CN103151928A - 开关电源电路及其恒定功率输出方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关电源电路及其恒定功率输出方法，所述开关电源电路包括反激式变压器、用于控制反激式变压器充放电的电子开关，以及用于控制所述电子开关处于固定开启/关闭频率的控制模块，且该控制模块控制反激式变压器在所述电子开关开启前，处于完全放电状态。本发明简化了电路结构，降低了实现恒定功率输出的难度。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种开关电源电路及其恒定功率输出方法。
背景技术
众所周知，通常的开关电源包括恒压电源，恒流电源和恒功率电源。其中恒功率电源主要是用于提供一种输出功率恒定不变的开关电源，现有技术中，为了保证输出功率恒定不变，通常采用的方法是同时检测输出的电压和电流值，并通过计算出输出功率，然后将计算获得的输出功率和基准比较后，再调整输出电压，以实现恒定功率输出。由于需要实时根据负载的电阻大小调整输出电压，因此实现恒定功率输出较难。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种开关电源电路，旨在简化电路结构，降低实现恒定功率输出的难度。
为了实现上述目的，本发明提供一种开关电源电路，该开关电源电路包括反激式变压器、用于控制反激式变压器充放电的电子开关，以及用于控制所述电子开关处于固定开启/关闭频率的控制模块，且该控制模块控制反激式变压器在所述电子开关开启前，处于完全放电状态。
优选地，所述控制模块包括振荡器、RS锁存器和电流检测单元，其中RS锁存器的置位端与振荡器的输出端连接，复位端与电流检测单元的输出端连接，输出端与所述电子开关的控制端连接以控制所述电子开关的开启和关闭；所述电流检测单元用于检测反激式变压器充电时的电流大小，并当检测的电流大于第一阈值时输出脉冲信号至RS锁存器的复位端，控制RS锁存器的输出端输出低电平，以控制电子开关关闭；所述振荡器用于输出固定频率的脉冲信号至RS锁存器的置位端，控制RS锁存器的输出端输出高电平，以控制所述电子开关开启。
优选地，所述控制模块还包括与所述电子开关适配的驱动单元，该驱动单元设置在电子开关与RS锁存器输出端之间。
优选地，所述开关电源电路还包括电源，所述反激式变压器包括原边绕组和副边绕组，所述电流检测单元包括基准源、比较器和电流采样电阻，其中所述反激式变压器的原边绕组的一端与电源正极连接，另一端通过所述电子开关与电流采样电阻的一端连接，该电流采样电阻的另一端与所述电源的负极连接；比较器的同相输入端与电流采样电阻连接电子开关的一端连接，反相输入端与基准源连接，输出端为电流检测单元的输出端，与所述RS锁存器的复位端连接。
优选地，所述开关电源电路还包括第一二极管和第一电容，其中第一二极管的阳极与所述副边绕组的一端，阴极与第一电容的正极连接，第一电容的负极与所述副边绕组的另一端连接。
优选地，所述开关电源电路还包括LED光源，该LED光源的正输入端与所述第一电容的正极连接，负输入端与所述第一电容的负极连接。
优选地，所述LED光源包括至少2个串联的发光二极管。
本发明还提供一种利用上述开关电源电路的恒定功率输出方法，该恒定功率输出方法包括以下步骤：
输出脉冲信号控制电子开关开启；
在电子开关开启经过第一预置时间段后，控制所述电子开关关闭；
当反激式变压器处于完全放电状态后，返回执行所述输出脉冲信号控制电子开关开启步骤。
优选地，所述脉冲信号为固定频率的脉冲信号。
优选地，所述在电子开关开启经过第一预置时间段后，控制所述电子开关关闭的步骤为，当所述反激式变压器的电流达到第一阈值时，控制所述电子开关关闭。
本发明通过控制模块输出固定频率的控制信号至控制电子开关，从而使得电子开关开启/关闭的的频率固定，并保证了电子开关开启前，反激式变压器的电流为0。因此使得开关电源电路中的反激式变压器中的电流处于不连续状态，从而实现了输出恒定功率。相对于现有技术中通过检测输出的电流和电压计算输出功率，然后将计算获得的输出功率与基准比较后，再调整输出电压，以实现恒定功率输出。本发明的电路结构简单，同时降低了实现恒定功率输出的难度。
附图说明
图1为本发明开关电源电路一实施例的结构示意图；
图2为本发明恒定功率输出方法一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明开关电源电路一实施例的结构示意图，本实施提供的开关电源电路包括反激式变压器T、用于控制反激式变压器T充放电的电子开关K，以及用于控制电子开关K处于固定开启/关闭频率的控制模块10，且该控制模块10控制反激式变压器T在电子开关K开启前，处于完全放电状态。
应当说明的是，本实施例中，完全放电状态为反激式变压器T在充电时所储存的电能被放完，即在电子开关K开启前反激式变压器T的电流为0。
本发明通过控制模块10输出固定频率的控制信号至控制电子开关K，从而使得电子开关K开启/关闭的频率固定，并保证了电子开关K开启前，反激式变压器T的电流为0。因此使得开关电源电路中的反激式变压器T中的电流处于不连续状态，从而实现了输出恒定功率。相对于现有技术中通过检测输出的电流和电压计算输出功率，然后将计算获得的输出功率与基准比较后，再调整输出电压，以实现恒定功率输出。本发明的电路结构简单，同时降低了实现恒定功率输出的难度。
具体地，上述控制模块10包括振荡器11、RS锁存器12和电流检测单元13，其中RS锁存器12的置位端与振荡器11的输出端连接，复位端与电流检测单元13的输出端连接，输出端与电子开关K的控制端连接以控制电子开关K的开启和关闭；电流检测单元13用于检测反激式变压器充电时的电流大小，并当检测的电流大于第一阈值时输出脉冲信号至RS锁存器12的复位端，控制RS锁存器12的输出端输出低电平，以控制电子开关关闭；振荡器11用于输出固定频率的脉冲信号至RS锁存器12的置位端，控制RS锁存器12的输出端输出高电平，以控制电子开关K开启。
上述开关电源电路还包括电源U1，反激式变压器T包括原边绕组和副边绕组，电流检测单元13包括基准源Vref、比较器U2和电流采样电阻R1，其中反激式变压器T的原边绕组的一端与电源U1正极连接，另一端通过所述电子开关K与电流采样电阻R1的一端连接，该电流采样电阻R1的另一端与所述电源U1的负极连接；比较器U2的同相输入端与电流采样电阻RS连接电子开关K的一端连接，反相输入端与基准源Vref连接，输出端为电流检测单元13的输出端，与所述RS锁存器12的复位端连接。
工作时，首先由振荡器11输出一脉冲信号至RS锁存器12置位端，该RS锁存器12将从输出端输出一高电平信号至电子开关K的控制端，从而控制电子开关K开启，电源U1将对反激式变压器T的原边绕组充电。此时，流过该反激式变压器T原边绕组的电流将线性增长，同时使得电流采样电阻R1两端的电压不断升高；当电流采样电阻R1两端的电压大于基准源Vref的电压时，比较器U2将输出一高电平信号至RS锁存器12复位端，该RS锁存器12将从输出端输出一低电平信号至电子开关K的控制端，从而控制电子开关K关闭，反激式变压器T将处于放电状态，当流过反激式变压器T原边绕组的电流为0后，再由振荡器11输出一脉冲信号再次控制电子开关K开启。应当说明的是，上述第一阈值的大小可由基准源Vref的电压大小进行确定，本实施例中，基准源Vref的电压大小可根据实际需要进行设置，在此不作进一步的限定。
进一步地，上述控制模块10还包括与电子开关K适配的驱动单元14，该驱动单元14设置在电子开关与RS锁存器12输出端之间。
本实施例中，当上述RS锁存器12接收到振荡器11输出的脉冲信号后，输出高电平信号至驱动单元14，驱动单元14将根据该高电平信号驱动电子开关K开启。由于加入驱动单元14，从而更好的保证电子开关K的开启和关闭，更加适于使用。
具体地，上述开关电源电路还包括第一二极管D1、第一电容C1和LED光源20，其中第一二极管D1的阳极与副边绕组的一端，阴极与第一电容C1的正极连接，第一电容C1的负极与副边绕组的另一端连接；LED光源20的正输入端与所述第一电容C1的正极连接，负输入端与所述第一电容C1的负极连接
本实施例中，第一电容C1的正极和负极为开关电源电路的输出端，将LED光源并联于第一电容C1的两端，从而得到恒定功率的电压输出。
工作时，当第一二极管D1的阳极电压小于第一电容C1两端电压时，可由第一电容C1为LED光源20进行供电，因此可提高开关电源电路输出电压的平滑度，从而提高LED光源20的亮度。
具体地，上述LED光源20包括至少2个串联的发光二极管。例如，本实施例中，LED光源20包括第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2，其中第一发光二极管LED1的阳极为上述LED光源20的正输入端、与第一电容C1的正极连接，阴极与第二发光二极管LED2的阳极连接；该第二发光二极管LED2的阴极为LED光源20的负输出端、与第一电容C1的负极连接。可以理解的是，在其他实施例中，在第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2之间还可根据实际需要串联若干个发光二极管，在此不作进一步地限定。
本发明还一种开关电源电路的恒定功率输出方法，该开关电源电路为上述实施例中的开关电源电路。参照图2，图2为本发明恒定功率输出方法一实施例的流程示意图。本实施例提供的恒定功率输出方法包括以下步骤：
步骤S10，输出脉冲信号控制电子开关开启；
步骤S20，在电子开关开启经过第一预置时间段后，控制所述电子开关关闭；
步骤S30，当反激式变压器处于完全放电状态后，返回执行步骤S10。
本实施例中，可通过上述振荡器输出脉冲信号控制电子开关开启，通过检测单元检测反激式变压器的电流输出控制信号控制电子开关关闭。应当说明的是，本实施例中的开关电源电路的具体结构和原理可参照前述，在此不再赘述。
具体地，本实施例中，上述脉冲信号为固定频率的脉冲信号。上述步骤S20具体为，当所述反激式变压器的电流达到第一阈值时，控制所述电子开关关闭。该第一阈值的大小可根据时间需要进行设置，在此不作进一步地限定。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种开关电源电路，其特征在于，包括反激式变压器、用于控制反激式变压器充放电的电子开关，以及用于控制所述电子开关处于固定开启/关闭频率的控制模块，且该控制模块控制反激式变压器在所述电子开关开启前，处于完全放电状态。
2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述控制模块包括振荡器、RS锁存器和电流检测单元，其中RS锁存器的置位端与振荡器的输出端连接，复位端与电流检测单元的输出端连接，输出端与所述电子开关的控制端连接以控制所述电子开关的开启和关闭；
所述电流检测单元用于检测反激式变压器充电时的电流大小，并当检测的电流大于第一阈值时输出脉冲信号至RS锁存器的复位端，控制RS锁存器的输出端输出低电平，以控制电子开关关闭；
所述振荡器用于输出固定频率的脉冲信号至RS锁存器的置位端，控制RS锁存器的输出端输出高电平，以控制所述电子开关开启。
3.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述控制模块还包括与所述电子开关适配的驱动单元，该驱动单元设置在电子开关与RS锁存器输出端之间。
4.如权利要求2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电源，所述反激式变压器包括原边绕组和副边绕组，所述电流检测单元包括基准源、比较器和电流采样电阻，其中所述反激式变压器的原边绕组的一端与电源正极连接，另一端通过所述电子开关与电流采样电阻的一端连接，该电流采样电阻的另一端与所述电源的负极连接；比较器的同相输入端与电流采样电阻连接电子开关的一端连接，反相输入端与基准源连接，输出端为电流检测单元的输出端，与所述RS锁存器的复位端连接。
5.如权利要求4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第一二极管和第一电容，其中第一二极管的阳极与所述副边绕组的一端，阴极与第一电容的正极连接，第一电容的负极与所述副边绕组的另一端连接。
6.如权利要求5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LED光源，该LED光源的正输入端与所述第一电容的正极连接，负输入端与所述第一电容的负极连接。
7.如权利要求6所述的开关电源电路，其特征在于，所述LED光源包括至少2个串联的发光二极管。
8.一种开关电源电路的恒定功率输出方法，其特征在于，包括以下步骤：
输出脉冲信号控制电子开关开启；
在电子开关开启经过第一预置时间段后，控制所述电子开关关闭；
当反激式变压器处于完全放电状态后，返回执行所述输出脉冲信号控制电子开关开启步骤。
9.如权要求8所述的开关电源电路的恒定功率输出方法，其特征在于，所述脉冲信号为固定频率的脉冲信号。
10.如权要求8所述的开关电源电路的恒定功率输出方法，其特征在于，所述在电子开关开启经过第一预置时间段后控制所述电子开关关闭的步骤为，当所述反激式变压器的电流达到第一阈值时，控制所述电子开关关闭。
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