CN103701337B

CN103701337B - 一种电源系统

Info

Publication number: CN103701337B
Application number: CN201410019150.7A
Authority: CN
Inventors: 庞震华; 鲁建辉; 李胜冬
Original assignee: Qingdao Goertek Co Ltd
Current assignee: Qingdao Goertek Co Ltd
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: CN103701337A

Abstract

本发明公开了一种电源系统，包括整流滤波电路、功率因素校正电路、以及LLC串联谐振电路，所述LLC串联谐振电路输出直流驱动电压（V1）和直流系统电压（V2），还包括DC-DC降压电路，所述DC-DC降压电路的输入端与LLC串联谐振电路的直流系统电压（V2）输出端连接，所述DC-DC降压电路将直流系统电压（V2）降压后输出待机电压（V3），所述的功率因素校正电路包括自启动电路，该自启动电路的输入端与整流滤波电路的输出端连接，自启动电路的输出端与功率因素校正电路的电压输入端连接。本发明的电源系统，通过采用DC-DC降压电路将LLC串联谐振电路输出的直流系统电压V2进行降压后输出待机电压V3，避免了使用反激产生待机电压，DC-DC降压电路结构简单，具有自启动功能，电源系统成本低。

Description

一种电源系统

技术领域

本发明涉及一种电源系统，属于电源技术领域。

背景技术

现在的电视机电源板的电压输出一般都是有5V（待机时电压典型值）、12V（主板等电路的供电典型值）、DRIVER电压这三个电压。待机时，12V和DRIVER电压都被切掉，防止能量消耗，以满足待机功耗小于0.5W的待机要求。大于75W的电视机要求增加主动PFC（功率因素校正电路），因此目前该种电视机的电源板的架构一般都是PFC加反激待机5V，LLC出12V和DRIVER电压这种电源架构，框架图见图1所示。由于反激的拓扑形式相对DC-DC（非隔离buck）来讲相对比较复杂，而且还要解决耐压、隔离、安全规范的问题，因此成本上也比简单的DC-DC要高很多，同时还要解决待机时次级的控制信号要切断初级的PFC和LLC的供电，因此还要增加光耦等器件，在电路上也增加了一定的复杂度。

随着电视机生产商的竞争越来越激烈，这就给电源等电视机模块造成了很大的降成本压力。而当前元器件的降成本空间已经非常小，要想通过降低元器件的成本上把电源的成本降下来是非常有难度的。因此，如何寻找更有优势的电源系统来完成降成本的目的，是本实用新型主要解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决现有的电源系统采用反激的拓扑形式生成待机电压，相应的电路结构复杂，不利于降低成本的问题，提出了一种新的电源系统，无需采用反激的拓扑形式生成待机电压。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种电源系统，包括整流滤波电路、功率因素校正电路、以及LLC串联谐振电路，所述LLC串联谐振电路输出直流驱动电压（V1）和直流系统电压（V2），还包括DC-DC降压电路，所述DC-DC降压电路的输入端与LLC串联谐振电路的直流系统电压（V2）输出端连接，所述DC-DC降压电路将直流系统电压（V2）降压后输出待机电压（V3），所述的功率因素校正电路包括自启动电路，该自启动电路的输入端与整流滤波电路的输出端连接，自启动电路的输出端与功率因素校正电路的电压输入端连接。

又进一步的，所述的自启动电路包括用于分压的第一分压电路和用于滤波的第一滤波电路。

再进一步的，所述的第一分压电路包括相串联的第一电阻（R1）和第二电阻（R2），所述的第一滤波电路包括相并联的稳压二极管（D1）和第一电容（C1），该并联电路一端连接所述第一分压电路的输出端，另外一端连接地端，所述稳压二极管的正极连接地端。

进一步的，所述的电源系统还包括取电电路，所述的功率因素校正电路的PFC电感（T1）设置有第一辅助绕组，所述的取电电路一端连接第一辅助绕组，另外一端连接稳压电路的输入端，所述稳压电路的输出端其中一路连接功率因素校正电路的电压输入端，另外一路连接LLC串联谐振电路的电压输入端。

又进一步的，所述的取电电路包括第二分压电路和第二滤波电路。

再进一步的，所述的第二分压电路包括相串联的第三电阻（R3）、第二电容（C2）、以及第二二极管（D2），所述第二二极管（D2）的正极与第二电容（C2）连接，负极与稳压电路连接，所述的第二滤波电路包括第三二极管（D3）和第三电容（C3），所述第三电容（C3）的一端与第二二极管（D2）的负极连接，另外一端连接地端，所述第三二极管（D3）的负极与第二二极管（D2）的正极连接，第三二极管（D3）的正极连接地端。

进一步的，所述的电源系统还包括备用电源电路，功率因素校正电路的耦合变压器（T2）设置有第二辅助绕组，所述备用电源电路一端连接第二辅助绕组，另外一端连接稳压电路的输入端。

进一步的，所述的备用电源电路包括第四二极管（D4）,所述第二辅助绕组的一端与第四二极管（D4）的负极连接，第二辅助绕组的另外一端与地端连接，所述第四二极管（D4）的正极与地端之间还连接有第四电容（C4）。

优选的，所述的直流驱动电压（V1）和/或直流系统电压（V2）输出回路上分别设置有电压切断电路，所述电压切断电路接收主板发送的待机控制信号的控制，用于切断直流驱动电压（V1）和/或直流系统电压（V2）的输出回路。

优选的，所述的电压切断电路包括PNP型三极管（Q1）和NPN型三极管（Q2），PNP型三极管（Q1）的发射极与直流驱动电压（V1）的输出端子连接，集电极连接负载，基极通过第四电阻（R4）连接NPN型三极管（Q2）的集电极，NPN型三极管（Q2）的基极接收待机控制信号，发射极连接地端。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的电源系统，通过采用DC-DC降压电路将LLC串联谐振电路输出的直流系统电压V2进行降压后输出待机电压V3，避免了使用反激产生待机电压，PFC电路的自启动电路,其可以直接从整流滤波后的电压上取电，为PFC电路提供自启动电压，实现了PFC电路没有反激电路时仍具有自启动功能。DC-DC降压电路结构简单，成本低,同时由于不必再需要关闭初级PFC和LLC电路，因此也使电路省掉了光耦等相关器件，进一步降低了成本，降低了系统复杂度。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是现有的电源系统原理图；

图2是本发明所提出的电源系统的一种实施例原理方框图；

图3是图2中功率因素校正电路以及LLC串联谐振电路的电路原理图；

图4是本发明所提出的电源系统中电压切断电路的一种实施例原理图；

图5是本发明所提出的电源系统中电压切断电路的另外一种实施例原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，参见图2所示，本实施例提供了一种电源系统，包括整流滤波电路、PFC电路（功率因素校正电路）、以及LLC串联谐振电路，LLC串联谐振电路输出直流驱动电压V1和直流系统电压V2，还包括DC-DC降压电路，所述DC-DC降压电路的输入端与LLC串联谐振电路的直流系统电压V2输出端连接，该DC-DC降压电路将直流系统电压V2降压后输出待机电压V3，PFC电路包括自启动电路，该自启动电路的输入端与整流滤波电路的输出端连接，自启动电路的输出端与功率因素校正电路的电压输入端连接。本实施例的电源系统避免使用的反激电路提供待机电压，只采用结构简单、易于实现的DC-DC降压电路就可产生待机电压，这样就将整个系统架构变成了PFC+LLC+DC-DC（非隔离buck）的架构。很显然，DC-DC（非隔离buck）比反激的待机电源要简单的多，成本也要低很多，可靠性也要高很多，而且还能满足低能耗的需求。本电源系统当系统待机时，不必关掉PFC电路和LLC串联谐振电路，解决了目前电源系统待机时关掉PFC电路和LLC串联谐振电路，为了能够重新启动，还需要专门设置切换电路的问题，节省电路，为了进一步降低待机能耗，通过设置LLC串联谐振电路和PFC电路一起跳频的方式（一定周期内工作一下，然后停止工作），其中，LLC串联谐振电路向PFC电路发送跳频控制信号，以控制PFC电路同其一起跳频。PFC电路的自启动电路,其可以直接从整流滤波后的电压上取电，PFC电路和LLC串联谐振电路的供电此时由原来的反激给出电压变为自己供电，实现了PFC电路没有反激电路时仍具有自启动功能，其中，自启动电路将整流滤波电路输出的电流进行分压限流后为PFC电路提供启动电流。

在电视机电源技术领域，直流驱动电压V1一般为24V，直流系统电压V2为12V，LLC串联谐振电路对直流系统电压进行跟踪反馈。保证直流系统电压的稳定输出。待机时，由于负载较轻，此时直流系统电压输出会略微上升，此时LLC串联谐振电路将停止工作，保证直流系统电压的稳定。同时LLC串联谐振电路会发出控制信号，将PFC电路停掉（不再进行升压控制，损耗降低），这样就降低了系统的供电损耗。为保证待机时的功耗小于0.5W，提供了一定的保障。此时PFC电路和LLC串联谐振电路会一直采用上述模式进行工作，直流系统电压V2一直稳定存在，待机电压V3通过DC-DC降压电路相应的也可以持续得到。

参见图3所示，本实施例中给出了自启动电路的一种最优实现形式，该自启动电路包括用于分压的第一分压电路和用于滤波的第一滤波电路。其中，第一分压电路包括相串联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一滤波电路包括相并联的稳压二极管D1和第一电容C1，该并联电路一端连接所述第一分压电路的输出端，另外一端连接地端，所述稳压二极管D1的正极连接地端。整流滤波电路输出的电流经第一电阻R1和第二电阻R2分压限流后，形成微弱的电流信号，用于启动PFC电路，第一电容C1用于滤除掉启动电流中的纹波，稳压二极管D1用于保护PFC电路，防止启动电流超过VCC工作电压时损坏PFC电路的器件，第一分压电路中电阻数量可适当调整，通常为2到3颗。

由于启动电路的供电能力有限，只能为PFC电路提供启动电流，本实施例中的电源系统还包括取电电路，所述的功率因素校正电路的PFC电感T1设置有第一辅助绕组，所述的取电电路一端连接第一辅助绕组，（也即T1的2到4），另外一端连接稳压电路的输入端，所述稳压电路的输出端其中一路连接功率因素校正电路的电压输入端，另外一路连接LLC串联谐振电路的电压输入端。取电电路用于通过第一辅助绕组从PFC电感T1上取电，可以为PFC电路提供持续的直流工作电压。

所述的取电电路包括第二分压电路和第二滤波电路。参见图3所示，本实施例同时提供了取电电路的一种最优实现形式，所述的第二分压电路包括相串联的第三电阻R3、第二电容C2、以及第二二极管D2，第二二极管D2的正极与第二电容C2连接，负极与稳压电路连接，第二滤波电路包括第三二极管D3和第三电容C3，所述第三电容C3的一端与第二二极管D2的负极连接，另外一端连接地端，所述第三二极管D3的负极与第二二极管D2的正极连接，第三二极管D3的正极连接地端。该取电电路用于为启动后的PFC电路供电，也即启动后PFC电路通过PFC电感上的第一辅助绕组（T1的2到4）得到供电电压。

为了给PFC电路和LLC串联谐振电路提供稳定的工作电压，保证他们正常工作，本实施例的电源系统还包括备用电源电路，功率因素校正电路的耦合变压器T2设置有第二辅助绕组，所述备用电源电路一端连接第二辅助绕组，（T2的6到8）另外一端连接稳压电路的输入端。参见图3所示，本实施例中的备用电源电路包括第四二极管D4,所述第二辅助绕组的一端（6端）与第四二极管D4的负极连接，第二辅助绕组的另外一端（8端）与地端连接，所述第四二极管D4的正极与地端之间还连接有第四电容C4，用于滤除纹波。通过第四二极管D4与第四电容C4组成的整流电路，可以从耦合变压器T2取得一个电压，这个电压给到稳压模块，保证了稳压模块的供电稳定性，进而为PFC电路以及LLC串联谐振电路提供稳定的工作电压。

由于本电源系统在待机时，直流驱动电压V1以及直流系统电压V2一直存在，因此在应用到单独电源板架构时（单板输出5v、12v、24v），需要增加一个电压切断电路，该切断电路是由主板发送的待机信号控制的，因此，在本实施例中，所述的直流驱动电压V1和/或直流系统电压V2输出回路上分别设置有电压切断电路，所述电压切断电路接收主板发送的待机控制信号的控制，用于切断直流驱动电压V1和/或直流系统电压V2的输出回路。

下面将以直流驱动电压V1的电压切断电路为例进行说明。

参见图4所示，图4所示的为用三级管作为开关管的电路结构。包括PNP型三极管Q1和NPN型三极管Q2，其中，Q1的发射极与直流驱动电压V1的输出端子连接，集电极连接负载，基极通过第四电阻R4连接Q2的集电极，Q2的基极接收待机控制信号，发射极连接地端，本电路的工作原理是：当待机控制信号为高电平时，Q2导通，则Q1的发射极有电流流过集电极，Q1导通。当待机控制信号为低电平时，Q2关闭，则Q1也关闭，供电切断。

图5所示的为用MOS管作为开关管的电路结构，图5中采用MOS管的工作原理是：当待机控制信号为高电平时，Q4导通，Q3的S极电压高于G极，Q3导通，供电供给。当待机控制信号为低电平时，Q4关闭，Q3的S极电压等于G极，Q3关闭，供电切断。

同样道理的，直流系统电压V2的输出回路也可以采用如上所述结构原理的电压切断电路，在此不再赘述。

进一步的，该电源系统可以很好的应该用到二合一电源驱动板（电源和驱动在一个单面板上）上。LLC串联谐振电路输出一个12V和DRIVER电压，但是背光驱动相关电路的供电电路统一由待机信号控制，这样可以切断冗余的电能消耗，保证电视机在待机时功耗在0.5W以下。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种电源系统，包括整流滤波电路、功率因素校正电路、以及LLC串联谐振电路，所述LLC串联谐振电路输出直流驱动电压（V1）和直流系统电压（V2），其特征在于：还包括DC-DC降压电路，所述DC-DC降压电路的输入端与LLC串联谐振电路的直流系统电压（V2）输出端连接，所述DC-DC降压电路将直流系统电压（V2）降压后输出待机电压（V3），所述的功率因素校正电路包括自启动电路，该自启动电路的输入端与整流滤波电路的输出端连接，自启动电路的输出端与功率因素校正电路的电压输入端连接，所述LLC串联谐振电路和所述功率因素校正电路通过跳频控制线连接，所述LLC串联谐振电路向功率因素校正电路发送跳频控制信号，控制功率因素校正电路同其一起跳频。

2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于：所述的自启动电路包括用于分压的第一分压电路和用于滤波的第一滤波电路。

3.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于：所述的第一分压电路包括相串联的第一电阻（R1）和第二电阻（R2），所述的第一滤波电路包括相并联的稳压二极管（D1）和第一电容（C1），该并联电路一端连接所述第一分压电路的输出端，另外一端连接地端，所述稳压二极管的正极连接地端。

4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的电源系统，其特征在于：还包括取电电路，所述的功率因素校正电路的PFC电感（T1）设置有第一辅助绕组，所述的取电电路一端连接第一辅助绕组，另外一端连接稳压电路的输入端，所述稳压电路的输出端其中一路连接功率因素校正电路的电压输入端，另外一路连接LLC串联谐振电路的电压输入端。

5.根据权利要求4所述的电源系统，其特征在于：所述的取电电路包括第二分压电路和第二滤波电路。

6.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于：所述的第二分压电路包括相串联的第三电阻（R3）、第二电容（C2）、以及第二二极管（D2），所述第二二极管（D2）的正极与第二电容（C2）连接，负极与稳压电路连接，所述的第二滤波电路包括第三二极管（D3）和第三电容（C3），所述第三电容（C3）的一端与第二二极管（D2）的负极连接，另外一端连接地端，所述第三二极管（D3）的负极与第二二极管（D2）的正极连接，第三二极管（D3）的正极连接地端。

7.根据权利要求4所述的电源系统，其特征在于：所述的电源系统还包括备用电源电路，功率因素校正电路的耦合变压器（T2）设置有第二辅助绕组，所述备用电源电路一端连接第二辅助绕组，另外一端连接稳压电路的输入端。

8.根据权利要求7所述的电源系统，其特征在于：所述的备用电源电路包括第四二极管（D4）,所述第二辅助绕组的一端与第四二极管（D4）的正极连接，第二辅助绕组的另外一端与地端连接，所述第四二极管（D4）的负极与地端之间还连接有第四电容（C4）。

9.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的电源系统，其特征在于：所述的直流驱动电压（V1）和/或直流系统电压（V2）输出回路上分别设置有电压切断电路，所述电压切断电路接收主板发送的待机控制信号的控制，用于切断直流驱动电压（V1）和/或直流系统电压（V2）的输出回路。

10.根据权利要求9所述的电源系统，其特征在于：所述的电压切断电路包括PNP型三极管（Q1）和NPN型三极管（Q2），PNP型三极管（Q1）的发射极与直流驱动电压（V1）的输出端子连接，集电极连接负载，基极通过第四电阻（R4）连接NPN型三极管（Q2）的集电极，NPN型三极管（Q2）的基极接收待机控制信号，发射极连接地端。