CN104578840B - 供电电路及具有该供电电路的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种供电电路，其包括整流电路、与整流电路的正向输出端串联连接的限流电阻以及包括快速启动模块，快速启动模块具有：开关元件，其第一端与限流电阻的靠近整流电路的正向输出端的端子连接，第二端与限流电阻的靠近负载端的端子连接，基于第一端与作为控制端的第三端之间的电压，第一端与第二端之间导通/截止；充电电阻，其一端与开关元件的第三端连接；电容，其一端与充电电阻的另一端连接，电容的另一端接地；偏置电阻，其两端分别与开关元件的第一端、第三端连接。

Description

供电电路及具有该供电电路的电子设备

技术领域

本发明涉及一种用于快速启动负载的供电电路以及具有该供电电路的电子设备，特别是涉及一种具有用于快速启动负载的供电电路的电子定时器。

背景技术

通常，在电子定时器等之类的电子设备中，供电电路通过全波整流电路或半波整流电路等整流电路将交流电转换成直流电之后，供给例如集成电路（Integrated circuit，以下，简称为IC）等的负载电路。由于若来自电源供电端的电流过大，则会导致电路的耗电量增大或温度上升，甚至会对IC造成冲击，所以通常在电源的整流电路的正向输出端串联限流用电阻，以起到防止上述问题的作用。

以一种电子定时器的半波整流的供电电路为例，如图1所示，该定时器的供电电路包括交流电源AC、整流电路（电阻R3、整流二极管D1、平滑电容C1）以及与经过整流电路之后的正向输出端的正向串联的两个限流电阻R1、R2，交流电源AC输出的电流通过整流二极管D1、平滑电容C1整流、滤波之后，供给负载（在此，例如为计时电路等），供给负载的电流大小取决于串联的限流电阻R1、R2的阻值。

在负载电路所包括的控制IC为定制IC的情况下，这种定制IC能够根据需要来设计成启动时只需很短的时间，以达到快速启动的目的。然而，有时负载电路所包括的控制IC为非定制的IC即通用IC，通用IC是指通过读取软件程序进行动作的处理器，一般具有能够适用于各种逻辑电路的多种功能或者多个模块，因此，通常，因受多种功能或者多个模块的牵制而使得若将通用IC用于负载电路，则会导致启动时间较慢。在该情况下，在开启电源时，由于供电电路中存在起到保护作用的限流电阻，所以若供电电源端的电压较低或者限流电阻的阻值较大，则会使得向这种非定制的通用IC等的负载电路供给的电流较低，致使无法快速启动负载电路。特别是，就电子定时器产品而言，启动时所需的时间会影响到定时器的精度。因此，对于精度要求高的电子定时器来说，快速启动负载电路是保证精度的重要手段之一。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，本发明的目的在于，提供一种具有用于快速启动负载电路的供电电路以及具有这种供电电路的电子设备。

根据本发明的一个技术方案，本发明提供一种供电电路，用于向负载供电，包括整流电路以及与整流电路的正向输出端串联连接的限流电阻。所述供电电路还包括快速启动模块，该快速启动模块具有：开关元件，其具有三个端子，第一端与所述限流电阻的靠近所述正向输出端的端子连接，第二端与所述限流电阻的靠近负载端的端子连接，基于所述第一端与作为控制端的第三端之间的电压，所述第一端与所述第二端之间导通/截止；充电电阻，其一端与所述开关元件的第三端连接；电容，其一端与所述充电电阻的另一端连接，所述电容的另一端接地；偏置电阻，其两端分别与所述开关元件的第一端、第三端连接。在此，所述限流电阻既可以相当于的一个限流电阻，也可以相当于由多个限流电阻构成的限流电阻组。

优选地，在所述充电电阻和所述电容之间连接有二极管和放电电阻，所述二极管的阳极与所述充电电阻的不与所述开关元件的第三端连接的另一端连接，阴极与所述电容的不与地连接的一端连接，所述放电电阻的两端分别与所述二极管的阳极、阴极连接。

优选地，所述供电电路为半波整流电路。

优选地，所述开关元件为半导体开关元件。更优选地，所述半导体开关元件为三极管。

根据本发明的另一个技术方案，本发明提供一种电子设备，其包括所述供电电路。

优选地，所述电子设备为电子定时器。更优选地，所述电子定时器具有非定制的控制IC。

根据本发明的具有快速启动模块的供电电路，即使在反复开启/关断电子设备时，或者，即使在交流电源AC的交流电流进入负半周时，具有快速启动模块的所述供电电路也不会导致电路的耗电量增大或者温度的上升，更不会损坏构成电路的元件，能够稳定、正常地实现仅在启动电子设备的电源时，向负载电路提供使负载电路快速启动的较大的电流，而在电子设备以额定功率正常工作的情况下，向负载电路提供额定的工作电流。

附图说明

图1是表示现有技术中的电子定时器的供电电路的电路图。

图2是表示本发明的一个实施方式的电子定时器的供电电路的电路图。

图3A是表示在供电电路中没有设置快速启动模块的情况下的向负载电路供给的电流的具体例的波形图。

图3B是表示在供电电路中设置有快速启动模块的情况下的向负载电路供给的电流的具体例的波形图。

图4是表示本发明的另一个实施方式的电子定时器的供电电路的电路图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的电子定时器的供电电路的实施方式进行详细的说明。其中，为了便于说明，对相同的元件标注相同的附图标记。

图2是表示本发明的一个实施方式的电子定时器的供电电路的电路图。与现有技术相比，该供电电路在与串联在交流电源AC在整流电路之后的正向输出端的限流电阻R2处设置有一个快速启动模块1。该快速启动模块1具有：三极管TR1，其发射极与限流电阻R2的靠近上述正向输出端的端子连接，其集电极与限流电阻R2的靠近负载端的端子连接；充电电阻R4，其一端与三极管TR1的基极连接；电容C2，其一端与充电电阻R4的另一端连接，另一端接地；偏置电阻R5，其两端分别与三极管TR1的发射极、基极连接。在本实施方式中，负载电路为计时电路，也就是具有计时功能的控制IC及其外围电路。其中，控制IC是非定制的IC即通用IC，通用IC是指通过读取软件程序进行动作的处理器。

在交流电源AC开始供电以启动计时电路时，若三极管TR1的发射极与基极之间的电压高于使三极管TR1导通的门槛电压，则在三极管TR1的发射极与基极之间形成电流流路，使得三极管TR1导通，从而形成了与限流电阻R2并联的一条阻抗非常小的电流流路。由此，交流电源AC不经由限流电阻R2而是经由三极管TR1向计时电路供电，降低了与交流电源AC串联的限流电阻的阻值，增大了供给计时电路的电流，使计时电路快速启动，进行计时动作。由此，能够大幅度地缩短了计时电路的启动时间。

与此同时，来自电源的整流电路的正向输出端的电流还经由发射极与基极的BE结和偏置电阻R5、充电电阻R4，以较快的速度给电容C2充电。随着电源的整流电路的正向输出端（V点）的电压（经过整流、滤波之后的电源电压）逐渐上升，给电容C2充电的电压也增大，当该V点的电压上升至正常工作的电压值时，即在V点的电压稳定时，电容C2被充满电，电容C2的与充电电阻R4连接的一端的电压大致等于V点的电压，此时，三极管TR1的发射极与基极之间的电压变得低于使三极管TR1导通的门槛电压，三极管TR1截止。由此，在计时电路被启动之后，交流电源AC经由限流电阻R2向计时电路供电，限流电阻R2结合电阻R1限制供给计时电路的电流的大小，以确保计时电路在正常工作时的工作电流，防止因过电流而使得电路的耗电量过大、温度上升致使作为计时电路的控制IC及其外围电路损坏。

由此，能够实现仅在电源启动时，向作为负载电路的计时电路提供使该计时电路快速启动的较大的电流，而在电子定时器正常工作的情况下，向计时电路提供额定的工作电流。

图3A、3B是表示在供电电路中没有设置快速启动模块1的情况下和在设置有快速启动模块1的情况下向作为负载电路的计时电路供给的电流的具体例的波形图。在供电电路中没有设置上述快速启动模块1的情况下，如图3A所示，向计时电路供给电流以较缓慢的速度波动上升，当电流的波动达到第5个周期（t1）时，该电流达到能够使计时电路启动的启动电流（例如，在作为计时电路的控制IC及其外围电路启动以及正常动作时所需的电流为2.4mA）。相对于此，在供电电路中设置有上述快速启动模块1的情况下，如图3B所示，向计时电路供给电流以较快的速度波动上升，当电流的波动达到第3个周期（t2）时，该电流已经达到能够使计时电路启动的启动电流，与没有设置快速启动模块1的情况相比，启动时间缩短了两个周期。在图3A、3B中，电流的波动分别在达到第5个周期和第3个周期时启动计时电路，但计时电路的启动时间根据应用的设备的规格而不同。图3A、3B示出的在启动时的电流波形仅为具体的例子，而并非限定本发明，本发明包括设置有快速启动模块的所有情况。

图4是表示本发明的另一个实施方式的电子定时器的供电电路的电路图。该供电电路在与串联在交流电源AC在整流电路之后的的正向输出端的限流电阻R2处设置有一个快速启动模块2。该快速启动模块2具有：三极管TR1，其发射极与限流电阻R2的靠近上述正向输出端的端子连接，其集电极与限流电阻R2的靠近负载端的端子连接；充电电阻R4，其一端与三极管TR1的基极连接；二极管D2，其阳极（正极）与充电电阻R4的另一端连接；电容C2，其一端与二极管D2的阴极（负极）连接，另一端接地；偏置电阻R5，其两端分别与三极管TR1的发射极、基极连接；放电电阻R6，其两端分别与二极管D2的阳极、阴极连接，即与二极管D2并联。

在本实施方式中，该电子定时器的供电电路为半波整流电路。例如，在交流电源AC的输入范围为AC20～264V的情况下，在启动计时电路的过程中，交流电源AC的交流电进入负半周时，V点的电压下降，而此时，电容C2因被充电而使得两端的电压变高，若直接将电容C2的电压与三极管TR1的基极连接，则有可能因电容C2经由偏置电阻R5放电而导致在三极管TR1的基极-发射极之间产生反向电压，若该反向电压过大，则会导致损坏三极管TR1。在关断电子定时器的电源时，V点的电压下降，电容C2两端的电压经由偏置电阻R5放电，同样有可能导致在三极管TR1的基极-发射极之间产生使导致该三极管TR1损坏的反向电压。因此，在本实施方式中，如上所述，优选地，在电容C2和三极管TR1的基极之间加入了一个二极管D2，对电容C2进行充电之后，防止电容C2迅速放电，而导致在三极管TR1的基极-发射极之间产生使该三极管TR1损坏的反向电压的问题。若来自交流电源AC的输入电压较低或者选择抗压能力很强的三极管，则像图2所示的那样，无需使用上述二极管D2。

然而，若因设置有二极管D2而使得电容C2不能放电，则电容C2两端的电压一直保持着较高的值。在这种情况下，当关断电源之后并再次开启时，由于电容C2两端的电压很高，导致三极管TR1始终截止而无法导通，所以不能够实现快速启动计时电路的功能。因此，在本实施方式中，如上所述，在上述二极管D2的两端并联了一个阻值很高的放电电阻R6，该放电电阻R6基于如下的条件来进行选择：确保在三极管TR1的基极-发射极之间不会产生使该三极管TR1损坏的反向电压，并且，确保在反复开启/关断电子定时器的电源时，在关断电源的期间内能够使电容C2充分放电。在不使用上述二极管D2的情况下，也无需使用该放电电阻R6。

由此一来，即使在反复开启/关断电子定时器时，或者，即使在交流电源AC的交流电流进入负半周时，上述快速启动模块2也不会导致电路的耗电量增大或者温度的上升，更不会损坏元件，都能够稳定、正常地起到仅在电源启动时，向作为负载电路的计时电路提供使该计时电路快速启动的较大的电流，而在电子定时器正常工作的情况下，向计时电路提供额定的工作电流的作用。

在本实施方式中，利用三极管TR1来作为在启动计时电路时增大供给计时电路的电流的开关元件，但不限于此，只要具有与三极管TR1等效的功能的开关元件都可以作为本发明的开关元件，例如，也可以利用功率场效应晶体管等的半导体开关元件。

此外，上述电阻、二极管或者电容不限于一个，可以为多个。

另外，在本实施方式中，供电电路为半波整流电路，本发明的具有快速启动模块的供电电路的也同样适用于全波整流电路。

另外，在本实施方式中，设置有两个限流电阻R1、R2，并且上述快速启动模块仅设置在限流电阻R2的两端，但不限于此，该限流电阻R2可以为一个电阻或者多个电阻的组合。在设置多个限流电阻的情况下，上述快速启动模块可以设置在其中一个限流电阻的两端，也可以设置在由所有限流电阻组成的限流电阻组的两端，还可以设置在由多个限流电阻中相邻的一个以上限流电阻组成的限流电阻组的两端。

另外，在本实施方式中，供电电路应用于电子定时器，但不限于此，本发明的具有快速启动模块的供电电路同样可以适用于其它电子设备。

应该注意的是，本发明在不脱离本发明的广义的思想和范围的前提下能够进行各种各样的实施方式及变形。另外，上述的实施方式用于说明本发明，但不限定本发明的范围。

Claims (7)

1.一种供电电路，用于向负载供电，包括整流电路以及与整流电路的正向输出端串联连接的限流电阻，其特征在于，

包括快速启动模块，

所述快速启动模块具有：

开关元件，其具有三个端子，第一端与所述限流电阻的靠近所述正向输出端的端子连接，第二端与所述限流电阻的靠近负载端的端子连接，基于所述第一端与作为控制端的第三端之间的电压，所述第一端与所述第二端之间导通/截止，

充电电阻，其一端与所述开关元件的第三端连接，

电容，其一端通过并联连接的二极管和放电电阻与所述充电电阻的另一端连接，所述电容的另一端接地，

偏置电阻，其两端分别与所述开关元件的第一端、第三端连接，

所述二极管的阳极与所述充电电阻的不与所述开关元件的第三端连接的另一端连接，阴极与所述电容的不与地连接的一端连接，

所述放电电阻的两端分别与所述二极管的阳极、阴极连接。

2.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，

所述供电电路为半波整流电路。

3.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，

所述开关元件为半导体开关元件。

4.如权利要求3所述的供电电路，其特征在于，

所述半导体开关元件为三极管。

5.一种电子设备，其特征在于，

包括如权利要求1～4中任一项所述的供电电路。

6.如权利要求5所述的电子设备，其特征在于，

所述电子设备为电子定时器。

7.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，

所述电子定时器具有非定制的控制IC。