CN103066824B - 用于开关电源启动的辅助电源及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于开关电源启动的辅助电源，该电路包括第一电阻、第二电阻、第一三极管、稳压管、电容充放电电路、第二电容和负载，第一电阻外接在直流电源正极；第一电阻、第二电阻及稳压管的阴极依次连接；第一三极管基极连接在第二电阻和稳压管阴极连接点上，第一三极管集电极接在第一电阻和第二电阻连接点上，第一三极管发射极与电容充放电电路的输入端相连接；电容充放电电路的输出端、第二电容一端与负载一端相连接；所述第二电容另一端和负载另一端连接点连接在电源的参考地上。本发明还公开了辅助电源的驱动方法。本发明辅助电源具有功耗低、重量轻、体积小的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关电源电路技术，具体涉及一种用于开关电源启动的辅助电源及其驱动方法。
背景技术
当开关电源的输入电压高于其控制电路的工作电压时，开关电源在启动时通常需要一个辅助电源临时给控制电路供电，开关电源启动完成后，开关电源自身给控制电路供电，该辅助电源就没有任何用处。现有技术中大多采用限流电阻和稳压管组合电路直接给负载供电，如图1所示，包括限流电阻1、稳压管2、电容3、负载4，以及外接直流电源正极25和参考地26，这种电路结构简单，但通过限流电阻的电流不能小于负载对电流的需求，因此产生的功耗大。
也有部分辅助电源采用工频变压器降压后给负载供电，如图2所示，包括外接交流电源接口4,5、变压器6、二极管7,8,9,10、电容11和负载3，由于外接输入电压高，激磁电流产生的功耗大，同时工频变压器工作频率低，占用较大体积。
发明内容
本发明的目的之一在于为解决现有用于开关电源启动的辅助电源功耗大、体积大的缺点，提出一种新的用于开关电源启动的辅助电源。
本发明的目的之二在于为解决现有技术中的不足，提供一种用于开关电源启动的辅助电源的驱动方法，具有功耗小、体积小的特点。
为实现本发明的目的之一所采用的技术方案是：一种辅助电源，输入为外部直流电压源，包括第一电阻（12）、第二电阻（13）、第一三极管（14）、稳压管（17）、电容充放电电路、第二电容（24）和负载（3）；所述第一电阻（12）的一端接外部直流电压源正极（25），第一电阻（12）的另一端、第二电阻（13）的一端与第一三极管（14）的集电极连接，第二电阻（13）的另一端及稳压管（17）的阴极与第一三极管（14）的基极连接；第一三极管（14）的发射极与电容充放电电路的输入端相连接；所述稳压管（17）的阳极连接在参考地（26）即外部直流电压源负极上。
所述电容充放电电路包括第三电阻（15）、第二三极管（16）、单结晶体管（21）、第一电容（22）和第四电阻（23）；所述电容充放电电路的输出端即单结晶体管（21）的阴极、第二电容（24）一端与负载（3）一端相连接，所述第二电容（24）另一端和负载（3）另一端连接在参考地（26）上；所述第二三极管（16）的发射极和第三电阻（15）的一端连接，此连接为电容充放电电路的输入端，第三电阻（15）的另一端、第二三极管（16）的基极、第一电容（22）正极与单结晶体管（21）的阳极（18）连接；所述第一电容（22）的负极与第四电阻（23）的一端同时连接在参考地（26）上，第四电阻（23）的另一端、单结晶体管（21）的门极（19）与第二三极管（16）的集电极连接。
所述负载（3）为开关电源的控制电路。
所述第一电阻（12）为限流电阻。
优选的，所述稳压管的稳压值等于负载（3）的工作电压。
优选的，所述第一电容（22）为电解电容，用于储存电能，所述第二电容（24）容量小于第一电容（22）容量的十分之一。
为实现本发明的目的之二所采用的技术方案：一种辅助电源的驱动方法，其基本思路是以小于负载正常工作所需的电流给储能电容充电，目的是减小限流电阻功耗，当储能电容上的电压达到负载工作电压时，再接入负载，由储能电容给负载供电，对储能电容容量的要求是，电容上电压能维持高于负载最低允许工作电压至开关电源完成启动。包括如下步骤：
步骤A、将电源正极（25）和参考地（26）接上直流电压源，由电源正极（25）、第一电阻（12）、第二电阻（13）、稳压管（17）、参考地（26）构成的限压回路使得第一三极管（14）发射极电压等于稳压管（17）阴极电压减去发射结正向导通电压。
步骤B、电源正极（25）、第一电阻（12）、第一三极管（14）、第二三极管（16）、第一电容（22）以及参考地（26）形成充电回路，对第一电容（22）充电，第一电容（22）两端电压即单结晶体管（21）阳极电压随之升高。
步骤C、判断第二三极管是否截止；由于第一三极管（14）发射极电压等于稳压管（17）阴极电压减去发射结正向导通电压，因此随着第一电容（22）两端电压的升高，充电电流也随之减小，最终使得第三电阻（15）上的电压低于第二三极管（16）发射结正向导通所需电压，于是第二三极管（16）截止，导致单结晶体管（21）阳极（18）电压高于门极（19）电压；第二三极管（16）截止后，第一电容（22）通过第三电阻（15）继续充电。
步骤D、当单结晶体管（21）阳极（18）电压高于阴极（20）电压时，单结晶体管（21）导通，第一电容（22）开始放电，给负载（3）即开关电源控制电路供电，从而启动开关电源。
步骤E、开关电源启动完成后就可以通过自身电源给控制电路提供工作电压，由于第一电容（22）两端电压低于稳压管（17）稳压值即控制电路工作电压，故单结晶体管（21）因其阳极（18）电压低于阴极（20）电压而截止；执行步骤B。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明中流过限流电阻的电流不直接供给负载，而是以小于负载正常工作所需的电流给储能电容充电，因此限流电阻功耗小。
（2）本发明中，当开关电源完成启动后，单结晶体管（21）因其阳极（18）电压低于阴极（20）电压而截止，使得第一电容（22）只充电不放电，其上电压越来越高，最终导致第一三极管（14）截止，充电电流为零，因此进一步较小了限流电阻的功耗。
（3）本发明提出的辅助电源不需要工频变压器降压，因此体积小、重量轻。
附图说明
图1是现有技术电路的第一种结构示意图。
图2是现有技术电路的第二种结构示意图。
图3是本发明电路的结构示意图。
图4是本发明电路的驱动方法的控制流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图3所示，本发明辅助电源结构，包括第一电阻12、第二电阻13、第一三极管14、稳压管17、电容充放电电路、第二电容24和负载3；所述第一电阻12的一端接外部直流电压源正极25，第一电阻12的另一端、第二电阻13的一端与第一三极管14的集电极连接，第二电阻13的另一端及稳压管17的阴极与第一三极管14的基极连接；第一三极管14的发射极与电容充放电电路的输入端相连接；所述稳压管17的阳极连接在参考地26即外部直流电压源负极上。
所述电容充放电电路包括第三电阻15、第二三极管16、单结晶体管21、第一电容22和第四电阻23；所述电容充放电电路的输出端即单结晶体管21的阴极、第二电容24一端与负载3一端相连接，所述第二电容24另一端和负载3另一端连接在参考地26上；所述第二三极管16的发射极和第三电阻15的一端连接，此连接为电容充放电电路的输入端，第三电阻15的另一端、第二三极管16的基极、第一电容22正极与单结晶体管21的阳极18连接；所述第一电容22的负极与第四电阻23的一端同时连接在参考地26上，第四电阻23的另一端、单结晶体管21的门极19与第二三极管16的集电极连接。
如图4所示，由上述电路实现的单结晶体管辅助电源的驱动方法说明：将电源正极25和参考地26分别接直流电压源正、负极，由电源正极25、第一电阻12、第二电阻13、稳压管17、参考地26构成的限压回路使得第一三极管14发射极电压等于稳压管（17）阴极电压减去发射结正向导通电压。
电源正极25、第一电阻12、第一三极管14、第二三极管16、第一电容22以及参考地26形成充电回路，对第一电容22充电，第一电容22两端电压即单结晶体管21阳极电压随之升高。由于第一三极管14发射极电压等于稳压管17阴极电压减去发射结正向导通电压，因此随着第一电容22两端电压的升高，充电电流也随之减小，最终使得第三电阻（15）上的电压低于发射结正向导通所需电压，于是第二三极管16截止，导致单结晶体管21阳极18电压高于门极19电压；第二三极管16截止后，第一电容22通过第三电阻15继续充电。当单结晶体管21阳极18电压同时高于门极19和阴极20电压时，单结晶体管21导通，第一电容22开始放电，给负载3即开关电源控制电路供电，从而启动开关电源，开关电源启动完成后就可以通过自身电源给控制电路提供工作电压，由于第一电容22两端电压低于稳压管17稳压值即控制电路工作电压，故单结晶体管21因其阳极18电压低于阴极20电压而截止，使得第一电容22又回到充电状态。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.用于开关电源启动的辅助电源，其特征在于，输入为外部直流电压源，包括第一电阻(12)、第二电阻(13)、第一三极管(14)、稳压管(17)、电容充放电电路、第二电容(24)和负载(3)；所述第一电阻(12)的一端接外部直流电压源正极(25)，第一电阻(12)的另一端、第二电阻(13)的一端与第一三极管(14)的集电极连接，第二电阻(13)的另一端及稳压管(17)的阴极与第一三极管(14)的基极连接；第一三极管(14)的发射极与电容充放电电路的输入端相连接；所述稳压管(17)的阳极连接在参考地(26)即外部直流电压源负极上；
所述电容充放电电路包括第三电阻(15)、第二三极管(16)、单结晶体管(21)、第一电容(22)和第四电阻(23)；所述电容充放电电路的输出端即单结晶体管(21)的阴极、第二电容(24)一端与负载(3)一端相连接，所述第二电容(24)另一端和负载(3)另一端连接在参考地(26)上；所述第二三极管(16)的发射极和第三电阻(15)的一端连接，此连接端为电容充放电电路的输入端，第三电阻(15)的另一端、第二三极管(16)的基极、第一电容(22)正极与单结晶体管(21)的阳极(18)连接；所述第一电容(22)的负极与第四电阻(23)的一端同时连接在参考地(26)上，第四电阻(23)的另一端、单结晶体管(21)的门极(19)与第二三极管(16)的集电极连接；所述负载(3)为开关电源的控制电路。
2.权利要求1所述的用于开关电源启动的辅助电源的驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A、外部直流电压源正极(25)、第一电阻(12)、第二电阻(13)、稳压管(17)、参考地(26)构成的限压回路使第一三极管(14)发射极电压等于稳压管(17)阴极电压减去第一三极管(14)发射结正向导通电压；
步骤B、外部直流电压源正极(25)、第一电阻(12)、第一三极管(14)、第二三极管(16)、第一电容(22)以及参考地(26)形成充电回路，对第一电容(22)充电，第一电容(22)两端电压即单结晶体管(21)阳极电压随之升高；
步骤C、判断第二三极管是否截止；由于第一三极管(14)发射极电压等于稳压管(17)阴极电压减去第一三极管(14)发射结正向导通电压，因此随着第一电容(22)两端电压的升高，充电电流也随之减小，最终使得第三电阻(15)上的电压低于第二三极管(16)发射结正向导通所需电压，于是第二三极管(16)截止，导致单结晶体管(21)阳极(18)电压高于门极(19)电压；第二三极管(16)截止后，第一电容(22)通过第三电阻(15)继续充电；
步骤D、当单结晶体管(21)阳极(18)电压高于阴极(20)电压时，单结晶体管(21)导通，第一电容(22)开始放电，给负载(3)即开关电源控制电路供电，启动开关电源；
步骤E、开关电源启动完成后通过自身电源给控制电路提供工作电压，第一电容(22)两端电压低于稳压管(17)稳压值即控制电路工作电压，单结晶体管(21)因其阳极(18)电压低于阴极(20)电压而截止；执行步骤B。
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