CN102611337A - 电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电源电路，包括输入端、输出端、限流电阻、通过该限流电阻连接至该输入端的整流器、连接在该输出端与整流器之间的取样电阻、连接至该取样电阻两端并具有控制输出端的控制电路及连接该控制输出端及该限流电阻两端的开关电路。整流器用于将流经输入端的交流电流转换为直流电流并自输出端输出。控制电路用于在直流电流大于一个预定值时由该控制输出端输出第一控制信号。开关电路用于根据该第一控制信号短路限流电阻。本发明的电源电路的损耗功率小，转换效率高。

Description

电源电路
技术领域
本发明涉及一种电源电路，尤其涉及一种交流转换直流的效率高的电源电路。
背景技术
电源电路一般包括一个滤波电路以及一个整流器。滤波电路一般连接至外部交流电源(如220伏、50赫兹的交流电)并对输入的交流电滤波。整流器接收经过滤波的交流电并对其整流，以输出直流电源。外部交流电源经过电源电路开始向负载供电瞬间，存在较大的浪涌电流(Inrush Current)进入整流器，导致电源电路输出的直流电过大，可能损害负载。为了抑制浪涌电流，通常在滤波电路跟整流器之间连接一个阻值较大的电阻。然而，在负载正常工作期间，电阻消耗了较大的能量，降低了电源电路的转换效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种转换效率高的电源电路。
一种电源电路，包括一个第一输入端、一个第二输入端、一个第一输出端、一个接地的第二输出端、一个限流电阻、一个采样电阻、一个整流器、一个控制电路、及一个开关电路。该第一输入端及该第二输入端用于与一个交流电源连接。该整流器包括一个第一端、一个第二端、一个第三端及一个第四端；该第一端通过该限流电阻连接至该第一输入端，该第二端连接至该第二输入端，该第三端连接至该第一输出端，该第四端通过该采样电阻连接至该第二输出端；该整流器用于将从该第一输入端及该第二输入端输入的交流电流转换为直流电流并通过该第一直流输出端及第二直流输出端输出。该控制电路，包括两个分别连接至该采样电阻两端的采样输入端及一个控制输出端，用于在该直流电流大于一个预定值时由该控制输出端输出一个第一控制信号并在该直流电流小于或等于该预定值时由该控制输出端输出一个第二控制信号。该开关电路包括一个控制输入端及两个连接端；该控制输入端连接至该控制输出端，该两个连接端分别连接至该限流电阻两端；该开关电路用于在收到该第一控制信号时短接该两个连接端并在收到该第二控制信号时断开该两个连接端。
与现有技术相比，本发明的电源电路通过采样电阻、控制电路及开关电路的设置，在电源电路的负载正常工作时，流经取样电阻的电流大于预定值，此时限流电阻被短路而不接入放大短路，消除了限流电阻的能耗。因此，本发明的电源电路的转换效率高。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的电源电路的原理示意图。
主要元件符号说明
电源电路       10
第一输入端     102
第二输入端     104
第一输出端     601
第二输出端     602
工作电压端     Vcc
参考电压端     Vref
滤波电路       100
限流电阻       RL
整流器         200
第一端至第四端 201～204
取样电阻       RG
控制电路       30
第一采样输入端 31
第二采样输入端 32
控制输出端     33
放大电路             300
第一放大输入端       301
第二放大输入端       302
放大输出端           303
反馈电阻             RF
第一二极管           D1
第二二极管           D2
放大器               A
比较器               B
反向输入端           A1、B1
正向输入端           A2、B2
输出端               A3、B3
比较电路             400
第一比较输入端       401
第二比较输入端       402
比较输出端           403
开关电路             500
开关输入端           501
第一连接端           502
第二连接端           503
三极管               Q
继电器               L
第一线圈端           L1
第二线圈端           L2
第一触点             L3
第二触点             L4
第一电容             C1
第三电容至第七电容   C3～C7
第一电阻至第十二电阻 R1～R12
具体实施方式
请参考图1，本发明较佳实施方式的电源电路10包括一个第一输入端102、一个第二输入端104、一个滤波电路100、一个限流电阻RL、一个整流器200、一个取样电阻RG、一个控制电路30、一个开关电路500、一个第一输出端601、一个接地的第二输出端602、一个具体直流工作电压的工作电压端Vcc以及一个具有一个参考电压的参考电压端Vref。
第一输入端102及第二输入端104用于与一个外部交流电源(如220伏、50赫兹交流电)连接。滤波电路100包括两个连接至外部交流电源的输入端及两个输出经滤波后的交流电源的输出端。整流器200包括第一端201、第二端202、第三端203及第四端204，用于用于将从第一端201及第二端202输入的交流电流转换为直流电流并通过第三端203及第四端204输出。第一端201通过限流电阻RL连接至滤波电路100的一个输出端，第二端202直接连接至滤波电路100的另一个输出端，第三端203连接至第一输出端601，第四端204接地并通过取样电阻RG连接至第二输出端602。在本实施方式中，整流器200为一个整流桥。
控制电路30包括分别连接至采样电阻RG两端的第一采样输入端31、第二采样输入端32及一个控制输出端33，用于在直流电流大于一个预定值时由控制输出端33输出一个第一控制信号并在直流电流小于或等于预定值时由控制输出端33输出一个第二控制信号。在本实施方式中，控制电路30包括一个放大电路300及一个比较电路400。
放大电路300包括一个连接至第一采样输入端31的第一放大输入端301、一个连接至第二采样输入端32的第二放大输入端302及一个放大输出端303，用于将放大电路的两个放大输入端之间的电压差放大并由放大输出端303输出。具体地，放大电路300包括一个放大器A、第一至第三电阻R1～R3、一个反馈电阻RF、一个第一电容C1以及一个第一二极管D1。放大器A包括一个反向输入端A1、一个正向输入端A2以及一个输出端A3。放大器A的反向输入端A1通过第一电阻R1连接至放大电路300的第一放大输入端301，放大器A的正向输入端A2通过第二电阻R2连接至放大电路300的第二放大输入端302，放大器A的反向输入端A1还通过第一电容C1连接至正向输入端A2，正向输入端A2还通过第三电阻R3接地。放大器A的输出端A3通过反馈电阻RF连接至反向输入端A1，并且还连接至第一二极管D1的阳极。第一二极管D1的阴极连接至放大电路300的放大输出端303。
比较电路400包括一个连接至控制输出端33的比较输出端403、分别连接至参考电压端Vref及放大输出端303的一个第一比较输入端401及一个第二比较输入端402，用于比较第一比较输入端401及第二比较输入端402上的电压，并在第二比较输入端402的电压大于第一比较输入端401的电压时由比较输出端403输出第一控制信号，在第二比较输入端402的电压小于或等于第一比较输入端401的电压时由比较输出端403输出第二控制信号。具体地，比较电路400包括一个比较器B、第四至第九电阻R4～R9、第三电容C3及第四电容C4。比较器B包括一个反向输入端B1、一个正向输入端B2以及一个输出端B3。比较器B的反向输入端B1通过第四电阻R4连接至第一比较输入端401，比较器B的正向输入端B2通过第五电阻R5连接至第二比较输入端402，通过第三电容C3连接至反向输入端B1，还通过并联的第四电容C4接地及第七电阻R7的一端。第七电阻R7的另一端通过第八电阻R8连接至比较器B的输出端B3。第九电阻R9一端连接至第七电阻R7及第八电阻R8之间，第九电阻R9的另一端连接至比较电路400的比较输出端403。
开关电路500包括一个连接至控制输出端33开关输入端501、分别连接至限流电阻RL的两端的一个第一连接端502及一个第二连接端503，用于在开关输入端501接收到控制电路30输出的第一控制信号时短接第一及第二连接端502及503，并在输入端501收到控制电路30输出的第二控制信号时断开第一及第二连接端502及503。具体地，开关电路500包括一个三极管Q、一个继电器L、一个第二二极管D2、第五至第七电容C5～C7以及第十至第十二电阻R10～R12。继电器L包括一个第一线圈端L1、一个第二线圈端L2、一个第一触点L3及一个第二触点L4。当第一线圈端L1及第二线圈端L2之间加载上工作电压(继电器L导通)时，第一触点L3直接连接至第二触点L4。三极管Q的基极连接至开关输入端501，并且通过第十电阻R10接地。三极管Q的射极接地。第五电容C5连接在三极管Q的基极与地之间。三极管Q的集电极连接至第一线圈端L1，第二线圈端L2通过并联的第十一电阻R11及第十二电阻R12连接至工作电压端Vcc。第二二极管D2的阳极连接至第二线圈端L2，第二二极管D2的阴极连接至第一线圈端L1。第六电容C6的两端分别连接至第一线圈端L1及第二线圈端L2。第七电容C7连接在工作电压端Vcc与地之间。第一触点L3及第二触点L4分别连接至第二连接端503及第一连接端502。
工作过程中，在电源电路10接上负载并且负载正常工作后，交流电流经滤波电路100后流经限流电阻RL后通过整流器200被整流为直流电，直流电流经负载及取样电阻RG。如此，电源电路10向负载供电。在电流流经取样电阻RG时，取样电阻RG两端的压差被放大电路300放大。被放大的压差被传输至比较电路400，此时，比较电路400将该被放大的压差与参考电压端Vref的参考电压做比较。由于直流电流的预定值根据负载的功率确定，一般该约定值小于负责正常工作所需电流。而参考电压的大小根据负载的功率、取样电阻RG的阻值大小及放大电路300的放大倍数确定，一般参考电压小于负载正常工作时流经取样电阻RG的电流与取样电阻RG的阻值乘积。如此，在负载正常工作时，流经取样电阻RG的电流大于预定值，比较器B的正向输入端B2的电压大于参考电压，比较电路400输出一个高电平，即控制电路30的第一控制信号。在第一控制信号的作用下，三极管Q导通，继电器L的第一线圈端L1接地，工作电压加载在流经继电器L上，第一触点L3及第二触点L4短接，限流电阻RL短路。如此，限流电阻RL没上便没有耗费电能。而在未接负载时，比较电路400输出一个低电平，即控制电路30的第二控制信号。在第二控制信号的作用下，继电器L不导通，第一触点L3及第二触点L4断开，限流电阻RL接入电源电路10，以在下次电源电路10正常工作时抑制浪涌电流。
以限流电阻RL阻值为15欧姆，取样电阻RG阻值为1欧姆，采用一个内部集成两个运算放大器的功率约为2瓦的芯片，一个功率约0.5瓦的继电器、接一个500瓦的负载为例，流经限流电阻RL的电流约为1.3安。若限流电阻RL接入电路，则其功耗约为26瓦。在本发明的电源电路10中，取样电阻RG此时的功耗约为1.7瓦。放大电路300及比较电路400的功耗约为4瓦，开关电路的功耗约1瓦。如此，电源电路10节省了大约19瓦的功耗。
另外，在为服务器等必须持续供电的负载供电时，通常是使用两个电源电路10给负载供电，以保证在一个电源电路10出现故障时另一个电源电路10可向负载供电。在正常工作过程中，一个电源电路10正常工作，另一个电源电路10处于待机状态。处于待机状态的电源电路10仍有较小的待机电流通过。在这种情况下，该预定值可设置为小于该待机电流，该参考电压的大小可设置为小于该待机电流与取样电阻RG的阻值乘积。如此，在电源电路10待机时，限流电阻RL也被短路，减少了限流电阻RL的能耗。
本发明电源电路10中的控制电路30通过取样电阻RG判断电源电路10所连接的负载是否处于工作状态，若是则通过开关电路500短路限流电阻RL。由于负载处于工作状态时限流电阻RL的能耗比取样电阻RG、放大电路300、比较电路400、开关电路500的功耗总和要大，因此，本发明的电源电路10的损耗功率小，转换效率高。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种电源电路，包括：
一个第一输入端及一个第二输入端，该第一输入端及第二输入端用于连接至一个外部交流电源；
一个第一输出端；
一个接地的第二输出端；
一个限流电阻；
一个采样电阻；
一个整流器，包括一个第一端、一个第二端、一个第三端及一个第四端；该第一端通过该限流电阻连接至该第一输入端，该第二端连接至该第二输入端，该第三端连接至该第一输出端，该第四端通过该采样电阻连接至该第二输出端；该整流器用于将从该第一输入端及该第二输入端输入的交流电流转换为直流电流并通过该第一直流输出端及第二直流输出端输出；
一个控制电路，包括两个分别连接至该采样电阻两端的采样输入端及一个控制输出端，该控制电路用于在该直流电流大于一个预定值时由该控制输出端输出一个第一控制信号并在该直流电流小于或等于该预定值时由该控制输出端输出一个第二控制信号；及
一个开关电路，包括一个控制输入端及两个连接端；该控制输入端连接至该控制输出端，该两个连接端分别连接至该限流电阻两端；该开关电路用于在收到该第一控制信号时短接该两个连接端，而在收到该第二控制信号时断开该两个连接端。
2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该控制电路包括一个放大电路、一个比较电路及一个参考电压端；该放大电路包括一个放大输出端以及分别连接至该控制电路的两个采样输入端的第一放大输入端及第二放大输入端，该放大电路包用于将该放大电路的两个放大输入端之间的电压差放大并由该放大输出端输出；该比较电路包括一个连接至该控制输出端的比较输出端及分别连接至该参考电压端及该放大输出端的第一比较输入端及第二比较输入端，该比较电路包用于比较该比较电路的两个比较输入端的电压，并在该第二比较输入端的电压大于该第一比较输入端的电压时由该比较输出端输出该第一控制信号，在该第二比较输入端的电压小于或等于该第一比较输入端的电压时由该比较输出端输出该第二控制信号。
3.如权利要求2所述的电源电路，其特征在于，该放大电路包括一个放大器以及一个反馈电阻，该放大器包括一个反向输入端、一个正向输入端以及一个输出端；该放大器的输出端通过该反馈电阻连接至该放大器的反向输入端，该放大器的反向输入端连接至该放大电路的第一放大输入端，该第一放大输入端连接至该取样电阻与该整流器连接的一端，该放大器的正向输入端连接至该放大电路的第二放大输入端，该第二放大输入端连接至该取样电阻与该第二输出端连接的一端，该放大器的输出端连接至该放大输出端。
4.如权利要求3所述的电源电路，其特征在于，该放大电路还包括一个第一电阻、一个第二电阻、一个第三电阻、一个第一电容以及一个第一二极管；该放大器的反向输入端通过该第一电阻连接至该第一放大输入端，该放大器的正向输入端通过该第二电阻连接至该第二放大输入端，该放大器的反向输入端通过该第一电容连接至该放大器的正向输入端，该放大器的正向输入端还通过该第三电阻接地，该放大器的输出端连接至该第一二极管的阳极，该第一二极管的阴极连接至该放大输出端。
5.如权利要求2所述的电源电路，其特征在于，该比较电路包括一个比较器，该比较器包括一个反向输入端、一个正向输入端以及一个输出端，该比较器的反向输入端连接至该第一比较输入端，该比较器的正向输入端连接至该第二比较输入端，该比较器的输出端连接至该比较输出端。
6.如权利要求5所述的电源电路，其特征在于，该比较电路还包括第四至第九电阻、一个第三电容及一个第四电容；该比较器的反向输入端通过该第四电阻连接至该第一比较输入端，该比较器的正向输入端通过该第五电阻连接至该第二比较输入端，该比较器的正向输入端还通过该第三电容连接至该比较器的反向输入端，并且还通过并联的该第四电容连接至地及该第七电阻的一端，该第七电阻的另一端通过该第八电阻连接至该比较输出端，该第九电阻的一端连接至该第七电阻及该第八电阻之间，该第九电阻的另一端连接至该比较输出端。
7.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该开关电路包括一个工作电压端、一个三极管、一个继电器，该工作电压端提供一个直流的工作电压；该继电器包括一个第一线圈端、一个第二线圈端、一个第一触点及一个第二触点，该第一线圈端及该第二线圈端之间加载上该工作电压时，该第一触点连接至该第二触点；该三极管的基极接连接至该开关电路的控制输入端，该三极管的射极接地，该三极管的集电极连接至该第一线圈端，该第二线圈端连接至该工作电压端，该第一触点及该第二触点分别连接至该开关电路的两个连接端。
8.如权利要求7所述的电源电路，其特征在于，该开关电路还包括一个第二二极管、第五至第七电容以及第十至第十二电阻，该三极管的基极通过该第十电阻接地，该第五电容连接在该三极管的基极与地之间，该第二线圈端通过并联的该第十一电阻及该第十二电阻连接至该工作电压端，该第二二极管的阳极连接至该第二线圈端，该第二二极管的阴极连接至该第一线圈端，该第六电容的两端分别连接至该第一线圈端及该第二线圈端，该第七电容连接在该工作电压端与地之间。
9.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该电源电路还包括一个滤波电路，该滤波电路包括两个分别连接至该第一输入端及第二输入端的输入端及两个分别连接至该整流器的第二端及该限流电阻未与该整流器的第一端连接的一端的输出端，用于对流入该滤波电路的交流电进行滤波并由该滤波电路的输出端输出经滤波后的交流电源。
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