CN104836419A - 带欠压检测功能的开关电源驱动芯片供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带欠压检测功能的开关电源驱动芯片供电电路，利用辅助绕组上正激产生的线圈正向电压与输入供电电压成正比例的关系，当输入电压低的时候，辅助绕组产生的正向电压也随之变低，不足以维持芯片的最低阈值工作电压而停止驱动输出，同时串联在启动电路里的稳压二极管能起到低压截止作用，不会在低压时对芯片供电，而在启动过程中可以按照二极管的导通电压来设定电路的启动电压。芯片启动后就由变压器的正激电压供电。电路里面还提供了三极管、稳压二极管和电阻组成的低成本稳压电路，可以保证在输入电压高的时候，芯片的供电电压还是能保证在可靠的供电电压值。本发明既起到对驱动芯片持续供电的作用，又起到对输入电压检测的作用。

Description

带欠压检测功能的开关电源驱动芯片供电电路

技术领域

本发明涉及一种带欠压检测功能的开关电源驱动芯片供电电路，属于开关电源技术领域。

技术背景：

开关电源电路设计中，有的应用场合需要具备低电压关断功能，这就需要对输入电压有检测的相关电路，传统的电路设计方案如图2:对输入电压经过R2，R4分压后，通过运放U1与基准电压作比较，如果电压低，则运放输出一个特定的电平信号来关闭PWM驱动芯片。这种电路在成本和空间上不占优势，因为需要运放、电阻、电容等辅助元器件才能组合成所需要的功能，这样会增加成本，并且会占用PCB板的面积。

初级的PWM驱动电路一般需要10~20V供电，可以采用专用独立供电模块，但是会增加材料成本以及增加设计的难度和占用空间，所以传统采用同一个变压器中多绕一组辅助绕组做反击式整流滤波，然后给驱动芯片供电，如图2，这种电路利用辅助绕组电压和输出电压成固定比例关系的特性，比例就是按照辅助绕组和输出绕组的匝数比，如果输出电压固定的话，辅助绕组电压也相对固定，比较适合于恒压输出的电源，但是如果次级电压变化，辅助绕组上的电压也会相应变化，次级输出电压越高，辅助绕组产生的电压越高，过高会损坏PWM驱动芯片，反之次级电压过低的话PWM驱动芯片则不能正常工作，所以设计变压器的辅助绕组匝数需要根据输出电压改变，对于次级输出电压不固定的LED恒流驱动开关电源来说，不同的输出电压，所需要的变压器就要做很多品种，给生产带来不便。可靠性方面，该电路在设计调试过程中容易损坏，一旦次级电压反馈环开路损坏，辅助绕组电压会急剧升高，会直接导致驱动芯片和MOS管损坏，损坏这部分是开关电源中成本最高的部分。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一套开关电源驱动芯片供电电路，同时具有对输入电压检测作用，可以按照设定电压启动，低于设定电压保护关断，其结构简单，稳定性好。

按照本发明提供的技术方案，所述带欠压检测功能的开关电源驱动芯片供电电路包括：整流电路、PWM驱动芯片、变压器；所述变压器包括初级绕组N1、初级绕组N2、次级绕组N3，其中初级绕组N1的两端分别为1脚、2脚，初级绕组N2的两端分别为3脚、4脚，次级绕组N3的两端分别为5脚、7脚，所述2脚、4脚和7脚为同名端；所述整流电路的输入端连接供电电源，整流电路的输出正端连接电阻R3的一端、电容C3一端和变压器T1的1脚，电阻R3另一端连接稳压二极管D1阴极，稳压二极管D1阳极连接PWM驱动芯片的供电负端、电容C2一端、三极管Q1发射极，三极管Q1集电极连接电容C1一端、二极管D3阴极，二极管D3阳极经过电阻R2连接变压器T1的3脚，三极管Q1基极和集电极之间连接电阻R1，三极管Q1基极还连接稳压二极管D2阴极，PWM驱动芯片的供电正端、电容C3另一端、电容C2另一端、稳压二极管D2阳极、电容C1另一端、变压器T1的4脚均与整流电路的输出负端相连；PWM驱动芯片的PWM信号输出端连接MOS管Q2栅极，MOS管Q2另两极连接在整流电路的输出负端和变压器T1的2脚之间；变压器次级绕组N3连接输出整流滤波电路，再经过反馈回路连接到PWM驱动芯片的反馈信号输入端。

交流供电经过整流电路整流过后的直流电，通过电容C3滤波，输入供电电压经过电阻R3限流，再经过稳压二极管D1，当电压超过稳压二极管D1的导通电压加启动电压后，PWM驱动芯片上的电压达到启动阈值点，PWM驱动芯片开始驱动MOS管Q2，MOS管Q2再去驱动变压器T1的2脚，使得变压器能量传递到各个绕组。

当输入电压低的时候，初级绕组N2产生的正向电压也随之变低，不足以维持PWM驱动芯片的最低阈值工作电压而停止驱动输出，同时稳压二极管D1起到低压截止作用，不会在低压时对PWM驱动芯片供电，在启动过程中可以按照稳压二极管D1的导通电压来设定电路的启动电压。

PWM驱动芯片启动后，由变压器T1的3脚、4脚输出供电，电阻R2缓冲瞬时尖峰电流，经二极管D3和电容C1整流滤波后接到由电阻R1、稳压二极管D2、三极管Q1组成的一个串联型稳压器输入端，所述稳压器的输出经过电容C2滤波后给PWM驱动芯片提供持续供电。

本发明的优点是：利用变压器的线圈比例与初次级电压的关系结合启动稳压二极管组成驱动芯片供电电路，带有欠压检测功能，电路简洁，占用空间小，成本低，适应宽电压输出，应用范围广。

附图说明

图1为本发明一种实施例的电路原理图。

图2为传统的带欠压检测反击式辅助供电电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的电路结构包括：整流电路、PWM驱动芯片、变压器；所述变压器包括初级绕组N1、初级绕组N2、次级绕组N3，其中初级绕组N1的两端分别为1脚、2脚，初级绕组N2的两端分别为3脚、4脚，次级绕组N3的两端分别为5脚、7脚，所述2脚、4脚和7脚为同名端；所述整流电路的输入端连接供电电源，整流电路的输出正端连接电阻R3的一端、电容C3一端和变压器T1的1脚，电阻R3另一端连接稳压二极管D1阴极，稳压二极管D1阳极连接PWM驱动芯片的供电负端、电容C2一端、三极管Q1发射极，三极管Q1集电极连接电容C1一端、二极管D3阴极，二极管D3阳极经过电阻R2连接变压器T1的3脚，三极管Q1基极和集电极之间连接电阻R1，三极管Q1基极还连接稳压二极管D2阴极，PWM驱动芯片的供电正端、电容C3另一端、电容C2另一端、稳压二极管D2阳极、电容C1另一端、变压器T1的4脚均与整流电路的输出负端相连；PWM驱动芯片的PWM信号输出端连接MOS管Q2栅极，MOS管Q2另两极连接在整流电路的输出负端和变压器T1的2脚之间；变压器次级绕组N3连接输出整流滤波电路，再经过反馈回路连接到PWM驱动芯片的反馈信号输入端。

输入供电经过整流电路B1（二极管整流桥）整流过后的直流电，上正下负，通过电容C3滤波，电路同样适合于高功率因数的开关电源，输入供电电压经过电阻R3限流，再经过稳压二极管D1（区别于图2），当电压超过D1的导通电压加启动电压后，PWM驱动芯片（区别于图2）上的电压达到启动阈值点，PWM驱动芯片开始驱动MOS管Q2，MOS管Q2再去驱动变压器T1的2脚，使得变压器能量可以传递到各个绕组。当PWM驱动芯片启动后，芯片的耗电量会增大，那么R3，D1组成的启动电路提供的能量是不足以维持芯片稳定供电的，驱动芯片处于断续工作状态，因为R3的阻值不能取的太小，否则输入电压高的时候流过电阻R3、稳压二极管D1的电流会很大，导致这两个器件功率过大而损坏，取值太大则会使启动速度变慢或者启动不稳定，所以电阻R3的值取值要合理，保证能在启动时能供电，在输入高压时也不能使电流过大。那么要让芯片能持续工作就需要引入变压器的辅助绕组供电，这里采用的是正激式整流方式（区别于图2，注意变压器绕组同名端变化），由变压器T1的3、4脚输出供电，电阻R2（区别于图2）缓冲瞬时尖峰电流，二极管D3整流，电容C1滤波，整流滤波后接到由电阻R1、稳压二极管D2、三极管Q1（区别于图2）组成的一个串联型稳压器输入端，稳压器的输出端经过电容C2滤波后接到芯片的供电端，给芯片提供持续供电。由于采用的是正激整流方式，电容C1上的电压U2 = 输入电压U1×(绕组N2匝数÷绕组N1匝数)，绕好后的变压器的匝数比是不变的，所以U2电压会随输入电压U1变化而变化，所以利用这个特性结合芯片需要启动电压，计算合适的变压器匝数比后，就可以确定输入低电压关断的欠压保护值。变压器的次级绕组N3连接的是一套输出整流滤波电路，整流方式可以是正激、反激，反馈方式可以恒压，也可以恒流。变压器次级绕组侧的工作模式适用范围广，图1中的二极管D4和电容C4组成反激式电路作为典型的示意。

本发明是一种开关电源低电压关断供电电路，利用辅助绕组上正激产生的线圈正向电压与输入供电电压成正比例的关系（区别于传统的反激式），当输入电压低的时候，辅助绕组产生的正向电压也随之变低，不足以维持芯片的最低阈值工作电压而停止驱动输出，同时串联在启动电路里的稳压二极管能起到低压截止作用，不会在低压时对芯片供电，从源头上关断电路工作，而在启动过程中可以起到按照二极管的导通电压来设定电路的启动电压。芯片启动后就由变压器的正激电压供电，当输入电压升高时，这个正激电压也随之升高，电路里面还提供了三极管、稳压二极管和电阻等组成的低成本稳压电路，可以保证在输入电压高的时候，芯片的供电电压还是能保证在可靠的供电电压值，此电路不仅可以起到对驱动芯片持续供电的作用，又可以起到对输入电压检测的作用。

Claims (5)

1.带欠压检测功能的开关电源驱动芯片供电电路，其特征是，包括：整流电路、PWM驱动芯片、变压器；所述变压器包括初级绕组N1、初级绕组N2、次级绕组N3，其中初级绕组N1的两端分别为1脚、2脚，初级绕组N2的两端分别为3脚、4脚，次级绕组N3的两端分别为5脚、7脚，所述2脚、4脚和7脚为同名端；所述整流电路的输入端连接供电电源，整流电路的输出正端连接电阻R3的一端、电容C3一端和变压器T1的1脚，电阻R3另一端连接稳压二极管D1阴极，稳压二极管D1阳极连接PWM驱动芯片的供电负端、电容C2一端、三极管Q1发射极，三极管Q1集电极连接电容C1一端、二极管D3阴极，二极管D3阳极经过电阻R2连接变压器T1的3脚，三极管Q1基极和集电极之间连接电阻R1，三极管Q1基极还连接稳压二极管D2阴极，PWM驱动芯片的供电正端、电容C3另一端、电容C2另一端、稳压二极管D2阳极、电容C1另一端、变压器T1的4脚均与整流电路的输出负端相连；PWM驱动芯片的PWM信号输出端连接MOS管Q2栅极，MOS管Q2另两极连接在整流电路的输出负端和变压器T1的2脚之间；变压器次级绕组N3连接输出整流滤波电路，再经过反馈回路连接到PWM驱动芯片的反馈信号输入端。

2.如权利要求1所述带欠压检测功能的开关电源驱动芯片供电电路，其特征是，交流供电经过整流电路整流过后的直流电，通过电容C3滤波，输入供电电压经过电阻R3限流，再经过稳压二极管D1，当电压超过稳压二极管D1的导通电压加启动电压后，PWM驱动芯片上的电压达到启动阈值点，PWM驱动芯片开始驱动MOS管Q2，MOS管Q2再去驱动变压器T1的2脚，使得变压器能量传递到各个绕组。

3.如权利要求1所述带欠压检测功能的开关电源驱动芯片供电电路，其特征是，当输入电压低的时候，初级绕组N2产生的正向电压也随之变低，不足以维持PWM驱动芯片的最低阈值工作电压而停止驱动输出，同时稳压二极管D1起到低压截止作用，不会在低压时对PWM驱动芯片供电。

4.如权利要求3所述带欠压检测功能的开关电源驱动芯片供电电路，其特征是，按照稳压二极管D1的导通电压来设定电路的启动电压。

5.如权利要求1所述带欠压检测功能的开关电源驱动芯片供电电路，其特征是，PWM驱动芯片启动后，由变压器T1的3脚、4脚输出供电，电阻R2缓冲瞬时尖峰电流，经二极管D3和电容C1整流滤波后接到由电阻R1、稳压二极管D2、三极管Q1组成的一个串联型稳压器输入端，所述稳压器的输出经过电容C2滤波后给PWM驱动芯片提供持续供电。