CN101741269B - 电容降压电源电路及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电容降压电源电路，包括电容降压电路和稳压电路，火线端通过连接到电容降压电路，电容降压电路通过稳压电路连接零线端，电容降压电路和稳压电路分别连接外部处理器，电容降压电路用于在处理器待机时提供预定的较小电容量，且在处理器工作时提供预定的较大的电容量，稳压电路在处理器待机时具有较低稳压负载电压，且在处理器工作时具有较大的稳压负载电压。本发明还公开了一种采用上述电容降压电源电路的装置。本发明电容降压电源电路及其装置能够有效的降低待机功耗，实现待机功耗小于0.5W，适用于符合家电产品待机节能要求的低成本电容降压供电方案，对成本的降低有很重要的意义。

Description

电容降压电源电路及其装置

技术领域

本发明涉及电源电路，特别是一种具有低待机功耗、低成本的电容降压电源电路。本发明还涉及采用上述电容降压电源电路的装置。

背景技术

众所周知，用电容降压供电方式来实现待机功耗降低到小于0.5W的设计方案具有价格便宜的优点，但要实现待机功耗小于0.5W，降压电容容量就很小，从而带来的一个明显的问题：降压电容容量过小，供电电流也大大减小了，带负载能力差。负载稍微一大，5V稳压管输出电压就明显降低了，影响到后续处理器（CPU）工作的稳定性。因此，这种方案有明显局限性，只能用于负载很轻的环境。对于负载耗电较大、降压电容必须大于0.68U/AC275V才能满足其输出电流要求的场合，其待机功耗通常在0.8W以上，不符合节能环保的低待机功耗的要求。

发明内容

为了解决现有技术电容降压电源电路的上述技术问题，有必要提供一种低待机功耗且可具有较大供电电流的电容降压电源电路。

还有必要提供一种采用上述电容降压电源电路的装置。

一种电容降压电源电路，包括电容降压电路和稳压电路，火线端通过连接到电容降压电路，电容降压电路通过稳压电路连接零线端，电容降压电路和稳压电路分别连接外部处理器，电容降压电路用于在处理器待机时提供预定的较小电容量，且在处理器工作时提供预定的较大的电容量，稳压电路在处理器待机时具有较低稳压负载电压，且在处理器工作时具有较大的稳压负载电压。

本发明电容降压电源电路中，还包括开关、限流电阻、第一整流二极管和第二整流二极管，开关为火线开关，市电火线端通过开关连接到电容降压电路，电容降压电路通过限流电阻、第二整流二极管的负极和正极、稳压电路连接到零线端，且还通过限流电阻、第一整流二极管的负极和正极连接零线端。

本发明电容降压电源电路中，电容降压电路包括第一降压电容、第二降压电容、第一泄放电阻、第二泄放电阻、第一开关管、第二开关管、继电器和第二控制端，第一泄放电阻和第一降压电容并联在开关和限流电阻之间，第二泄放电阻和第二降压电容并联，第二降压电容还通过继电器和第一降压电容并联。

本发明电容降压电源电路中，第一开关管是P型三极管，第二开关管是N型三极管，第一开关管的基极接第二开关管集电极、集电极接继电器且发射极接稳压电路，第二开关管的发射极接稳压电路且基极接第一控制端，第一控制端连接处理器。

本发明电容降压电源电路中，电容降压电路还包括连接在第一开关管的基极和第二开关管的集电极之间的限流电阻以及连接在第二开关管和第一控制端之间的限流电阻。

本发明电容降压电源电路中，稳压电路包括第一稳压管、第二稳压管、第一储能电容、第二储能电容、电源指示灯、滤波电容、第三开关管、第二控制端，第一稳压管和第二稳压管串联接在在火线端和零线端之间，且零线端依次通过第一稳压管的负极和正极、第二稳压管的负极和正极连接到第二整流二极管正极，第一储能电容和第二稳压管并联，第二储能电容和第一稳压管并联，且第一储能电容的正极和负极分别连接第二稳压管的正极和负极，第二储能电容的正极和负极分别连接第一稳压管的正极和负极。

本发明电容降压电源电路中，第三开关管是P型三极管，第三开关管基极连接第二控制端、集电极连接到第一储能电容的正极且发射极连接到第一储能电容的负极，第二控制端连接处理器，继电器还和第二稳压管并联，第一储能电容的负极端作为-24V电压输出端，而第二储能电容的正极端作为+5V电压输出端。

本发明电容降压电源电路中，在待机时，处理器对第一控制端输出高电平，则第二开关管、第一开关管均截止，继电器与第二稳压管的并联连接切断，继电器不吸合，电容降压电路的第一降压电容降压供电，第二降压电容悬空，第三开关管、导通，第二稳压管被、被第三开关管、短路。此时，电容降压电源电路工作在待机模式。

本发明电容降压电源电路中，从待机模式进入工作模式时，处理器控制第二控制端使得第三开关管截止，第二稳压管接入电路，并且处理器控制第一控制端在第二稳压管对应的第一储能电容充电1秒后导通，即处理器控制第一储能电容延时充电。

一种采用电容降压电源电路的装置，包括上述任一所述的电容降压电源电路。

相较于现有技术，本发明电容降压电源电路在待机时利用第三开关管将第二稳压管两端短路，明显降低待机功耗。而且，在待机时，只使用第一降压电容降压供电，以将电容降压供电的待机功耗降低到最小程度。另外，进入工作模式时，处理器控制第二控制端使得第三开关管截止，第二稳压管接入电路，并且处理器控制第一控制端在第二稳压管对应的第一储能电容充电1秒后导通，即延时充电，保证第二稳压管能驱动继电器吸合。因此，本发明电容降压电路及其装置能够有效的降低待机功耗，实现待机功耗小于0.5W，适用于符合家电产品待机节能要求的低成本电容降压供电方案，适用于用来替代价格较贵的开关电源待机节能方案，对成本的降低有很重要的意义。

附图说明

图1是本发明电容降压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

下面结合说明书附图对本发明实施方式作进一步说明。

请参阅图1，是本发明电容降压电源电路一较佳实施方式的电路结构示意图。该电容降压电源电路1包括电容降压电路10、稳压电路20、开关SW1、限流电阻R3、第一整流二极管D1和第二整流二极管D2。开关SW1为火线开关，火线端ACL通过开关SW1连接到电容降压电路10。电容降压电路10通过限流电阻R3、第二整流二极管D2的负极和正极、稳压电路20连接到零线端ACN，并且还通过限流电阻R3、第一整流二极管D1的负极和正极连接零线端ACN。电容降压电路10和稳压电路20分别连接外部处理器（图未示）。电容降压电路10用于在处理器待机时提供预定的较小电容量，且在处理器工作时提供预定的较大的电容量。稳压电路20在处理器待机时具有较低稳压负载电压，且在处理器工作时具有较大的稳压负载电压。这样的话，在采用本发明电容降压电源电路1的装置待机时其待机功耗可以大大降低。

具体地，电容降压电路10包括第一降压电容C1、第二降压电容C2、第一泄放电阻R1、第二泄放电阻R2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、继电器RELAY和第一控制端IO1。第一泄放电阻R1和第一降压电容C1并联在开关SW1和限流电阻R3之间。第二泄放电阻R2和第二降压电容C2并联。第二降压电容C2还通过继电器RELAY和第一降压电容C1并联。第一开关管Q1是P型三极管，第二开关管Q2是N型三极管，第一开关管Q1的基极接第二开关管Q2集电极、集电极接继电器RELAY且发射极接稳压电路20。第二开关管Q2的发射极接稳压电路20且基极接第一控制端IO1。第一控制端IO1连接处理器。在本实施方式中，电容降压电路10还包括连接在第一开关管Q1的基极和第二开关管Q2的集电极之间的限流电阻R4以及连接在第二开关管Q2和第一控制端IO1之间的限流电阻R5。

稳压电路20包括第一稳压管ZD1、第二稳压管ZD2、第一储能电容C3、第二储能电容C4、电源指示灯LED、滤波电容C5、限流电阻R8、限流电阻R7、第三开关管Q3、限流电阻R6和第二控制端IO2。其中，第三开关管Q3是P型三极管。第一稳压管ZD1和第二稳压管ZD2串联接在在火线端ACL和零线端CAN之间，且零线端CAN依次通过第一稳压管ZD1的负极和正极、第二稳压管ZD2的负极和正极连接到第二整流二极管D2正极。第一储能电容C3和第二稳压管ZD2并联，第二储能电容C4和第一稳压管ZD1并联，且第一储能电容C3的正极和负极分别连接第二稳压管ZD2的负极和正极，第二储能电容C4的正极和负极分别连接第一稳压管ZD1的负极和正极。第一储能电容C3的负极端作为本发明电容降压电源电路1的-24V电压输出端，而第二储能电容C4的正极端作为+5V电压输出端。第三开关管Q3基极连接第二控制端IO2、集电极通过限流电阻R7连接到第一储能电容C3的正极且发射极连接到第一储能电容C3的负极。第二控制端IO2连接处理器。本实施方式中，继电器RELAY还和第二稳压管ZD2并联。

在上述实施方式中，第一降压电容C1规格为0.22U/AC275V。第二降压电容C2规格为0.47uF～1uF/AC275V。第一稳压管ZD1是5V稳压管，第二稳压管ZD2是24V稳压管。限流电阻R7用于防止第一储能电容C3被第三开关管Q3瞬间短路放电时电流过大而烧坏第三开关管Q3，其电阻值可为33Ω～56Ω，取值过大会影响待机功耗降低的效果。泄放电阻R1、R2为高压电容泄放电阻，R3为限流电阻，可取33Ω～100Ω，在此选值范围内，无论是采用AC120V/60HZ还是采用AC230V/50HZ供电，其待机功耗都可控制在不超出0.4W的范围。第一储能电容C3、第二储能电容C4可以选220uF～470uF，第一整流二极管D1、第二整流二极管D2可以选用1N4007。

本发明电容降压电源电路1的工作原理叙述如下：

装置初始上电后，处理器开始正常工作（此时电源指示灯LED亮）。处理器的参数重新初始化并自动默认进入待机模式，此时处理器对第一控制端IO1输出高电平，则第二开关管Q2、第一开关管Q1均截止，以切断继电器RELAY与第二稳压管ZD2（24V稳压管）的并联连接，从而继电器RELAY不吸合，此时仅由电容降压电路10的第一降压电容C1降压供电，而第二降压电容C2悬空。第三开关管Q3导通，第二稳压管被ZD2被第三开关管Q3短路。此时，电容降压电源电路工作在待机模式，通过对第二降压管ZD2的短路和第二降压电容C2的悬空，可保证待机功耗处于低于0.5W的水平。

在待机模式下，切断继电器RELAY与第二稳压管ZD2的并联连接并使第二稳压管ZD2空载，好让本发明电容降压电源电路1后续进入工作模式时取消对第二稳压管ZD2的短路时，其电压值能上升至继电器可以吸合的23V以上电压水平后再使继电器RELAY与第二稳压管ZD2并联连接。这样的话，继电器RELAY不会因为降压电容容量太小而无法得到足够高的吸合电压，并且可并联第二降压电容C2到回路中，以达增大负载供电电流、达到继电器RELAY自锁的目的。

本发明电容降压电源电路1可通过对设置在电路外的按键或旋钮的操作选择进入工作模式。当处理器检测到按键或旋钮发出的工作指令后，电容降压电源电路1进入工作模式。第一控制端IO1首先输出高电平，使得第二开关管Q2、第一开关管Q1均截止，继电器RELAY与第二稳压管ZD2两端的连接切断（即使24V稳压管ZD2两端空载）。同时处理器通过第二控制端IO2输出低电平，第三开关管Q3截止，第二稳压管ZD2开始工作并向第一储能电容C3充电，此时由于继电器RELAY没有接在第二稳压管ZD2两端，第一储能电容C3两端电压可在1秒内迅速升到继电器RELAY可以吸合的23V以上电压水平。在这1秒后，处理器控制第一控制端IO1输出低电平，第二开关管Q2、第一开关管Q1导通，继电器RELAY被重新并联在第二稳压管ZD2两端，继电器RELAY得电吸合，使得第二降压电容C2与第一降压电容C1并联，此时尽管第二稳压管ZD2带有继电器负载RELAY，但由于降压电容并联后的总容量已经达到（C1+C2），第二稳压管ZD2能产生足够高（23V以上）的电压保证继电器继续吸合自锁，同时也保证了使用电容降压电源电路1的装置的后续负载有足够的供电电流。

另外，本发明电容降压电源电路1在工作模式设定工作时间结束后，处理器将进入待机模式，此时处理器对第一控制端IO1输出高电平，则第二开关管Q2、第一开关管Q1均截止，以切断继电器RELAY与第二稳压管ZD2（24V稳压管）的并联连接，从而继电器RELAY不吸合，此时仅由电容降压电路10的第一降压电容C1降压供电，而第二降压电容C2悬空。第三开关管Q3导通，第二稳压管被ZD2被第三开关管Q3短路。此时，电容降压电源电路工作在待机模式，通过对第二降压管ZD2的短路和第二降压电容C2的悬空，可保证待机功耗处于低于0.5W的水平。

综上所述，本发明电容降压电源电路1具有待机模式和工作模式。在待机模式下，利用第三开关管Q3将第二稳压管ZD2两端短路，以明显降低待机功耗。由于待机功耗主要由稳压管负载产生（P=U×I），短路24V稳压管ZD2，相当于将稳压管负载的电压U由（24V+5V）降低到了只有5V，也就大大降低了待机功耗P。

而且，在待机模式下，只使用第一降压电容C1降压供电，以将电容降压供电的待机功耗降低到最小程度。另外，从待机模式进入工作模式时，处理器控制第二控制端IO2使得第三开关管Q3截止，第二稳压管ZD2接入电路，并且处理器控制第一控制端IO1在第二稳压管ZD2对应的第一储能电容C3充电1秒后导通，即延时充电，保证第二稳压管ZD2能驱动继电器RELAY吸合。

因此，本发明电容降压电路及其装置能够有效的降低待机功耗，实现待机功耗小于0.5W，适用于符合家电产品待机节能要求的低成本电容降压供电方案，适用于用来替代价格较贵的开关电源待机节能方案，对成本的降低有很重要的意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电容降压电源电路，其特征在于：包括电容降压电路和稳压电路，火线端连接到电容降压电路，电容降压电路通过稳压电路连接零线端，电容降压电路和稳压电路分别连接外部处理器，电容降压电路用于在处理器待机时提供预定的较小电容量，且在处理器工作时提供预定的较大的电容量，稳压电路在处理器待机时具有较低稳压负载电压，且在处理器工作时具有较大的稳压负载电压，电容降压电路包括第一降压电容、第二降压电容、第一泄放电阻、第二泄放电阻、第一开关管、第二开关管、继电器和第一控制端，第一泄放电阻和第一降压电容并联在开关和限流电阻之间，第二泄放电阻和第二降压电容并联，第二降压电容还通过继电器和第一降压电容并联，电容降压电路还包括连接在第一开关管的基极和第二开关管的集电极之间的限流电阻以及连接在第二开关管和第一控制端之间的限流电阻；还包括开关、限流电阻、第一整流二极管和第二整流二极管，开关为火线开关，市电火线端通过开关连接到电容降压电路，电容降压电路通过限流电阻、第二整流二极管的负极和正极、稳压电路连接到零线端，且还通过限流电阻、第一整流二极管的正极和负极连接零线端。

2.如权利要求1所述的电容降压电源电路，其特征在于：第一开关管是P型三极管，第二开关管是N型三极管，第一开关管的基极接第二开关管集电极、集电极接继电器且发射极接稳压电路，第二开关管的发射极接稳压电路且基极接第一控制端，第一控制端连接处理器。

3.如权利要求1所述的电容降压电源电路，其特征在于：稳压电路包括第一稳压管、第二稳压管、第一储能电容、第二储能电容、电源指示灯、滤波电容、第三开关管、第二控制端，第一稳压管和第二稳压管串联接在在火线端和零线端之间，且零线端依次通过第一稳压管的负极和正极、第二稳压管的负极和正极连接到第二整流二极管正极，第一储能电容和第二稳压管并联，第二储能电容和第一稳压管并联，且第一储能电容的正极和负极分别连接第二稳压管的负极和正极，第二储能电容的正极和负极分别连接第一稳压管的正极和负极。

4.如权利要求3所述的电容降压电源电路，其特征在于：第三开关管是P型三极管，第三开关管基极连接第二控制端、集电极连接到第一储能电容的正极且发射极连接到第一储能电容的负极，第二控制端连接处理器，继电器还和第二稳压管并联，第一储能电容的负极端作为-24V电压输出端，而第二储能电容的正极端作为+5V电压输出端。

5.如权利要求4所述的电容降压电源电路，其特征在于：在待机时，处理器对第一控制端输出高电平，则第二开关管、第一开关管均截止，继电器与第二稳压管的并联连接切断，继电器不吸合，电容降压电路的第一降压电容降压供电，第二降压电容悬空，第三开关管导通，第二稳压管被第三开关管短路，此时，电容降压电源电路工作在待机模式。

6.如权利要求5所述的电容降压电源电路，其特征在于：从待机模式进入工作模式时，处理器控制第二控制端使得第三开关管截止，第二稳压管接入电路，并且处理器控制第一控制端在第二稳压管对应的第一储能电容充电1秒后导通，处理器控制第一储能电容延时充电。

7.一种采用电容降压电源电路的装置，其特征在于：包括如权利要求1-6任一所述的电容降压电源电路。

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