CN104767371A - 交直流转换启动电路 - Google Patents
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Abstract
交直流转换启动电路，包括交流电源输入引脚、第一变压器、直流电源引脚和启动充电支路；所述启动充电支路由充电MOS管、恒流反馈电阻和运算放大器组成，所述反馈电阻连接在充电MOS管源极和直流电源引脚之间，所述运算放大器的两个输入端分别连接恒流反馈电阻两端，运算放大器的输出端连接充电MOS管的栅极，充电MOS管漏极连接交流电源输入引脚，还包括与直流滤波电容并联的第二变压器，所述第二变压器与第一变压器成互感配置。本发明对启动时的充电支路进行控制，在系统启动完成后关闭该充电支路，利用变压器互感为直流滤波电容续流充电，减少了系统工作时的能量消耗，并稳定了电源电压，提高了控制电路的工作效率。
Description
技术领域
本发明属于电子领域，涉及一种交直流转换启动电路。
背景技术
脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，控制电路通过对输出量的采样，建立反馈环路，调节功率管的开关占空比控制输出，例如对于功率管为NMOS，栅极电压为方波脉冲信号，栅极电压信号的占空比决定了输出电压和输出电流。
PWM控制电路按照反馈量不同，大致分为电压型和电流型反馈控制，电压型仅对输出电压进行采样引入环路控制，而电流型对输出电压和功率管电流均采样来反馈控制环路，两种控制方式各有优点，但由于电流型反应速度更快，目前应用更为广泛。
随着电子技术的高速发展更新，离线式 PWM开关电源控制技术日益完善，反激式PWM控制器具有体积小，重量轻，效率高，电路简单，可靠性高，具有较强的自动均衡各路输出负载能力的优点，因此在中小功率场合得到了广泛应用。随着世界能源供应紧张，节能意识的提高，如能源之星等新规范标准的出台，各国也对PWM控制器提出更高的效率和待机功耗的要求。
原有的反激式控制器大多工作在比较低的工作频率，这样变压器的体积、重量较大；同时系统启动是靠线电压和控制IC之间的启动电阻给储能电容充电来完成系统启动，如图1所示，在系统启动后，此电阻上的电流还是会一直流动，消耗部分功率，特别是在待机状态下，这部分功率尤为明显，降低了系统的效率。
发明内容
为克服传统技术启动电阻上消耗功率，降低电路工作效率的技术缺陷，本发明提供一种交直流转换启动电路。
本发明所述交直流转换启动电路，包括交流电源输入引脚、第一变压器、直流电源引脚和连接在该直流电源引脚和交流电源输入引脚之间的启动充电支路，还包括连接在直流电源引脚和地之间的直流滤波电容；
所述启动充电支路由充电MOS管、恒流反馈电阻和运算放大器组成，所述反馈电阻连接在充电MOS管源极和直流电源引脚之间，所述运算放大器的两个输入端分别连接恒流反馈电阻两端，运算放大器的输出端连接充电MOS管的栅极，充电MOS管漏极连接交流电源输入引脚，还包括与直流滤波电容并联的第二变压器，所述第二变压器与第一变压器成互感配置。
优选的，还包括连接在第二变压器和直流电源引脚之间的续流二极管，所述续流二极管正负极分别连接第二变压器和直流电源引脚。
优选的，还包括连接在直流电源引脚和地之间的稳压二极管。
优选的，还包括连接在交流电源输入引脚和启动充电之路之间的限流电阻。
采用本发明所述的交直流转换启动电路，对启动时的充电支路进行控制，充电时以恒定电流对供电电容进行充电，充电完成后自动关闭充电MOS管，同时利用变压器互感为直流滤波电容续流充电，减少了系统工作时的能量消耗，并稳定了电源电压，提高了控制电路的工作效率。
附图说明
图1示出本发明一个具体实施例的示意图，图1中字母AC表示交流电；
各图中附图标记名称为： TR.全桥整流电路 T1.第一变压器 T2.第二变压器 C1.直流滤波电容 C2.滤波电容 R1.限流电阻 R2.电流反馈电阻 R3.恒流反馈电阻M1.充电MOS管M2.功率管 AMP.运算放大器 CTR.控制电路 D1. 续流二极管 D2.稳压二极管OUT.直流输出端。
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的详细说明。
如图1所示，本发明所述交直流转换启动电路，包括交流电源输入引脚、第一变压器、直流电源引脚和连接在该直流电源引脚和交流电源输入引脚之间的启动充电支路，还包括连接在直流电源引脚和地之间的直流滤波电容；所述启动充电支路由充电MOS管、恒流反馈电阻和运算放大器组成，所述反馈电阻连接在充电MOS管源极和直流电源引脚之间，所述运算放大器的两个输入端分别连接恒流反馈电阻两端，运算放大器的输出端连接充电MOS管的栅极，充电MOS管漏极连接交流电源输入引脚，还包括与直流滤波电容并联的第二变压器，所述第二变压器与第一变压器成互感配置。
反激式开关电源的控制电路采用直流供电，直流电源的来源为输出线圈，但在启动阶段，输出电压没有建立或者难以满足控制电路电源要求时，控制电路的直流电源通过输入电压对直流滤波电容C1充电来实现，所述直流滤波电容C1与控制电路的直流电源引脚连接，当直流滤波电容上的直流电压达到设定值时，控制电路即开始正常工作。
正常工作时，反激式开关电源的主控芯片的输入电压，由第一变压器T1 辅助绕组感应次级绕组电压提供能量；在系统正常工作前的阶段，由启动支路给直流电源引脚上连接的直流滤波电容C1充电，当直流滤波电容C1上的电压达到预先设定的启动电压后，控制IC启动，系统开始工作。
输入电压对直流滤波电容的充电通过连接在输入电压和直流电源引脚之间的充电支路实现，现有的充电支路通常为带有限流电阻的导线，限流电阻对充电电流峰值进行限定，避免充电电流过大造成浪涌。限流电阻阻值不能太小，系统正常工作时，限流电阻上一直有电流流过，因此造成了一定的功耗。
本发明所述交直流转换启动电路，增加了恒流控制电路，运算放大器AMP通过检测恒流反馈电阻R3两端的压差，反馈模拟电压信号到充电MOS管M2的栅极，控制栅极电流大小，实现恒流反馈电阻R3两端压差一致，实现充电支路的恒流。
一种优选实施方式为在直流电源引脚和地之间连接稳压二极管D2，稳压二极管正极接地，负极接直流电源引脚，以稳压二极管的击穿值作为直流电源引脚的设定值，当直流电源引脚电压达到稳压二极管D2的击穿值时，直流电源引脚电压不再上升，此时如果充电MOS管不关闭，则恒流反馈电阻R3两端电压必然增大，导致运算放大器输出信号控制充电MOS管栅极电压拉低，关闭充电MOS管M2，不再充电。
在启动时，当电压达到预先设定值时，即关闭启动充电支路，停止对直流滤波电容的充电，启动充电支路上没有电流流过，消除了正常工作时的限流电阻功耗；当电压低于预先设定值时，则开启启动充电支路，对直流滤波电容进行充电。
对直流滤波电容C1完成充电后，关闭充电支路。第一变压器T1和第二变压器T2成互感配置，在经过全桥整流电路TR整流后，在第一变压器原边可以得到半波的交流信号，即第一变压器T1上仍然是交流信号，会产生磁场变化，因此在第二变压器T2可以感应出正向电压对直流滤波电容C1补电。直流滤波电容C1上的电压依靠第一变压器T1和第二变压器T2的电磁感应维持直流电源引脚上的直流电压值。，还可以通过增加连接在第二变压器和直流电源引脚之间的续流二极管，所述续流二极管正负极分别连接第二变压器和直流电源引脚，续流二极管为单向导通，保证直流滤波电容C1的不会倒灌电流到第二变压器。
为提高系统响应速度，本发明采用电流型反馈控制，如图1所示，在充电MOS管M1的漏极与地之间连接有电流反馈电阻R2，利用本领域公知的电流反馈技术原理，通过控制电路CTR进行反馈控制。
对输出电压进行采样的电压检测电路和对功率器件电流进行采样的电流检测电路与连接功率器件的驱动电路共同组成反馈环路。当输出电压和输出电流变化时，控制功率器件的开关占空比对输出进行调节。
一个优选实施方式还包括连接在交流电源输入引脚和启动充电之路之间的限流电阻，以在启动时限制流过充电支路的电流大小。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.交直流转换启动电路，包括交流电源输入引脚、第一变压器、直流电源引脚和连接在该直流电源引脚和交流电源输入引脚之间的启动充电支路，还包括连接在直流电源引脚和地之间的直流滤波电容；
其特征在于：所述启动充电支路由充电MOS管、恒流反馈电阻和运算放大器组成，所述反馈电阻连接在充电MOS管源极和直流电源引脚之间，所述运算放大器的两个输入端分别连接恒流反馈电阻两端，运算放大器的输出端连接充电MOS管的栅极，充电MOS管漏极连接交流电源输入引脚，还包括与直流滤波电容并联的第二变压器，所述第二变压器与第一变压器成互感配置。
2.如权利要求1所述交直流转换启动电路，其特征在于：还包括连接在第二变压器和直流电源引脚之间的续流二极管，所述续流二极管正负极分别连接第二变压器和直流电源引脚。
3.如权利要求1所述交直流转换启动电路，其特征在于：还包括连接在直流电源引脚和地之间的稳压二极管。
4.如权利要求1所述交直流转换启动电路，其特征在于：还包括连接在交流电源输入引脚和启动充电之路之间的限流电阻。
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