CN103299527A - 开关电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关电源电路。开关电源电路(101)包括第一整流电路(102)、开关动作部(20)、开关变压器(103)、第二整流电路(30)以及控制电路(40);该第一整流电路(102)将交流电转换为直流电;该开关变压器(103)具有被供给开关电流的初级线圈和感应产生出与该电流相应的电的次级线圈;该第二整流电路(30)对在次级线圈中感应产生的电进行整流;该控制电路(40)使在待机模式下流向光耦合器(107)的电流与来自第二整流电路(30)的输出电压的比率、和在正常工作模式下的该比率互不相同,以抑制在待机模式和正常工作模式时开关变压器的噪声。

Description

开关电源电路
技术领域
本发明涉及一种用于声频系统等的开关电源电路(switching powersupply circuit),特别是涉及一种具有待机模式的开关电源电路。
背景技术
近年来,不断追求电子设备的低功耗化。在作为电子设备的电源使用的开关电源电路中,能够通过控制开关元件的开关动作来实现低功耗化。作为现有开关电源电路公开了这样一种结构,即:在待机模式时通过使开关元件的开关频率降低,来减少功耗,同时抑制变压器刺耳的异常噪声(蜂鸣声)(例如参照专利文献1)。
专利文献1:日本注册实用新型第3095238号公报
发明内容
-发明所要解决的技术问题-
然而,在现有结构下,虽然在开关电源电路处于待机模式时能够抑制变压器的蜂鸣声,但是一旦该开关电源电路处于正常工作模式(power-onmode),开关元件的开关频率就会进入到声频范围中。也就是说,现有开关电源电路存在当处于正常工作模式时会产生蜂鸣声的问题。
本发明正是鉴于所述问题而发明出来的,其目的在于:不仅在开关电源电路处于待机模式时,在该开关电源电路处于正常工作模式时也能够抑制蜂鸣声。
-用以解决技术问题的技术方案-
为了解决上述问题,在本发明中阐述了下记解决方案。例如,将交流电转换为直流电的开关电源电路构成为能够在待机模式和正常工作模式之间进行切换,其包括第一整流电路、开关动作部、开关变压器、第二整流电路以及控制电路。该第一整流电路对所述交流电进行整流转换为直流电;该开关动作部使已由所述第一整流电路整流的电流通断;该开关变压器具有被供给已由所述开关动作部控制通断的电流的初级线圈和感应产生出与被供给该初级线圈的电流相应的电的次级线圈;该第二整流电路对在所述开关变压器的次级线圈中感应产生的电进行整流后输出所述直流电;该控制电路具有根据所流经的电流从次级侧向初级侧反馈信号的光耦合器,并对所述开关动作部的开关动作进行反馈控制,使得自所述第二整流电路输出规定电压。并且,所述控制电路使在所述待机模式下流向所述光耦合器的电流与来自所述第二整流电路的输出电压的比率、和在所述正常工作模式下的该比率互不相同,以抑制在该开关电源电路处于所述待机模式时和处于所述正常工作模式时所述开关变压器的噪声。
根据本发明,开关电源电路将交流电转换为直流电后输出,并构成为能够在待机模式和正常工作模式之间进行切换。在开关电源电路中,经光耦合器从次级侧向初级侧反馈信号,由此对开关动作进行控制。控制电路将在待机模式下流向光耦合器的电流与来自第二整流电路的输出电压的比率和在正常工作模式下的该比率设定为不同的值,以抑制在开关电源电路处于待机模式时和处于正常工作模式时开关变压器的噪声。由此,不论开关电源电路处于哪种工作模式,都能够抑制开关变压器的噪声。
-发明的效果-
根据本发明,不仅在开关电源电路处于待机模式时,在该开关电源电路处于正常工作模式时也能够抑制蜂鸣声。
附图说明
图1是一实施方式所涉及的开关电源电路的结构图。
图2是表示一实施方式所涉及的开关电源电路的工作模式和开关频率之间的关系的图。
图3是用来对图1所示的结构和现有结构所带来的效果进行比较的图。
-符号说明-
20-开关动作部;30-第二整流电路;40-控制电路;50-增益切换电路;101-开关电源电路;102-第一整流电路;103-开关变压器;104-开关元件;105、106、111、114、119-电容器;108、109、112、115、116、117、120-电阻元件;107-光耦合器;110-并联稳压器;113-开关;118-二极管。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的一实施方式进行说明。
图1是本发明的一实施方式所涉及的开关电源电路的结构图。开关电源电路101包括第一整流电路102、开关变压器103、开关动作部20、第二整流电路30以及控制电路40,该开关电源电路101由交流输入电AC生成直流输出电DC。还有,开关电源电路101构成为能够使该开关电源电路101的工作模式在待机模式和正常工作模式之间进行切换。
第一整流电路102对例如商用电源输入即输入电AC进行整流,转换为直流电后输出。
开关变压器103包括初级线圈103a和次级线圈103b。初级线圈103a连接在第一整流电路102和开关动作部20之间。次级线圈103b连接在第二整流电路30上。
开关动作部20具有开关电源元件104、电容器105、106及电阻元件120。开关电源元件104通过使已由第一整流电路102整流的电流通断,从而将开关电流(switching current)供给初级线圈103a。并且,在次级线圈103b中感应产生了与开关电流相应的电。开关电源元件104根据反馈电压Vfb进行开关动作,该反馈电压Vfb与流向下文所述的光耦合器107的初级侧的电流相应地发生变化。
第二整流电路30由二极管118和电容器119构成。在次级线圈103b中产生的电经二极管118和电容器119整流、平滑后成为直流电。已成为直流的电作为输出电DC被供给与声频系统的放大器等连接的负载。
控制电路40通过从次级侧向初级侧反馈信号使得自第二整流电路30输出的电压成为规定电压,由此对开关动作部20进行反馈控制。控制电路40具有光耦合器107、并联稳压器110和增益切换电路50。
光耦合器107由次级侧二极管和初级侧晶体管构成。在光耦合器107的次级侧和输出输出电DC的端子之间连接有电阻元件108、109。流向光耦合器107的电流和反馈电压Vfb根据被供给输出电DC的负载的大小而发生变化,由此开关电源元件104的开关频率发生变化。
并联稳压器110的阳极与光耦合器107的二极管连接,该并联稳压器110的阴极与接地连接。还有,由电阻元件116、117对第二整流电路30的输出电压进行分压而得到的电压被供给并联稳压器110的参考端子。
增益切换电路50由电容器111、电阻元件112、开关113、电容器114及电阻元件115构成。根据来自外部的未图示出来的微型计算机等的控制信号对开关113进行开关控制。具体而言,当开关电源电路101处于正常工作模式时开关113断开,而当该开关电源电路101处于待机模式时开关113接通。当开关113断开时,电容器111和电阻元件112与并联稳压器110连接。另一方面,当开关113接通时,电容器111和电阻元件112以及电容器114和电阻元件115都与并联稳压器110连接。
由此,在待机模式下流向光耦合器107的电流与第二整流电路30的输出电压的比率和在正常工作模式下的该比率得以切换。具体而言,若开关113断开,流向光耦合器107的电流与第二整流电路30的输出电压的比率就会下降。也就是说,并联稳压器110的增益提高,流向光耦合器107的电流减少。另一方面,若开关113接通,流向光耦合器107的电流与第二整流电路30的输出电压的比率就会提高。也就是说,并联稳压器110的增益降低,流向光耦合器107的电流增加。
如上所述,切换并联稳压器110的增益使得在待机模式下的该增益和在正常工作模式下的该增益互不相同,从而流向光耦合器107的电流就会发生变化。并且,反馈电压Vfb就会与流向光耦合器107的电流相应地发生变化,从而开关电源元件104的开关频率得到反馈控制。
接着,参照图1和图2对本实施方式所涉及的开关电源电路的工作情况进行说明。图2是表示本实施方式所涉及的开关电源电路的工作模式和开关频率之间的关系的图。此外,横轴表示时间,纵轴表示供给初级线圈103a的电压Vds。
当开关电源电路101处于待机模式时,开关113接收到通知处于待机模式的控制信号后导通。由于开关113导通,因而并联稳压器110的增益下降,流向光耦合器107的电流增加。其结果是,由于开关电源元件104的反馈电压Vfb降低,因此以图2(a)所示的开关频率对开关电源元件104进行控制。
另一方面,当处于正常工作模式时,开关113由于接收到通知处于正常工作模式的信号,因而没有导通。由于开关113没有导通,因此并联稳压器110的增益上升,流向光耦合器107的电流减少。其结果是,由于反馈电压Vfb升高,因此以图2(b)所示的开关频率进行控制。
在此,待机模式时的开关频率被控制在声频范围(20Hz~20kHz)的下限值即20Hz以下。还有,正常工作模式时的开关频率被控制在声频范围的上限值即20kHz以上。
在本实施方式中,为了实现上述开关频率,例如,用型号为STR2A155的IC(Integrated Circuit,集成电路)作为开关电源元件104,用型号为PC123X2YUP0F的IC作为光耦合器107,并且用型号为MM1431CURE的IC作为并联稳压器110。在这种情况下,例如只要将电容器111的电容值设为0.1μF,将电阻元件112的电阻值设为390kΩ,将电容器114的电容值设为0.1μF,并将电阻元件115的电阻值设为3.3kΩ即可。
图3是用来对本实施方式所涉及的开关电源电路和现有开关电源电路所带来的效果进行比较的图。此外,横轴表示功耗,纵轴表示开关频率。还有,P__on表示开关电源电路接通电源时的状态,对应正常工作模式。
在现有开关电源电路中,虽然在待机模式时功耗为0.05W,开关频率在20Hz以下,但是在接通电源时,也就是在开关电源电路从待机模式切换到正常工作模式时,功耗为3.2W,开关频率为10kHz。因此,由于在接通电源时开关频率包含在声频范围中,所以会产生噪声。
与此相对,在本实施方式所涉及的开关电源电路101中,当处于待机模式时功耗为0.05W,开关频率在20Hz以下。并且,在接通电源时,功耗为3.2W,开关频率为25kHz。因此,开关电源电路101不论处于待机模式还是处于正常工作模式,开关频率都在声频范围之外,所以在待机模式时和在正常工作模式时开关变压器103都不会产生噪声。
如上所述,根据本实施方式,因为在开关电源电路的待机模式和正常工作模式下都能够进行控制使开关频率在声频范围之外,所以不论处于哪种工作模式都能够抑制变压器的噪声。
-产业实用性-
本发明所涉及的开关电源电路能够谋求低功耗化,同时还能抑制当处于待机模式时和处于正常工作模式时变压器的噪声,所以对于要求在安静环境下使用的声频系统等的电源电路是很有用的。

Claims (4)

1.一种开关电源电路,其将交流电转换为直流电,该开关电源电路构成为能够在待机模式和正常工作模式之间进行切换,该开关电源电路包括第一整流电路、开关动作部、开关变压器、第二整流电路以及控制电路,该第一整流电路对所述交流电进行整流转换为直流电,该开关动作部使已由所述第一整流电路整流的电流通断,该开关变压器具有被供给已由所述开关动作部控制通断的电流的初级线圈和感应产生出与被供给该初级线圈的电流相应的电的次级线圈,该第二整流电路对在所述开关变压器的次级线圈中感应产生的电进行整流后输出所述直流电,该控制电路具有根据所流经的电流从次级侧向初级侧反馈信号的光耦合器,并对所述开关动作部的开关动作进行反馈控制,使得自所述第二整流电路输出规定电压,其特征在于:
所述控制电路使在所述待机模式下流向所述光耦合器的电流与来自所述第二整流电路的输出电压的比率、和在所述正常工作模式下的该比率互不相同,以抑制在该开关电源电路处于所述待机模式时和处于所述正常工作模式时所述开关变压器的噪声。
2.根据权利要求1所述的开关电源电路,其特征在于:
所述控制电路包括:
并联稳压器,其根据对来自所述第二整流电路的输出电压进行分压而得到的电压,规定流向所述光耦合器的电流,和
增益切换电路,其切换所述并联稳压器的增益使得所述待机模式下的该增益和所述正常工作模式下的该增益互不相同,从而改变流向所述光耦合器的电流与来自所述第二整流电路的输出电压的比率。
3.根据权利要求1所述的开关电源电路,其特征在于:
在所述待机模式时流向所述光耦合器的电流与来自所述第二整流电路的输出电压的比率大于在所述正常工作模式时的该比率。
4.根据权利要求1所述的开关电源电路,其特征在于:
所述控制电路对所述开关动作部进行控制,使得在所述待机模式时所述开关动作部的开关频率在20Hz以下,并且在所述正常工作模式时所述开关频率在20kHz以上。
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