CN105006960A - 低电压启动开关电源 - Google Patents
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Abstract
低电压启动开关电源，涉及一种低电压启动开关电源，本发明为解决现有低电压启动开关电源电路体积大、启动电压高的问题。本发明包括开关电源控制芯片、高频变压器、外部供电电路、变压器副边反馈电路、反馈供电电路、变压器副边电压输出电路；开关电源控制芯片电源输入端同时连接外部供电电路和反馈供电电路，开关电源控制芯片反馈信号输入端与变压器副边反馈电路反馈信号输出端相连；变压器副边电压输出电路输出直流电压；外部供电电路电压达到开关电源控制芯片工作电压时，开关电源启动，当反馈供电电路达到开关电源控制芯片工作电压时，反馈供电电路为开关电源控制芯片供电，外部供电电路停止供电。本发明用于发电机励磁控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种低电压启动开关电源。
背景技术
在中大型发电机励磁控制中，启机时希望能够利用励磁机中的剩磁部分为控制板提供启动电压，使励磁控制器启动，从而控制整个发电机系统正常工作。若整体发电机组长时间停机后再启机，励磁机中剩磁部分所能提供的启动直流电压一般较低，这就要求励磁控制器中的开关电源模块能够在较低的电压下启动。市场上现有的励磁控制器很少带有剩磁启动部分，而含有剩磁启动功能的励磁控制器启动电压一般要求较高，大多在直流10V以上。
发明内容
本发明目的是为了解决现有低电压启动开关电源电路体积大、启动电压高的问题，提供了一种低电压启动开关电源。
本发明所述低电压启动开关电源，它包括开关电源控制芯片IC5、高频变压器T1、外部供电电路、变压器副边反馈电路、反馈供电电路、变压器副边电压输出电路；
高频变压器T1的原边包括绕组L11和绕组L12，高频变压器T1的副边包括绕组L13、绕组L14和绕组L15，L11、L12、L13、L14和L15共同绕制在同一铁芯上，并耦合为高频变压器T1；
直流电源Vbus经过电阻R1和接地的电容C1降压滤波后为高频变压器T1的原边绕组L11供电；
开关电源控制芯片IC5的电源输入端同时连接外部供电电路和反馈供电电路，开关电源控制芯片IC5的反馈信号输入端与变压器副边反馈电路的反馈信号输出端相连；变压器副边电压输出电路输出+24V、±12V和+5V直流电压；
外部供电电路的电压达到开关电源控制芯片IC5的工作电压时，开关电源启动，启动后当反馈供电电路达到开关电源控制芯片IC5的工作电压时，反馈供电电路为开关电源控制芯片IC5供电，外部供电电路停止为开关电源控制芯片IC5供电；
变压器副边反馈电路输出反馈信号给开关电源控制芯片IC5，使开关电源控制芯片IC5根据反馈信号对输出脉冲信号进行实时调整，从而稳定高频变压器T1的副边输出电压。
本发明的优点：本发明所述低电压启动开关电源，当外部供电电路输入直流电压达到开关电源控制芯片最低工作要求时，开关电源控制芯片启动，开关电源开始工作；变压器副边反馈电路作为副边输出电压参考进行反馈调节，使副边输出稳定的隔离电压；反馈供电电路在开关电源工作后为开关电源控制芯片提供稳定的工作电压，并截止原有直流电压输入电路，起到保护开关电源控制芯片的作用。本发明不需要单独为控制芯片提供电源，从而减小了电路体积，并增强了开关电源的稳定性。本发明应用于发电机励磁控制系统中，能够利用励磁机中的剩磁进行低电压启动。
附图说明
图1是本发明所述低电压启动开关电源的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述低电压启动开关电源，它包括开关电源控制芯片IC5、高频变压器T1、外部供电电路1、变压器副边反馈电路2、反馈供电电路3、变压器副边电压输出电路4；
高频变压器T1的原边包括绕组L11和绕组L12，高频变压器T1的副边包括绕组L13、绕组L14和绕组L15，L11、L12、L13、L14和L15共同绕制在同一铁芯上，并耦合为高频变压器T1；
直流电源Vbus经过电阻R1和接地的电容C1降压滤波后为高频变压器T1的原边绕组L11供电；
开关电源控制芯片IC5的电源输入端同时连接外部供电电路1和反馈供电电路3，开关电源控制芯片IC5的反馈信号输入端与变压器副边反馈电路2的反馈信号输出端相连；变压器副边电压输出电路4输出+24V、±12V和+5V直流电压；
外部供电电路1的电压达到开关电源控制芯片IC5的工作电压时，开关电源启动，启动后当反馈供电电路3达到开关电源控制芯片IC5的工作电压时，反馈供电电路3为开关电源控制芯片IC5供电，外部供电电路1停止为开关电源控制芯片IC5供电；
变压器副边反馈电路2输出反馈信号给开关电源控制芯片IC5，使开关电源控制芯片IC5根据反馈信号对输出脉冲信号进行实时调整，从而稳定高频变压器T1的副边输出电压。
本实施方式中，变压器副边反馈电路2截停外部供电电路1中的NMOS管V1，停止外部供电电路1为开关电源控制芯片(IC5)供电，以对开关电源控制芯片(IC5)进行保护。
具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，外部供电电路1包括电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、电容C2、NMOS管V1、稳压二极管VD1和稳压二极管VD2，电阻R2的一端连接直流电源Vbus的正极端，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端同时连接电容C2的一端、稳压二极管VD1的阴极和NMOS管V1的栅极，电阻R2的一端同时连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接NMOS管V1的漏极，NMOS管V1的源极同时连接稳压二极管VD2的阴极和开关电源控制芯片IC5的VDD管脚，电容C2的另一端、稳压二极管VD1的阳极和稳压二极管VD2的阳极同时接地。
本实施方式中，串联连接的电阻R2、电阻R3和电阻R5用于分流，电容C2用于分压，接地二极管VD1用于稳压。
本实施方式中，外部供电电路1通过NMOS管V1为开关电源控制芯片IC5提供启动电压，启动电压是范围为7V-12V的直流电压，由于外部供电电路1接12V稳压二极管VD1，所以当外部供电电压大于12V时稳压二极管VD1导通，使得NMOS管V1门极电压被稳定在12V，当变压器副边反馈电路2达到12V时，NMOS管V1会被变压器副边反馈电路2的输出电压截停，外部供电电压一部分继续为高频变压器(T1)输电，另一部分经12V稳压二极管VD2接地。
具体实施方式三：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，反馈供电电路3包括二极管D12、电阻R7、电阻R8、电解电容C0、电解电容C3和电容C4，二极管D12的阳极连接在高频变压器T1原边绕组L12的同名端，二极管D12的阴极同时连接电阻R8的一端和电解电容C0的正极，电解电容C0的负极与高频变压器T1原边绕组L12的异名端相连接，并接地，电阻R8的另一端同时与电解电容C3的正极、电容C4的一端、电阻R7的一端和开关电源控制芯片IC5的VDD管脚相连接，电解电容C3的负极、电容C4的另一端和电阻R7的另一端同时与开关电源控制芯片IC5的GND管脚相连接，并接地。
本实施方式中，反馈供电电路3在开关电源正常工作后为开关电源控制芯片IC5输出稳定的12V直流电压，截停外部供电电路1中的NMOS管V1；
具体实施方式四：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，变压器副边电压输出电路4包括+24V输出电路、±12V输出电路和+5V输出电路；
+24V输出电路包括二极管D16、电解电容C24、电容C25、电解电容C26、电容C27、电感L5和电阻R25，高频变压器T1副边绕组L13的同名端连接二极管D16的阳极，二极管D16的阴极同时连接电解电容C24的正极、电容C25的一端和电感L5的一端，电感L5的另一端同时连接电解电容C26的正极、电容C27的一端和电阻R25的一端，电解电容C24的负极与电容C25的另一端、电解电容C26的负极、电容C27的另一端和电阻R25的另一端同时连接，电阻R25的一端为+24V输出电路的正极，电阻R25的另一端为+24V输出电路的负极；
±12V输出电路包括二极管D14、二极管D15、电解电容C20、电容C21、电解电容C22、电容C23、电解电容C16、电容C17、电解电容C18、电容C19、电感L3、电感L4、电阻R24和电阻R23；
高频变压器T1副边绕组L14的同名端连接二极管D14的阳极，二极管D14的阴极同时连接电解电容C20的正极、电容C21的一端和电感L3的一端，电感L3的另一端同时连接电感电容C22的正极、电容C23的一端和电阻R24的一端；
高频变压器T1副边绕组L14的异名端连接二极管D15的阴极，二极管D15的阳极同时连接电解电容C16的负极、电容C17的一端和电感L4的一端，电感L4的另一端同时连接电解电容C18的负极、电容C19的一端和电阻R23的一端；
高频变压器T1副边绕组L14的中间抽头同时连接电解电容C20的负极、电容C21的另一端、电解电容C22的负极、电容C23的另一端、电阻R24的另一端、电容电解C16的正极、电容C17的另一端、电解电容C18的正极、电容C19的另一端和电阻R23的另一端；
电阻R24的一端为±12V输出电路的+12V输出端，电阻R23的一端为±12V输出电路的-12V输出端，高频变压器T1副边绕组L14的中间抽头为±12V输出电路的负极；
+5V输出电路包括二极管D13、电解电容C11、电容C12、电解电容C13、电容C14、电感L2和电阻R22，
高频变压器T1副边绕组L15的同名端连接二极管D13的阳极，二极管D13的阴极同时连接电解电容C11的正极、电容C12的一端和电感L2的一端，电感L2的另一端同时连接电解电容C13的正极、电容C14的一端和电阻R22的一端，电解电容C11的负极与电容C12的另一端、电解电容C13的负极、电容C14的另一端和电阻R22的另一端同时连接，电阻R22的一端为+5V输出电路的正极，电阻R22的另一端为+5V输出电路的负极。
具体实施方式五：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，变压器副边反馈电路2包括光耦B3、三端稳压二极管IC6、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21和电容C15，光耦B3采用PC817，光耦B3的1脚同时连接电阻R18的一端和电阻R19的一端，光耦B3的2脚同时连接电阻R19的另一端、电容C15的一端和三端稳压二极管IC6的阴极，三端稳压二极管IC6的阳极连接电阻R21的一端，并接地，电阻R21的另一端同时连接三端稳压二极管的参考极、电容C15的另一端和电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接+5V输出电路的正极，电阻R18的另一端连接+5V输出电路的正极；光耦B3的3脚连接反馈供电电路3中电解电容C3的负极，且连接开关电源控制芯片IC5的GND管脚，并接地，光耦B3的4脚与开关电源控制芯片IC5的Vcmp管脚相连接。
本实施方式中，5V直流电压输出端输出5V直流电压，经过电阻R20和电阻R21分压后连接稳压二极管IC6，稳压二极管IC6采用TL431，稳压二极管IC6通过对输入分压的判断控制光耦B3的导通与关断。稳压二极管IC6和光耦B3组成的反馈供电电路3输出反馈信号给开关电源控制芯片IC5，使开关电源控制芯片IC5根据反馈信号对输出脉冲信号进行实时调整，从而稳定高频变压器T1的副边输出电压。
具体实施方式六：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，开关电源控制芯片IC5的Vcmp管脚同时连接电容C7的一端、电容C8的一端、电阻R10的一端和光耦B3的4脚，开关电源控制芯片IC5的Vfb管脚同时连接电容C7的另一端和电阻R10的另一端，开关电源控制芯片IC5的Vref管脚同时连接电容C6的一端和电阻R9的一端，电容C6的另一端和电容C8的另一端同时接地，开关电源控制芯片IC5的RT/CT管脚同时连接电阻R9的另一端和电容C5的一端，开关电源控制芯片IC5的Vout管脚同时连接电阻R11的一端和二极管D10的阴极，电阻R11的另一端同时与二极管D10的阳极、电阻R12的一端和NMOS管Q2的栅极，电阻R12的另一端同时与电阻R15的一端、电阻R13的一端和NMOS管Q2的源极相连接，电阻R15的另一端同时与电容C10的一端和开关电源控制芯片IC5的Ics管脚相连接，电容C5的另一端、电容C10的另一端和开关电源控制芯片IC5的GND管脚同时接地，电阻R13的另一端接地，NMOS管Q2的漏极同时连接电阻R16的一端、二极管D11的阳极和高频变压器T1原边绕组L11的同名端，电阻R16的另一端连接电容C9的一端，二极管D11的阴极连接稳压二极管VD3的阴极，电容C9的另一端和稳压二极管VD3的阳极同时与高频变压器T1原边绕组L11的异名端相连接。
Claims (6)
1.低电压启动开关电源，其特征在于，它包括开关电源控制芯片IC5、高频变压器T1、外部供电电路（1）、变压器副边反馈电路（2）、反馈供电电路（3）、变压器副边电压输出电路（4）；
高频变压器T1的原边包括绕组L11和绕组L12，高频变压器T1的副边包括绕组L13、绕组L14和绕组L15，L11、L12、L13、L14和L15共同绕制在同一铁芯上，并耦合为高频变压器T1；
直流电源Vbus经过电阻R1和接地的电容C1降压滤波后为高频变压器T1的原边绕组L11供电；
开关电源控制芯片IC5的电源输入端同时连接外部供电电路（1）和反馈供电电路（3），开关电源控制芯片IC5的反馈信号输入端与变压器副边反馈电路（2）的反馈信号输出端相连；变压器副边电压输出电路（4）输出+24V、±12V和+5V直流电压；
外部供电电路（1）的电压达到开关电源控制芯片IC5的工作电压时，开关电源启动，启动后当反馈供电电路（3）达到开关电源控制芯片IC5的工作电压时，反馈供电电路（3）为开关电源控制芯片IC5供电，外部供电电路（1）停止为开关电源控制芯片IC5供电；
变压器副边反馈电路（2）输出反馈信号给开关电源控制芯片IC5，使开关电源控制芯片IC5根据反馈信号对输出脉冲信号进行实时调整，从而稳定高频变压器T1的副边输出电压。
2.根据权利要求1所述低电压启动开关电源，其特征在于，外部供电电路（1）包括电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、电容C2、NMOS管V1、稳压二极管VD1和稳压二极管VD2，电阻R2的一端连接直流电源Vbus的正极端，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端同时连接电容C2的一端、稳压二极管VD1的阴极和NMOS管V1的栅极，电阻R2的一端同时连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接NMOS管V1的漏极，NMOS管V1的源极同时连接稳压二极管VD2的阴极和开关电源控制芯片IC5的VDD管脚，电容C2的另一端、稳压二极管VD1的阳极和稳压二极管VD2的阳极同时接地。
3.根据权利要求1所述低电压启动开关电源，其特征在于，反馈供电电路（3）包括二极管D12、电阻R7、电阻R8、电解电容C0、电解电容C3和电容C4，二极管D12的阳极连接在高频变压器T1原边绕组L12的同名端，二极管D12的阴极同时连接电阻R8的一端和电解电容C0的正极，电解电容C0的负极与高频变压器T1原边绕组L12的异名端相连接，并接地，电阻R8的另一端同时与电解电容C3的正极、电容C4的一端、电阻R7的一端和开关电源控制芯片IC5的VDD管脚相连接，电解电容C3的负极、电容C4的另一端和电阻R7的另一端同时与开关电源控制芯片IC5的GND管脚相连接，并接地。
4.根据权利要求1所述低电压启动开关电源，其特征在于，变压器副边电压输出电路（4）包括+24V输出电路、±12V输出电路和+5V输出电路；
+24V输出电路包括二极管D16、电解电容C24、电容C25、电解电容C26、电容C27、电感L5和电阻R25，高频变压器T1副边绕组L13的同名端连接二极管D16的阳极，二极管D16的阴极同时连接电解电容C24的正极、电容C25的一端和电感L5的一端，电感L5的另一端同时连接电解电容C26的正极、电容C27的一端和电阻R25的一端，电解电容C24的负极与电容C25的另一端、电解电容C26的负极、电容C27的另一端和电阻R25的另一端同时连接，电阻R25的一端为+24V输出电路的正极，电阻R25的另一端为+24V输出电路的负极；
±12V输出电路包括二极管D14、二极管D15、电解电容C20、电容C21、电解电容C22、电容C23、电解电容C16、电容C17、电解电容C18、电容C19、电感L3、电感L4、电阻R24和电阻R23；
高频变压器T1副边绕组L14的同名端连接二极管D14的阳极，二极管D14的阴极同时连接电解电容C20的正极、电容C21的一端和电感L3的一端，电感L3的另一端同时连接电感电容C22的正极、电容C23的一端和电阻R24的一端；
高频变压器T1副边绕组L14的异名端连接二极管D15的阴极，二极管D15的阳极同时连接电解电容C16的负极、电容C17的一端和电感L4的一端，电感L4的另一端同时连接电解电容C18的负极、电容C19的一端和电阻R23的一端；
高频变压器T1副边绕组L14的中间抽头同时连接电解电容C20的负极、电容C21的另一端、电解电容C22的负极、电容C23的另一端、电阻R24的另一端、电容电解C16的正极、电容C17的另一端、电解电容C18的正极、电容C19的另一端和电阻R23的另一端；
电阻R24的一端为±12V输出电路的+12V输出端，电阻R23的一端为±12V输出电路的-12V输出端，高频变压器T1副边绕组L14的中间抽头为±12V输出电路的负极；
+5V输出电路包括二极管D13、电解电容C11、电容C12、电解电容C13、电容C14、电感L2和电阻R22，
高频变压器T1副边绕组L15的同名端连接二极管D13的阳极，二极管D13的阴极同时连接电解电容C11的正极、电容C12的一端和电感L2的一端，电感L2的另一端同时连接电解电容C13的正极、电容C14的一端和电阻R22的一端，电解电容C11的负极与电容C12的另一端、电解电容C13的负极、电容C14的另一端和电阻R22的另一端同时连接，电阻R22的一端为+5V输出电路的正极，电阻R22的另一端为+5V输出电路的负极。
5.根据权利要求3所述低电压启动开关电源，其特征在于，变压器副边反馈电路（2）包括光耦B3、三端稳压二极管IC6、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21和电容C15，光耦B3采用PC817，光耦B3的1脚同时连接电阻R18的一端和电阻R19的一端，光耦B3的2脚同时连接电阻R19的另一端、电容C15的一端和三端稳压二极管IC6的阴极，三端稳压二极管IC6的阳极连接电阻R21的一端，并接地，电阻R21的另一端同时连接三端稳压二极管的参考极、电容C15的另一端和电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接+5V输出电路的正极，电阻R18的另一端连接+5V输出电路的正极；光耦B3的3脚连接反馈供电电路（3）中电解电容C3的负极，且连接开关电源控制芯片IC5的GND管脚，并接地，光耦B3的4脚与开关电源控制芯片IC5的Vcmp管脚相连接。
6.根据权利要求5所述的低电压启动开关电源，其特征在于，开关电源控制芯片IC5的Vcmp管脚同时连接电容C7的一端、电容C8的一端、电阻R10的一端和光耦B3的4脚，开关电源控制芯片IC5的Vfb管脚同时连接电容C7的另一端和电阻R10的另一端，开关电源控制芯片IC5的Vref管脚同时连接电容C6的一端和电阻R9的一端，电容C6的另一端和电容C8的另一端同时接地，开关电源控制芯片IC5的RT/CT管脚同时连接电阻R9的另一端和电容C5的一端，开关电源控制芯片IC5的Vout管脚同时连接电阻R11的一端和二极管D10的阴极，电阻R11的另一端同时与二极管D10的阳极、电阻R12的一端和NMOS管Q2的栅极，电阻R12的另一端同时与电阻R15的一端、电阻R13的一端和NMOS管Q2的源极相连接，电阻R15的另一端同时与电容C10的一端和开关电源控制芯片IC5的Ics管脚相连接，电容C5的另一端、电容C10的另一端和开关电源控制芯片IC5的GND管脚同时接地，电阻R13的另一端接地，NMOS管Q2的漏极同时连接电阻R16的一端、二极管D11的阳极和高频变压器T1原边绕组L11的同名端，电阻R16的另一端连接电容C9的一端，二极管D11的阴极连接稳压二极管VD3的阴极，电容C9的另一端和稳压二极管VD3的阳极同时与高频变压器T1原边绕组L11的异名端相连接。
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