CN104184331B - 一种反激式开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反激式开关电源，包括电压输入单元、启动单元、开关电源控制芯片、反激式变压器、辅助供电绕组、嵌位电路、变压器初级控制电路、主电压输出电路以及待机电压输出电路，且所述电压输入单元两端连接外部电源并为启动单元供电、所述启动单元的输出端连接到开关电源控制芯片的电源端，该反激式开关电源还包括保护单元，且该保护单元的第一端连接到所述启动单元的输出端及所述辅助供电绕组的一端、第二端到连接所述开关电源控制芯片的输出端和参考地，并在外部电源断电时将所述启动单元输出端电压拉低到开关电源控制芯片的启动电压以下。本发明有效地解决反激式开关电源的二次启动问题，提高了系统的稳定性。

Description

一种反激式开关电源

技术领域

本发明涉及电路领域，更具体地说，涉及一种防止二次启动的反激式开关电源。

背景技术

反激式开关电源以其成本低、体积小等优点，广泛用于电子产品的供电电源。在高压和宽范围输入的反激式开关电源系统中，通常选用单管反激式开关电源，启动电路采用串电阻方式。

如图1所示为现有技术中典型的反激式开关电源原理图，该反激式开关电源100包括：电压输入单元120、开关电源控制芯片121、辅助供电绕组122、反激式变压器123、变压器初级控制电路124、箝位电路125、主电压输出电路126、待机电压输出电路127。上述反激式开关电源还包括启动单元，其包括电阻R1和电容C1，电阻R1的一端连接电压输入单元120、另一端分别连接电容C1和开关电源控制芯片121的Vcc脚，电容C1的另一端接地；开关电源控制芯片121的V_REF脚与电容C6连接、CS脚与电容C2和电阻R3连接。

上述开关电源的启动过程如下：电压输入单元120通过电阻R1为电容C1充电，并在开关电源控制芯片121的供电电压Vcc达到需要的电压后，该开关电源控制芯片121开始工作，之后通过辅助供电绕组122提供电压给开关电源控制芯片121，使之工作。

然而，当电压输入单元120断电时，由于电压输入单元120中的电容C0仍然会通过电阻R1给开关电源控制芯片121充电，当开关电源控制芯片121的供电电压被充电至一定电压时，开关电源控制芯片121又会重新启动，从而产成了二次启动问题，影响了系统的稳定性。如果开关电源后级负载接有DSP等，将会导致DSP等的程序被篡改，使得电路无法正常工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述在高压和宽范围输入的反激式开关电源系统中在开关电源的电压输入单元断电后的二次启动问题，提供一种防止二次启动的反激式开关电源。

本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种反激式开关电源，所述反激式开关电源包括电压输入单元、启动单元、开关电源控制芯片、反激式变压器、辅助供电绕组、箝位电路、变压器初级控制电路、主电压输出电路以及待机电压输出电路；所述电压输入单元包括并联的整流单元和第一母线电容，且该电压输入单元两端连接外部电源并为启动单元供电；所述启动单元的输出端连接到开关电源控制芯片的电源端，其特征在于，所述反激式开关电源还包括保护单元，且该保护单元的第一端连接到所述启动单元的输出端及所述辅助供电绕组的一端、第二端到连接所述开关电源控制芯片的输出端、第三端连接到参考地，并在所述外部电源断电时将所述启动单元输出端电压拉低到开关电源控制芯片的启动电压以下；

所述保护单元包括第二开关管、第五电阻，所述第五电阻的一端与所述启动单元的输出端连接、另一端经由所述第二开关管连接参考地，所述第二开关管在所述开关电源控制芯片工作时导通并在所述外部供电电源断电时，使所述第五电阻通过分压拉低所述启动单元的输出端的电压。

在本发明所述的一种反激式开关电源中，所述启动单元包括第一电阻和第一电容，且所述第一电阻的一端和第一电容的一端相连接，连接点作为所述启动单元的输出端，所述第一电阻的另一端与所述电压输入单元连接，所述第一电容的另一端连接参考地。

在本发明所述的一种反激式开关电源中，优选地，所述第二开关管为NMOS管。

在本发明所述的一种反激式开关电源中，所述保护单元还包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第七电容和第五二极管，其中：所述第六电阻的一端连接所述第七电阻的一端与所述第二开关管的栅极，所述第六电阻的另一端连接所述第八电阻与所述第七电容的一端，所述第八电阻的另一端与所述第五二极管的一端连接，所述第五二极管的另一端连接所述开关电源控制芯片的输出端，所述第七电阻和所述第七电容的另一端接参考地，用于保证所述第二开关管导通。

本发明提供的一种反激式开关电源，由于在反激式开关电源中增加了防止开关电源二次启动的保护单元，从而避免了反激式开关电源中的开关电源控制芯片在电压输入单元的外部电源断电时的重新启动，进而有效防止了开关电源二次启动，提高了系统的稳定性。

附图说明

图1是现有技术中反激式开关电源的具体电路图。

图2是本发明实施例的一种反激式开关电源的电路结构示意图。

图3是本发明的一种反激式开关电源的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

如图2所示，是本发明实施例的一种反激式开关电源的电路结构示意图。在本实施例中，反激式开关电源200包括电压输入单元220、启动单元221、开关电源控制芯片222、辅助供电绕组223、反激式变压器224、变压器初级控制电路225、箝位电路226、主电压输出电路227和待机电压输出电路228。

电压输入单元220，用于经外部电源给开关电源提供供电电压；开关电源控制芯片222，用于控制开关电源输出电压；辅助供电绕组223，用于给开关电源控制芯片222提供供电电压；反激式变压器224，用于对所述电压输入单元220提供的供电电压进行反激式变压；变压器初级控制电路225，用于控制反激式变压器224中绕组的导通时间；箝位电路226，用于吸收尖峰电压，保护开关管；主电压输出电路227和待机电压输出电路228，用于输出电压。

电压输入单元220包括并联的整流单元和第一母线电容C0。

反馈式变压器224分别与变压器初级控制电路225、主电压输出电路227和待机电压输出电路228的一端连接；箝位电路226的两端分别连接电压输入单元220、变压器初级控制电路225；辅助供电绕组223的一端连接开关控制芯片222；变压器初级控制电路225的一端与开关电源控制芯片222的一端连接，另一端与箝位电路226和反激式变压器224的节点连接；待机输出电压电路228的一端经过反馈与开关电源控制芯片222的一端连接；电压输入单元220的另一端、开关电源控制芯片222、辅助供电绕组223、变压器初级控制电路225和待机电压输出电路228共同接地。

反激式开关电源200还包括启动单元221，其包括第一电阻R1和第一电容C1，且第一电阻R1的一端和第一电容C1的一端相连接，连接点作为所述启动单元221的输出端，第一电阻R1的另一端与电压输入单元220连接，第一电容C1的另一端连接参考地。

反激式开关电源200还包括保护单元210，该保护单元210的第一端连接到所述启动单元221的输出端及辅助供电绕组223的一端、第二端到连接所述开关电源控制芯片222的输出端和参考地，并在外部电源断电时将所述启动单元221的输出端电压拉低到开关电源控制芯片222的启动电压以下。

保护单元210包括第二开关管Q2、第五电阻R5，所述第五电阻R5的一端与所述启动单元221的输出端连接、另一端经由所述第二开关管Q2连接参考地，所述第二开关管Q2在开关电源控制芯片222工作时导通并在外部供电电源断电时，使所述第五电阻R5通过分压拉低所述启动单元221的输出端的电压。

优选地，所述第二开关管Q2为NMOS管。

保护单元210还包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第七电容C7和第五二极管D5，其中：所述第六电阻R6的两端分别连接所述第七电阻R7的一端与所述第二开关管Q2的栅极和所述第八电阻R8与所述第七电容C7的一端，所述第八电阻R8的另一端与所述第五二极管D5的一端连接，所述第七电阻R7和所述第七电容C7的另一端接参考地。

下面对保护单元210的工作过程和工作原理进行详细分析。

开关电源控制芯片222未开始工作前，开关电源控制芯片222的输出端输出电压为0，第二开关管Q2处于截止状态。电压输入单元220通过启动单元221中的第一电阻R1给第一电容C1充电，第一电容C1上的电压对开关电源控制芯片222的电源端进行充电，充电至需要的工作电压后，开关电源控制芯片222开始工作。此时开关电源控制芯片222的输出端开始输出电压，第二开关管Q2开始导通，由于此时开关电源控制芯片222的供电电压由辅助供电绕组223提供，第二开关管Q2的导通对开关电源控制芯片222的供电电压的影响不大。当电压输入单元222断电时，开关电源控制芯片222的输出电压逐渐跌落，辅助供电绕组223的电压也开始下降，此时由于第五电阻R5的分压作用，拉低所述启动单元221的输出端的电压，进而使得开关电源控制芯片222的电源端电压一直低于需要的启动电压。从而有效防止开关电源二次启动，提高系统稳定性。

参考图3，为本发明的一种反激式开关电源的电路图。该反激式开关电源包括：电压输入单元320、开关电源控制芯片321、辅助供电绕组322、反激式变压器323、变压器初级控制电路324、箝位电路325、主电压输出电路326、待机电压输出电路327。

上述反激式开关电源中，电压输入单元320包括并联的整流单元和第一母线电容C0。

上述反激式开关电源还包括启动单元，其包括第一电阻R1和第一电容C1，第一电阻R1的一端连接电压输入单元320中的第一母线电容C0、另一端分别连接第一电容C1和开关电源控制芯片的Vcc脚，第一电容C1的另一端接地；开关电源控制芯片321的V_REF脚与第六电容C6连接、CS脚与第二电容C2和第三电阻R3连接。

辅助供电绕组322包括第二电阻R2和第二二极管D2，其一端与开关电源控制芯片321的Vcc脚连接、另一端连接参考地。

变压器初级控制电路324包括第一开关管Q1和第一采样电阻Rs，且第一开关管Q1为NMOS管，其漏极连接箝位电路325和反激式变压器323的节点，其源极经过第一采样电阻Rs连接参考地，并经过第三电阻R3连接开关电源控制芯片321的CS脚，其栅极与开关电源控制芯片321的V_G脚连接。

箝位电路325包括第三电容C3、第四电阻R4和第一二极管D1，其中，第三电容C3和第四电阻R4并联连接，一端连接电压输入单元320中的第一母线电容C0，另一端与第一二极管D1的阴极连接，第一二极管D1的阳极与变压器初级控制电路324连接。

主电压输出电路326包括第三二极管D3和第四电容C4，其中第三二极管D3的阳极与反激式变压器323的同名端连接、阴极与第四电容C4的一端连接，上述第四电容C4的另一端与反激式变压器323的异名端连接。

待机电压输出电路327包括第四二极管D4和第五电容C5，其中第四二极管D4的阳极与反激式变压器323中绕组的同名端连接、阴极与第五电容C5的一端连接，第四电容C4的另一端与反激式变压器323中绕组的异名端连接，同时第四电容C4的两端经反馈部分与开关控制电源控制芯片321的V_FB脚连接。

电压输入单元320通过第一电阻R1给第一电容C1充电，第一电容C1上的电压对开关电源控制芯片321的Vcc脚进行充电，从而启动开关电源控制芯片321。开关电源控制芯片321的V_REF脚与保护单元310的一端连接，所述开关电源控制芯片321的Vcc脚与保护单元310的另一端连接。

所述保护单元的工作过程和工作原理在前面已经进行了详细说明，为了节约篇幅，在此就不再赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种反激式开关电源，包括电压输入单元、启动单元、开关电源控制芯片、反激式变压器、辅助供电绕组、箝位电路、变压器初级控制电路、主电压输出电路以及待机电压输出电路；所述电压输入单元包括并联的整流单元和第一母线电容，且该电压输入单元两端连接外部电源并为启动单元供电；所述启动单元的输出端连接到开关电源控制芯片的电源端，其特征在于：所述反激式开关电源还包括保护单元，且该保护单元的第一端连接到所述启动单元的输出端及所述辅助供电绕组的一端、第二端连接到所述开关电源控制芯片的输出端、第三端连接到参考地，并在所述外部电源断电时将所述启动单元输出端电压拉低到开关电源控制芯片的启动电压以下；所述保护单元包括第二开关管、第五电阻，所述第五电阻的一端与所述启动单元的输出端连接、另一端经由所述第二开关管连接参考地，所述第二开关管在所述开关电源控制芯片工作时导通并在所述外部电源断电时，使所述第五电阻通过分压拉低所述启动单元的输出端的电压。

2.根据权利要求1所述的一种反激式开关电源，其特征在于：所述启动单元包括第一电阻和第一电容，且所述第一电阻的一端和第一电容的一端相连接，连接点作为所述启动单元的输出端，所述第一电阻的另一端与所述电压输入单元连接，所述第一电容的另一端连接参考地。

3.根据权利要求2所述的一种反激式开关电源，其特征在于：所述第二开关管为NMOS管。

4.根据权利要求3所述的一种反激式开关电源，其特征在于：所述保护单元还包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第七电容和第五二极管，其中：所述第六电阻的一端连接所述第七电阻的一端与所述第二开关管的栅极，所述第六电阻的另一端连接所述第八电阻与所述第七电容的一端，所述第八电阻的另一端与所述第五二极管的一端连接，所述第五二极管的另一端连接所述开关电源控制芯片的输出端，所述第七电阻和所述第七电容的另一端接参考地。