开关元件、一延时电路及一反馈电路，所述第三开关元件通过所述延时电路与所述第四及第五开关元件相连，通过所述反馈电路与所述第四开关元件相连，并通过所述第二开关元件接地，在接收到所述电脑电源输出的所述系统电源之前，所述继电器控制电路通过所述延时电路及所述反馈电路来维持所述第一开关元件的导通。

4.如权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于：所述第三、第四及第五开关元件均包括一第一端、一第二端及一第三端，所述第三开关元件的第一端与所述直流电源相连，第二端与所述直流电源相连，并通过所述延时电路与所述第四开关元件的第一端相连，还通过所述反馈电路与所述第四开关元件的第二端相连，第三端通过所述第二开关元件接地；所述第五开关元件的第一端与所述系统电源相连，第二端与所述第四开关元件的第一端相连；所述第四及第五开关元件的第三端均接地。

5.如权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于：所述第二开关元件为电脑的开机按钮，其具有自动复位功能，所述第二开关元件的一端与所述第三开关元件的第三端相连，另一端接地。

6.如权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于：所述延时电路包括一第一电阻及一第一电容，所述第一电容的一端与所述第三开关元件的第二端及所述反馈电路相连，另一端与所述第四开关元件的第一端及所述第五开关元件的第二端相连，并通过所述第一电阻与所述直流电源相连。

7.如权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于：所述反馈电路包括一第六开关元件。

8.如权利要求7所述的开关电源电路，其特征在于：所述第六开关元件包括一第一端、一第二端及一第三端，所述第六开关元件的第一端与第四开关元件的第二端相连，第二端与所述第三开关元件的第二端及一第一电容相连，第三端接地。

9.如权利要求8所述的开关电源电路，其特征在于：所述第六开关元件为一NMOS场效应管，其第一、第二及第三端分别对应NMOS管的栅极、漏极及源极。

10.如权利要求4所述的开关电源电路，其特征在于：所述第三开关元件的第一端通过一第二电阻与所述直流电源相连，第二端通过一第三电阻与所述直流电源相连，所述第四开关元件的第二端通过一第四电阻与所述直流电源相连相连，所述第五开关元件的第一端通过一第五电阻与所述系统电源相连。

11.如权利要求4所述的开关电源电路，其特征在于：所述第三及第五开关元件均为NPN型三极管，其第一、第二及第三端分别对应NPN型三极管的基极、集电极及发射极；所述第四开关元件为一NMOS场效应管，其第一、第二及第三端分别对应NMOS管的栅极、漏极及源极。

12.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于：所述直流电源由与所述电源接口相连的一交/直流转换电路提供。

13.如权利要求12所述的开关电源电路，其特征在于：所述交/直流转换电路包括一变压器、一电压转换芯片、一二极管、一第七电阻、一第二电容及一第三电容，所述变压器包括两输入端及两输出端，所述电压转换芯片包括一输入引脚、一输出引脚及一接地引脚，所述变压器的两输入端分别与所述电源接口的火线及零线相连，所述电压转换芯片的输入引脚通过所述二极管及所述第七电阻与所述变压器的一输出端相连，通过所述第二电容与所述变压器的另一输出端及所述接地引脚相连；所述输出引脚与所述继电器控制电路及所述继电器电路相连，并通过所述第三电容与所述变压器另一输出端及所述接地引脚相连；所述变压器的另一输出端及所述接地引脚均接地。

14.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于：所述直流电源为一5V直流电源。

15.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于：所述线圈通过一第六电阻与所述直流电源相连，并通过一第四电容接地。

16.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：所述系统电源为一5V系统电源。

17.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：所述开关电源电路还包括一单刀双掷开关，所述单刀双掷开关包括一刀部及两掷点，所述电源接口的火线与所述单刀双掷开关的刀部相连，所述单刀双掷开关的一掷点与所述电脑电源的火线引脚相连，所述单刀双掷开关的另一掷点通过所述继电器开关与所述电脑电源的火线引脚相连。

18.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：所述第一开关元件包括一第一端、一第二端及一第三端，所述第一开关元件的第一端与所述继电器控制电路相连，第二端与所述线圈相连，第三端接地。

19.如权利要求16所述的开关电源电路，其特征在于：所述第一开关元件为一NMOS场效应管，其第一、第二及第三端分别对应NMOS管的栅极、漏极及源极。

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