CN103956917B - 一种开关电源电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种开关电源电路，包括输入整流滤波电路、主功率电路、控制电路、启动电路、以及输出整流滤波电路；主功率电路包括主变压器和与主变压器的初级端连接的主功率开关管，输入整流滤波电路的输出端分别连接到主变压器的初级端和启动电路的输入端，启动电路的输出端连接到控制电路，控制电路的输出端连接主功率开关管，输出整流滤波电路连接变压器的次级端，其特征在于：电源电路还包括连接主变压器的负载检测电路，以及连接负载检测电路的输出端辅助供电电路；辅助供电电路的输出端连接控制电路的输入端用于根据负载检测电路的检测结果切换控制电路、主功率电路的供电，辅助供电电路包括辅助供电绕组。
Description
技术领域
本发明涉及电源电路领域，具体的，涉及一种开关电源电路。
背景技术
本发明涉及的开关电源装置领域，其中一种是把交流电压(输入电压)转换为直流电压(输出电压)的电力装置，即常说的AC/DC开关电源。目前各大国行业内已规定了相关的待机功耗标准并强制要求执行，因此如何降低待机功耗成为整个行业必须面对的重大问题。
AC/DC的功耗分为两类，一种是与开关工作无关的损耗，另一种是与开关工作有关的损耗。与开关工作无关的损耗主要指无功电流造成的损耗和启动损耗，由于这种损耗非常小，并且在良好的布线下几乎可以忽略不计。因此行业内降低损耗的重点在于降低与开关工作有关的损耗。
因此，亟需一种能够最大限度降低与开关工作有关的损耗的开关电源电路。
发明内容
鉴于现有技术中能耗过高的问题，本发明提出了相应的解决方案，本发明主要提供一种超低待机功耗的开关电源电路，包括输入整流滤波电路、主功率电路、控制电路、启动电路、以及输出整流滤波电路；所述主功率电路包括主变压器和与所述主变压器的初级端连接的主功率开关管，所述输入整流滤波电路的输出端分别连接到所述主变压器的初级端和所述启动电路的输入端，所述启动电路的输出端连接到所述控制电路，所述控制电路的输出端连接所述主功率开关管，所述输出整流滤波电路连接所述变压器的次级端，所述电源电路还包括连接所述主变压器的负载检测电路，以及连接所述负载检测电路的输出端辅助供电电路；所述辅助供电电路的输出端连接所述控制电路的输入端用于根据所述负载检测电路的检测结果切换所述控制电路、主功率电路的供电，所述辅助供电电路包括辅助供电绕组。
作为一种优选方案，负载检测电路包括比较器和缠绕在所述变压器初级端的负载检测绕组。
作为一种优选方案，所述开关电源电路还包括串接在所述启动电路的回路中的常开开关(S1)，所述常开开关(S1)在闭合时导通所述启动电路。
作为一种优选方案，所述负载检测电路还包括第二电容(C2)、第三肖特基二极管(D3)、第六肖特基二极管(D6)和第五电容(C5)；所述第二电容(C2)的两端分别连接所述第三肖特基二极管(D3)的负极和所述负载检测绕组，所述第三肖特基二极管(D3)的负极连接所述第六肖特基二极管(D6)的正极；所述第五电容(C5)两端分别连接所述第三肖特基二极管(D3)的正极和所述第六肖特基二极管(D6)的负极，所述第六肖特基二极管(D6)的负极连接到所述比较器的电压输入端；所述负载检测绕组可与所述初级绕组同相或反相。
作为一种优选方案，所述启动电路包括与所述常开开关(S1)串接的第一电阻(R1)，所述常开开关(S1)连接所述控制电路的接电源端，所述启动电路还包括P-mos管和第三电容(C3)，所述辅助供电电路包括N-mos管，所述P-mos管的漏极连接所述开关(S1)，所述P-mos管的栅极连接所述N-mos管的漏极，所述P-mos管的源极连接到所述第三电容(C3)的一端，所述第三电容(C3)的另一端接地，所述N-mos管的源极接地，所述N-mos管的栅极连接到所述比较器的输出端。
作为一种优选方案，所述主功率电路包括主变压器和主功率开关管，所述主功率开关管的集电极连接所述主变压器的初级绕组，所述控制电路的反馈端(FB)连接到所述控制电路的第四电阻(R4)的一端，第四电阻(R4)的另一端接地。
作为一种优选方案，所述辅助供电电路还包括第七电阻(R7)，所述辅助供电绕组(Na)的两端并联接入相互串联的第七电阻(R7)和用于指示电路是否工作的发光二极管(D5)。
作为一种优选方案，所述P-mos管的栅极和源极之间接有第二电阻(R2)。
作为一种优选方案，所述辅助供电电路还包括第二肖特基二极管(D2)，所述第二肖特基二极管正极连接辅助供电绕组，负极连接所述第三电容(C3)。
作为一种优选方案，如上所述的开关电源电路应用于恒压、小型充电器。
相比现有技术，本发明至少具有以下有益效果：用于小型恒压充电器，具有负载检测电路来检测负载的情况，在没有负载或者不需要对负载供电时，切换所述控制电路、主功率电路的供电，实现了待机零功耗。
附图说明
图1是本发明一实施例的原理图；
图2是本发明一实施例的电路图。
具体实施方式
参考图1，本发明提供一种开关电源电路，包括EMI电路20、输入整流滤波电路30a、输出整流滤波电路30b、启动电路40、控制电路50、主功率电路、辅助供电电路80和负载检测电路90。主功率电路包括主变压器72和主功率开关管74。输入整流滤波电路30a的输出端分别连接到主变压器72的初级端和启动电路40的输入端，启动电路40的输出端连接到控制电路50的输入端，控制电路50的输出端连接主功率开关管74，输出整流滤波电路30b连接主变压器72的次级端，负载检测电路90包括比较器92和缠绕在主变压器72上的负载检测绕组Nc，本实施例中，比较器92为芯片FS8809。辅助供电电路80的输入端连接所述负载检测电路90的输出端，辅助供电电路80的输出端连接控制电路50的输入端，辅助供电电路包括辅助供电绕组Na。交流输入通过EMI电路20后，再经过输入整流滤波电路30，得到直流电压，此直流信号通过启动电路40，使控制电路50初始启动，控制主功率电路的主功率开关管导通，主电路通过主变压器72进行能量传递，在主变压器72副边得到方波信号，再通过输出整流滤波电路30输出滤波整流信号得到直流电压。当负载存在时，负载检测电路90中检测到负载电流，使负载检测电路90中的比较器92输出高电平，辅助供电电路80中的N-mos管导通，N-mos管导通后使得启动电路40中的P-mos管的栅极为低电平，从而使得P-mos管导通，从而辅助供电电路80正常工作，向控制电路50供电，从而整个电路正常启动。通过检测原边电流和原边电压分别通过电流内环和电压外环，经过控制电路调节主功率开关管的占空比，使得输出电压稳定。
参考图1-图2，控制电路50和主功率开关管74集成于一个原边反馈恒流恒压芯片，该原边反馈恒流恒压芯片还包括电流环路76和电压环路(图中未显示)，本实施例中，该原边反馈恒流恒压芯片为FS6136芯片。图1所示EMI电路和输入整流滤波电路为开关电源电路的常见组成部分，在此不做具体说明。启动电路40包括常开开关S1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电容C3以及P-mos管Q1。辅助供电电路80包括辅助供电绕组Na、二极管D2、N-mos管Q2。输出整流滤波电路30b包括第四肖特基二极管D4、第四电容C4。负载检测电路90包括负载检测绕组Nc、负载R7和由第二电容C2、第三肖特基二极管D3、第六肖特基二极管D6、第五电容C5组成整流滤波模块。第二电容C2的两端分别连接第三肖特基二极管D3的负极和负载检测绕组Nc，第三肖特基二极管D3的负极连接第六肖特基二极管D6的正极；第五电容C5两端分别连接第三肖特基二极管D3的正极和第六肖特基二极管D6的负极，第六肖特基二极管D6的负极连接到比较器92的电压输入端。第一电阻R1与所述常开开关S1串接，常开开关S1连接控制电路50的接电源端，P-mos管Q1的栅极连接N-mos管Q2的漏极，P-mos管Q1的源极连接到第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端接地，N-mos管Q2的源极接地，且N-mos管Q2的栅极连接所述比较器92的输出端
本发明的一实施例的工作过程为，当常开开关S1按下时，由于常开开关S1设置在启动电路上，启动电路开始工作，电流经过第一电阻R1、通过P沟道型mos管的寄生二极管给第三电容C3充电，当充电电压达到原边反馈恒流恒压芯片的启动电压时，控制电路启动，芯片内的主功率开关管导通，主电路中产生电流。在负载R7存在的情况下，次级绕组Ns输出电流通过输出整流滤波电路30b给负载R7，同时负载检测绕组Nc开始工作，有负载检测电流输出，第二电容C2和肖特基二极管D6使负载检测绕组Nc的缠绕方向可与初级绕组Np同相或反相。从负载检测绕组Nc可检测到带有负载特性的方波，经整流后与高精度电压检测IC进行比较后，电压检测IC输出高电平，使N-mos管Q2打开，从而使P-mos管栅极电压为负，Q1导通，充电器正常工作，R2使得Q1关断时其内部的寄生电容能恢复到零。在本实施例中，第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和原边反馈恒流恒压芯片组成主控制电路。R3、R4组成分压电路，将R4端的电压信号输入到芯片的FB端，通过其内部恒压模块进行电压模式控制；通过R5将输入电流转化成电压信号，输入到芯片的CS端，进行电流模式控制；通过这两种控制模式来调节开关管的占空比，维持输出电压稳定。本实施例中。高精度电压检测IC电压检测的检测点是2.63V，即当检测到的电压大于2.63V时电压检测IC输出高电平。当卸下负载时，检测到的电压小于2.63V，N-mos管Q2关闭，P-mos管Q1关闭，整机自动关闭，可以节省电能。检测点可根据需要设置，每隔0.01V为一个电压检测点，可通过检测待机时的电压确定检测点。本实施例中，还由R7、D5构成负载指示电路，当有负载时D5才亮，无负载时D5灭。本发明提供的超低待机功耗的AC/DC电源电路在一次断电后再接入负载不会自动导通，需要按下常开开关S1。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种开关电源电路，包括输入整流滤波电路(30a)、主功率电路、控制电路(50)、启动电路(40)、以及输出整流滤波电路(30b)；所述主功率电路包括主变压器(72)和与所述主变压器(72)的初级端连接的主功率开关管(74)，所述输入整流滤波电路(30a)的输出端分别连接到所述主变压器(72)的初级端和所述启动电路(40)的输入端，所述启动电路(40)的输出端连接到所述控制电路(50)，所述控制电路(50)的输出端连接所述主功率开关管(74)，所述输出整流滤波电路(30b)连接所述主变压器(72)的次级端，其特征在于：所述开关电源电路还包括连接所述主变压器(72)的负载检测电路(90)，以及连接所述负载检测电路(90)的输出端辅助供电电路(80)；所述辅助供电电路(80)的输出端连接所述控制电路(50)的输入端用于根据所述负载检测电路(90)的检测结果切换所述控制电路(50)、主功率电路的供电，所述辅助供电电路(80)包括辅助供电绕组(Na)；
所述开关电源电路还包括串接在所述启动电路的回路中的常开开关(S1)，所述常开开关(S1)在闭合时导通所述启动电路；
所述启动电路包括与所述常开开关(S1)串接的第一电阻(R1)，所述常开开关(S1)连接所述控制电路的接电源端，所述启动电路还包括P-mos管(Q1)和第三电容(C3)，所述辅助供电电路包括N-mos管(Q2)，所述P-mos管(Q1)的漏极连接所述开关(S1)，所述P-mos管(Q1)的栅极连接所述N-mos管(Q2)的漏极，所述P-mos管(Q1)的源极连接到所述第三电容(C3)的一端，所述第三电容(C3)的另一端接地，所述N-mos管(Q2)的源极接地，所述N-mos管(Q2)的栅极连接到所述比较器的输出端。
2.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，负载检测电路(90)包括比较器和缠绕在所述主变压器(72)初级端的负载检测绕组(Nc)。
3.根据权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述负载检测电路(90)还包括第二电容(C2)、第三肖特基二极管(D3)、第六肖特基二极管(D6)和第五电容(C5)；所述第二电容(C2)的两端分别连接所述第三肖特基二极管(D3)的负极和所述负载检测绕组(Nc)的非同相端，所述第三肖特基二极管(D3)的负极连接所述第六肖特基二极管(D6)的正极；所述第五电容(C5)两端分别连接所述第三肖特基二极管(D3)的正极和所述第六肖特基二极管(D6)的负极，所述第六肖特基二极管(D6)的负极连接到所述比较器的电压输入端；所述负载检测绕组(Nc)与所述初级绕组同相或反相。
4.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述主功率电路包括主变压器(72)和主功率开关管(74)，所述主功率开关管(74)的集电极连接所述主变压器(72)的初级绕组，所述控制电路的反馈端(FB)连接到所述控制电路的第四电阻(R4)的一端，第四电阻(R4)的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述辅助供电电路(80)还包括第七电阻(R7)，所述辅助供电绕组(Na)的两端并联接入相互串联的第七电阻(R7)和用于指示电路是否工作的发光二极管(D5)。
6.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述P-mos管(Q1)的栅极和源极之间接有第二电阻(R2)。
7.根据权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于，所述辅助供电电路(80)还包括第二肖特基二极管(D2)，所述第二肖特基二极管(D2)正极连接辅助供电绕组(Na)的非同相端，负极连接所述第三电容(C3)。
8.根据权利要求1-7的任意一项所述的开关电源电路，应用于恒压、小型充电器。
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