CN103219879A - 一种具有突波抑制功能的供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种供电电路，其包括：变压器，具有初级线圈和次级线圈，初级线圈用以接收输入电压，而次级线圈用以感应输入电压，对应输出输出电压；侦测单元，设置在初级线圈中，用以侦测初级线圈中是否产生突波电压，从而发出侦测信号；以及突波抑制模块，连接侦测单元，用以接收侦测信号，从而根据侦测信号判断是否对初级线圈中的输入电压进行突波抑制；其中，当初级线圈中产生突波电压时，输入电压则被送入突波抑制模块进行突波抑制处理；当初级线圈中未产生突波电压时，输入电压则不被送入突波抑制模块。利用本发明的供电电路，可有效抑制电路中的突波电压，减小电磁干扰，并选择性启用突波抑制功能，更可提高供电电路的工作效率。

Description

一种具有突波抑制功能的供电电路

技术领域

本发明涉及一种供电电路，尤其是一种具有突波抑制功能的供电电路。

背景技术

随着电子产品不断的改朝换代，设计者在产品各个环节的设计上也愈加的精益求精，其中，电子产品的供电电路就是一个必不可少的组成模块，而如图1所示，为现有技术中一种供电电路的功能系统架构图，一般来说，变压器2接收输入埠1输出的输入电压，降压后通过整流滤波元件5进行整流滤波后由输出埠6输出电压来对电子产品供电，其中，输入埠1的输入电压可以通过脉冲控制器3来实现对此输入电压的调节，而控制开关3则用以控制脉冲控制器3与变压器2的导通。可是，一方面由于此供电电路工作在高频，另一方面，由于变压器线圈无法做到完全的耦合铁心，且常在铁心中央会有空隙，因此耦合较差的地方就会有漏感产生，因此，当供电电路工作发生切换电的瞬间时，就比较容易产生相当大的突波电压，突波电压不但会造成电子零件的损坏，更是会形成比较严重的电磁干扰。这样就会迫使设计者在零件规格选用上被迫提供，同时也使得整个供电电路效率降低。

因此，针对现有的供电电路，我们需要对其进行改良，使得其能够最大程度上来抑制突波电压的产生，并且可以提高供电电路的工作效率。

发明内容

为了抑制供电电路在工作时电路中突波电压的产生，并且能够提高供电电路的工作效率，本发明提出了一种具有突波抑制功能的供电电路。

本发明公开了一种供电电路，该供电电路包括：变压器，具有初级线圈和次级线圈，该初级线圈用以接收输入电压，而该次级线圈则用以感应该输入电压，对应输出输出电压；侦测单元，设置在该初级线圈中，用以侦测该初级线圈中是否产生突波电压，从而发出侦测信号；以及突波抑制模块，连接该侦测单元，用以接收该侦测信号，从而根据该侦测信号判断是否对该初级线圈中的输入电压进行突波抑制；

其中，当该初级线圈中产生突波电压时，该输入电压则被送入该突波抑制模块进行突波抑制处理；当该初级线圈中未产生突波电压时，该输入电压则不被送入该突波抑制模块。

作为可选的方案，所述的供电电路中该供电电路还包括控制开关和脉冲宽度调变电路，其中，该脉冲宽度调变电路用以控制送入该输入电压的大小；该控制开关连接该变压器和该脉冲宽度调变电路，其由该脉冲宽度调变电路的运行状态来控制该控制开关导通与否。

优选的，所述的供电电路中该初级线圈串联一整流器，该整流器的阳极连接该初级线圈，其阴极连接该突波抑制模块，其中，该阴极作为第一采样点对应第一电势值，该阳极作为第二采样点对应第二电势值，该侦测信号包括该第一电势值和该第二电势值。

优选的，所述的供电电路中该突波抑制模块包括控制单元、驱动单元和突波吸收单元，该控制单元连接于该侦测单元，该驱动单元设置在该控制单元和该突波吸收单元之间，其中，该控制单元用以根据该侦测信号对应输出驱动信号，该驱动单元根据该驱动信号判断该输入电压是否被送入该突波吸收单元。

作为可选的方案，所述的供电电路中该控制单元包括差分放大器、第一比较器与第二比较器，该差分放大器的两输入端分别对应输入该第一电势值和该第二电势值，从而输出一差分信号；该差分放大器的输出端连接至该第一比较器与该第二比较器的负输入端，该第一比较器与该第二比较器的正输入端分别连接第一参考电压与第二参考电压，其中，该第一比较器与该第二比较器分别输出第一驱动信号与第二驱动信号，该驱动信号包括该第一驱动信号与该第二驱动信号。

优选的，所述的供电电路中该驱动单元包括第一开关和第二开关，其中，该第一开关的基极连接该第一比较器的输出端，其集电极连接该突波吸收单元，其发射极接地；该第二开关的基极连接该第二比较器的输出端，其发射极连接该突波吸收单元，其集电极接地。

优选的，该第一参考电压小于该第二参考电压。

更进一步的，当该差分信号大于该第二参考电压时，该控制单元判断出该初级线圈中存在突波电压，该第一开关不导通，该第二开关导通，则该输入电压被送入该突波吸收单元进行突波抑制处理。

当该差分信号大于该第一参考电压且小于该第二参考电压时，该控制单元判断出该初级线圈中未产生突波电压，该第一开关和该第二开关均不导通，则该输入电压不被送入该突波吸收单元。

当该差分信号小于该第一参考电压时，该控制单元判断出该初级线圈中存在突波电压，该第一开关导通，该第二开关不导通，则该输入电压被送入该突波吸收单元进行突波抑制处理。

作为可选的方案，所述的供电电路中该驱动单元还包括第一电阻和第二电阻，该第一电阻的一端连接该第一开关的基极，其另一端接地；该第二电阻的一端连接该第二开关的基极，其另一端连接该第二开关的发射极。

作为可选的方案，所述的供电电路中该突波吸收单元是电阻、电容或者其两者并联的电路。

作为可选的方案，所述的供电电路中该突波吸收单元是二极管与电阻或者电容并联的电路，其中，该二极管的阴极连接该驱动单元。

与现有技术相比，利用本发明提供的供电电路，一方面可以有效的抑制电路中产生的突波电压，减小了电磁干扰发生的概率，另一方面通过选择性的启用突波抑制模块，使得整个供电电路的工作效果也得到了提高。此外，在一些实施例中通过电容的储能放电作用，同样也提高了供电电路的工作效率，降低了能量的损失。本发明更可以广泛的应用到各种电子产品的供电模块中。

附图说明

图1为现有技术中一种供电电路的功能系统架构图；

图2为本发明一实施例中供电电路的功能系统架构图；

图3为本发明一实施例的供电电路的电路架构图；

图4为图3中突波抑制模块的电路架构图；

图5A、5B、5C为突波吸收单元的三种电路结构；

图6为本发明实施例中存在突波电压时输入电压的波形图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参照图2，为本发明一实施例中供电电路的功能系统架构图。本发明公开的供电电路包括输入埠10，变压器11、侦测单元14、突波抑制模块15、整流滤波元件17以及输出埠16。实际应用中，输入埠10提供一输入电压给变压器11变压后，经过整流滤波元件17整流滤波后由输出埠16输出一输出电压，在本实施例中，变压器11、侦测单元14与突波抑制模块15三者连接，且侦测单元14设置在变压器11与突波抑制模块15之间，其中，变压器11包括有初级线圈与次级线圈，侦测单元14用以侦测变压器11的初级线圈中是否产生突波电压，从而发出侦测信号；突波抑制模块15包括控制单元150、驱动单元152和突波吸收单元154，控制单元150连接于该侦测单元14，驱动单元152设置在控制单元150和突波吸收单元154之间，其中，控制单元150用以根据该侦测信号对应输出驱动信号，驱动单元152再根据该驱动信号判断初级线圈中的输入电压是否被送入突波吸收单元154。在实际操作中，当初级线圈中产生突波电压时，此初级线圈中的输入电压则被送入突波抑制模块15进行突波抑制处理；当该初级线圈中未产生突波电压时，此初级线圈中的输入电压则不被送入突波抑制模块15。在一些实施例中，如图1所示的本发明提供的供电电路还包括控制开关12和脉冲宽度调变电路13，其中，该脉冲宽度调变电路13用以控制送入输入电压的大小；控制开关12设置于变压器11和脉冲宽度调变电路13之间，其由脉冲宽度调变电路13的运行状态来控制自身的导通与否。

为了更全面的说明本发明供电电路的设计构想及其功能，请进一步的参考图3，为本发明一实施例的供电电路的电路架构图。在本实施例中，变压器11包括主初级线圈110、辅助初级线圈111和次级线圈112，输入埠10包括主输入埠101和辅助输入埠102，主输入埠101连接上述主初级线圈110的一端，用以提供一个主电压V（B+），控制开关12设置于主初级线圈110的另一端与脉冲宽度调变电路13之间；辅助初级线圈111一端串联一整流器D2，此整流器D2的阳极连接辅助初级线圈111，其阴极连接突波抑制模块15，而突波抑制模块15则连接辅助输入埠102，另外，在辅助初级线圈111中还串接了一个滤波储能元件Csu2，此滤波储能元件Csu2的一端连接辅助输入埠102，其另一端与辅助初级线圈111的另一端均接地，该辅助输入埠102用以提供一辅助电压Vax。次级线圈112后端连接一整流器D1，该整流器D1的阳极A连接次级线圈111，其阴极K还连接了一个滤波储能元件Csu1，经次级线圈112输出的电压经过整流器D1与滤波储能元件Csu1整流滤波后（即在本实施例中整流滤波元件17是指整流器D1与滤波储能元件Csu1，但不以此为限。）由输出埠16输出。其中，把整流器D2的阴极与阳极分别作为第一采样点A和第二采样点B，侦测单元14就可以根据此第一采样点A和第二采样点B来采集这两点的第一电势值a和第二电势值b，并将第一电势值a和第二电势值b作为侦测信号传输给突波抑制模块15，在图2中为示出侦测单元14的具体结构，故其可以是现有技术中任意的电压采样电路。在本实施例中，整流器D1和D2可以是二极管，但本发明并不以此为限。

更具体的，请进一步参考图4，为图3中突波抑制模块的电路架构图。突波抑制模块15包括控制单元150、驱动单元152和突波吸收单元154,其中，控制单元150包括差分放大器1501、第一比较器1502与第二比较器1504，差分放大器1501的正负极输入端分别对应输入第一电势值a和该第二电势值b，从而输出一个差分信号S；差分放大器1501的输出端串接至第一比较器1502与第二比较器1504的负输入端，即两比较器是并联的。

此外，请结合图6来参考图4，图6为本发明实施例中存在突波电压时辅助电压的波形图。第一比较器1502与第二比较器1504的正输入端分别输入第一参考电压V1’与第二参考电压V2’，需要说明的是，如图6所示，在线圈中未产生突波电压时，辅助电压波峰与波谷的基准值分别为V2与V1，但当供电电路开关的瞬间，辅助电压就会出现瞬态突波电压，如图6所示。因此，在本实施例中，为了使得辅助电压在一个可控范围内，设置第一参考电压V1’要低于或者等于波谷基准值V1，而第二参考电压V2’要高于或者等于波峰基准值V2，所以第一参考电压V1’小于第二参考电压V2’，且上述的第一参考电压V1’与第二参考电压V2’是可以根据具体需求而进行调整的。更进一步的，当差分信号S输入第一比较器1502与第二比较器1504后即可以获得两个驱动信号：第一驱动信号Xa与第二驱动信号Xb，而此第一驱动信号Xa与第二驱动信号Xb则作为总的驱动信号来控制驱动单元152的工作状态。

继续参考图4，驱动单元152包括第一开关Q1和第二开关Q2，在本实施例中，第一开关Q1和第二开关Q2可以是三极管，但不以为限。其中，第一开关Q1是NPN型三极管，其基极连接第一比较器1502的输出端，其集电极连该突波吸收单元154，其发射极接地；第二开关Q2是PNP型三极管，其基极连接第二比较器1504的输出端，其发射极连接突波吸收单元154，其集电极接地。此外，在驱动单元152中还包括了一个第一电阻R1和一个第二电阻R2，第一电阻R1的一端连接第一开关Q1的基极，其另一端接地；第二电阻R2的一端连接第二开关Q2的基极，其另一端连接第二开关Q2的发射极。

当差分信号S小于第一参考电压V1’时，第一比较器1502输出的第一驱动信号Xa成高电平，第二比较器1504输出的第二驱动信号Xb也成高电平，此时，第一开关Q1成导通状态，而第二开关Q2不导通，辅助电压Vax则被送入突波吸收单元154进行突波抑制处理；当差分信号S大于第一参考电压V1’且小于第二参考电压V2’时，第一比较器1502输出的第一驱动信号Xa成低电平，而第二比较器1504输出的第二驱动信号Xb成高电平，此时，第一开关Q1、第二开关Q2均不导通，辅助电压Vax则不会被送入突波吸收单元154进行突波抑制处理，换言之，此时，辅助电压Vax通过侦测单元14后即直接进行输出；当差分信号S大于第二参考电压V2’时，第一比较器1502输出的第一驱动信号Xa成低电平，而第二比较器1504输出的第二驱动信号Xb也成低电平，此时，第一开关Q1不导通，而第二开关Q成导通状态，辅助电压Vax则被送入突波吸收单元154进行突波抑制处理。

总体来看，当输入电压在正常电压范围内即初级线圈中未产生突波电压时，输入电压则不会被送入突波抑制模块15中；而当输入电压超出正常范围即初级线圈中存在突波电压时，输入电压则会被送入突波抑制模块15中进行突波抑制处理，这样一来，只有当初级线圈中存在突波电压的时候，突波抑制模块15才会开始工作，因此，比起一般具有突波抑制功能的电路，本发明提出的设计使得整个供电电路的工作效率更高，减小了不必要的能量损失。

在本实施例中，参照图4所示的，突波吸收单元154是一个电阻或者一个电容，当突波吸收单元154为一个电阻时，线圈中产生的突波可以被电阻消耗掉，从而消除突波对供电电路的影响；当突波吸收单元154为一个电容时，线圈中产生的突波同样可以被电容吸收，同时当该电容再次放电时，可以进一步的提高变压器11的转换效率，减小能量的损失。再如图5A、5B、5C所示的，为突波吸收单元的另外三种电路结构。如图5A所示，突波吸收单元154可以是电阻与电容的并联电路，如图5B、5C所示，突波吸收单元154可以是二极管与电阻的并联电路，或者是二极管与电容的并联电路，其中二极管的阴极连接驱动单元152，如上述三种电路结构对线圈中突波的吸收原理同电阻和电容对突波的吸收原理，故不在此赘述。

综上所示，利用本发明提供的供电电路，一方面可以有效的抑制电路中产生的突波电压，减小了电磁干扰发生的概率，另一方面通过选择性的启用突波抑制模块，使得整个供电电路的工作效果也得到了提高。此外，在一些实施例中通过电容的储能放电作用，同样也提高了供电电路的工作效率，降低了能量的损失。本发明更可以广泛的应用到各种电子产品的供电模块中。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (13)

1.一种供电电路，其特征在于该供电电路包括：

变压器，具有初级线圈和次级线圈，该初级线圈用以接收输入电压，而该次级线圈则用以感应该输入电压，对应输出输出电压；

侦测单元，设置在该初级线圈中，用以侦测该初级线圈中是否产生突波电压，从而发出侦测信号；以及

突波抑制模块，连接该侦测单元，用以接收该侦测信号，从而根据该侦测信号判断是否对该初级线圈中的输入电压进行突波抑制；

其中，当该初级线圈中产生突波电压时，该输入电压则被送入该突波抑制模块进行突波抑制处理；当该初级线圈中未产生突波电压时，该输入电压则不被送入该突波抑制模块。

2.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于该供电电路还包括控制开关和脉冲宽度调变电路，其中，该脉冲宽度调变电路用以控制送入该输入电压的大小；该控制开关连接该变压器和该脉冲宽度调变电路，其由该脉冲宽度调变电路的运行状态来控制该控制开关导通与否。

3.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于该初级线圈串联一整流器，该整流器的阳极连接该初级线圈，其阴极连接该突波抑制模块，其中，该阴极作为第一采样点对应第一电势值，该阳极作为第二采样点对应第二电势值，该侦测信号包括该第一电势值和该第二电势值。

4.如权利要求3所述的供电电路，其特征在于该突波抑制模块包括控制单元、驱动单元和突波吸收单元，该控制单元连接于该侦测单元，该驱动单元设置在该控制单元和该突波吸收单元之间，其中，该控制单元用以根据该侦测信号对应输出驱动信号，该驱动单元根据该驱动信号判断该输入电压是否被送入该突波吸收单元。

5.如权利要求4所述的供电电路，其特征在于该控制单元包括差分放大器、第一比较器与第二比较器，该差分放大器的两输入端分别对应输入该第一电势值和该第二电势值，从而输出一差分信号；该差分放大器的输出端连接至该第一比较器与该第二比较器的负输入端，该第一比较器与该第二比较器的正输入端分别连接第一参考电压与第二参考电压，其中，该第一比较器与该第二比较器分别输出第一驱动信号与第二驱动信号，该驱动信号包括该第一驱动信号与该第二驱动信号。

6.如权利要求5所述的供电电路，其特征在于该驱动单元包括第一开关和第二开关，其中，该第一开关的基极连接该第一比较器的输出端，其集电极连接该突波吸收单元，其发射极接地；该第二开关的基极连接该第二比较器的输出端，其发射极连接该突波吸收单元，其集电极接地。

7.如权利要求6所述的供电电路，其特征在于该第一参考电压小于该第二参考电压。

8.如权利要求7所述的供电电路，其特征在于当该差分信号大于该第二参考电压时，该控制单元判断出该初级线圈中存在突波电压，该第一开关不导通，该第二开关导通，则该输入电压被送入该突波吸收单元进行突波抑制处理。

9.如权利要求7所述的供电电路，其特征在于当该差分信号大于该第一参考电压且小于该第二参考电压时，该控制单元判断出该初级线圈中未产生突波电压，该第一开关和该第二开关均不导通，则该输入电压不被送入该突波吸收单元。

10.如权利要求7所述的供电电路，其特征在于当该差分信号小于该第一参考电压时，该控制单元判断出该初级线圈中存在突波电压，该第一开关导通，该第二开关不导通，则该输入电压被送入该突波吸收单元进行突波抑制处理。

11.如权利要求8、9或10所述的供电电路，其特征在于该驱动单元还包括第一电阻和第二电阻，该第一电阻的一端连接该第一开关的基极，其另一端接地；该第二电阻的一端连接该第二开关的基极，其另一端连接该第二开关的发射极。

12.如权利要求8、9或10所述的供电电路，其特征在于该突波吸收单元是电阻、电容或者其两者并联的电路。

13.如权利要求8、9或10所述的供电电路，其特征在于该突波吸收单元是二极管与电阻或者电容并联的电路，其中，该二极管的阴极连接该驱动单元。

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