CN105471247B - 一种低功耗待机控制电路、大功率开关电源及用电设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电源领域，提供了一种低功耗待机控制电路、大功率开关电源及用电设备，该电路与辅助电源以及PWM芯片连接，包括：待机控制单元，根据用户待机指令生成启动信号或关断信号；快速启动单元，根据启动信号快速启动PWM芯片，并防止浪涌电流冲击待机控制单元；关断单元，根据关断信号关断PWM芯片，实现低功耗待机。本发明在待机时通过控制关断单元关断PWM信号的输出，从而关断主功率电路的输出，实现了低功耗的待机控制，以满足目前国际上提出的新能源标准的要求，并且将快速启动单元同时作为PWM芯片的启动电路和防浪涌的保护电路，既可以实现对PWM芯片的快速启动，又降低了浪涌电流对电路的冲击、增加电源的可靠性。

Description

一种低功耗待机控制电路、大功率开关电源及用电设备

技术领域

本发明属于电源领域，尤其涉及一种低功耗待机控制电路、大功率开关电源及大功率用电设备。

背景技术

开关电源应用在一些感性类负载上，如电动马达、升降床、按摩仪等等仪器上，此类产品的使用特性：工作时间短，空载待机状态长。根据全世界要求的低碳生活，尤其是欧美市场正不断能效标准，对此类电源产品的待机功耗的要求是越来越高。根据EUP指令，自2010年起，开关电源的输出功率≤49W的待机功耗必须低于0.3瓦。到2016年，具体数值将进一步减小，输出功率≤49W的适配器将降至100mW，输出功率>49W的适配器将降至210mW。而>49W以及100W的电源很难满足此待机要求。

目前通常采用在在电源中增加辅助电源和继电器控制主电源关断，进而降低待机功耗，然而，继电器在大浪涌电流的电路中使用，容易受到浪涌电流的冲击，从而缩短继电器的使用寿命，降低产品的可靠性和市场竞争力，并且对于大功率用电器，现有通过电源VDD引脚启动PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)芯片的方式上电速度慢，用户体验差。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种低功耗待机控制电路，旨在解决传统待机电路无法达到国际新的能效计划的标准，以及上电启动慢、可靠性差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种低功耗待机控制电路，所述待机控制电路与辅助电源以及主电源电路连接，所述主电源电路包括大功率PWM芯片，所述待机控制电路包括：

待机控制单元，用于根据用户待机指令生成启动信号或关断信号，所述待机控制单元的两电源端与所述辅助电源的正、负极连接，所述待机控制单元的控制端接收用户指令，所述待机控制单元的第二输出端与所述大功率PWM芯片的高压启动引脚连接；

快速启动单元，用于根据所述启动信号快速启动所述PWM芯片，并防止浪涌电流冲击所述待机控制单元，所述快速启动单元的输入端与所述主电源电路输入电压转换的输出端连接，所述快速启动单元的输出端与所述待机控制单元的第一输出端连接；

关断单元，用于根据所述关断信号关断所述PWM芯片，以实现低功耗待机，所述关断单元的输入端与所述待机控制单元的第二输出端连接，所述关断单元的输出端与所述大功率PWM芯片的过温保护引脚连接。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述低功耗待机控制电路的大功率开关电源。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述大功率开关电源的功率用电器。

本发明实施例在待机时通过待机控制单元控制关断单元关断PWM信号的输出，从而关断主功率电路的输出，实现了低功耗的待机控制，其待机功耗能够降低至30-40毫瓦，完全可以满足目前国际上提出的新能源标准的要求，并且将快速启动单元同时作为PWM芯片的启动电路和防浪涌的保护电路，在降低了其待机功耗的同时既可以实现对PWM芯片的快速启动，又降低了浪涌电流对电路的冲击、延长各器件的使用寿命、增加电源的可靠性，同时还大大简化了电路结构，节省了成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的低功耗待机控制电路的结构图；

图2为本发明实施例提供的低功耗待机控制电路的示例电路结构图。

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。

本发明实施例在待机时通过待机控制单元控制关断单元关断PWM信号的输出，从而关断主功率电路的输出，实现了低功耗的待机控制，完全可以满足目前国际上提出的新能源标准的要求，并且将快速启动单元同时作为PWM芯片的启动电路和防浪涌的保护电路，既可以实现对PWM芯片的快速启动，又降低了浪涌电流对电路的冲击、增加电源的可靠性。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：

图1示出了本发明实施例提供的低功耗待机控制电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该低功耗待机控制电路1可以应用于任何低功耗待机的大功率开关电源中，并且可以进一步应用于按摩器、马达、升降机等功率用电器中。

作为本发明一实施例，该低功耗待机控制电路1与辅助电源3以及主电源电路2连接，主电源电路2包括输入电压转换单元21、输出电压转换单元22和大功率PWM芯片U1，输入电压转换单元21将交流电压进行整流滤波等处理，再通过输出电压转换单元22转换为直流电压输出，大功率PWM芯片U1通过输出PWM信号控制电压转换单元21和输出电压转换单元22进行电压转换。

该低功耗待机控制电路1包括：

待机控制单元11，用于根据用户待机指令生成启动信号或关断信号，待机控制单元11的两电源端与辅助电源3的正、负极连接，待机控制单元11的控制端接收用户指令，待机控制单元11的第二输出端与大功率PWM芯片U1的高压启动引脚HV连接；

在本发明实施例中，用户的待机指令可以是用户直接加载在待机控制单元11的控制端，也可以通过信号处理后给到待机控制单元11的控制端。

辅助电源3为待机控制单元11提供一个较低的电源电压，以降低控制电路的功耗。

快速启动单元12，用于根据启动信号快速启动PWM芯片U1，并防止浪涌电流冲击待机控制单元11，快速启动单元12的输入端与主电源电路2的输入电压转换单元21的输出端连接，快速启动单元12的输出端与待机控制单元11的第一输出端连接；

在本发明实施例中，快速启动单元12既是启动电路，也是保护电路，传统的启动方法是通过PWM芯片电源引脚VDD进行启动，速度慢，而本发明实施例中是通过快速启动单元12在接收到启动信号后利用PWM芯片U1的高压启动引脚HV实现启动，大幅提高了PWM芯片U1的上电速度，实现待机后用电器的迅速唤醒。

并且，快速启动单元12还可以迅速吸收主电源中的浪涌电流，减小了浪涌电流的峰值，有效地降低了浪涌电流对待机控制单元11以及后续电路器件的冲击能力，增强了待机控制单元11以及待机电路的可靠性。

关断单元13，用于根据关断信号关断PWM芯片U1，以实现低功耗待机，关断单元13的输入端与待机控制单元11的第二输出端连接，关断单元13的输出端与大功率PWM芯片U1的过温保护引脚RT连接。

在本发明实施例中，在需要进入待机状态时，由于PWM芯片U1已经启动后无法通过断开启动电源实现关断控制，因此需要通过关断单元13向PWM芯片U1的过温保护引脚RT输出一个低电平信号，从而令PWM芯片U1禁入触发保护状态，实现关闭PWM信号输出，进而关断主电源，降低了整个电源电路的功耗，可以到到30-40毫瓦，完全符合新能耗保准的要求。

本发明实施例在待机时通过待机控制单元控制关断单元关断PWM信号的输出，从而关断主功率电路的输出，实现了低功耗的待机控制，其待机功耗能够降低至30-40毫瓦，完全可以满足目前国际上提出的新能源标准的要求，并且将快速启动单元同时作为PWM芯片的启动电路和防浪涌的保护电路，在降低了其待机功耗的同时既可以实现对PWM芯片的快速启动，又降低了浪涌电流对电路的冲击、延长各器件的使用寿命、增加电源的可靠性，同时还大大简化了电路结构，节省了成本。

图2示出了本发明实施例提供的低功耗待机控制电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，待机控制单元11包括：

第一可控开关S1和隔离控制开关111；

隔离控制开关111具有主控器件111A和受控器件111B；

第一可控开关S1的一导通端为待机控制单元11的一电源端，第一可控开关S1的另一导通端与隔离控制开关111的主控器件111A的一端连接，主控器件111A的另一端为待机控制单元11的另一电源端，第一可控开关S1的控制端为待机控制单元11的控制端，隔离控制开关111的受控器件111B的一端为待机控制单元11的第一输出端，受控器件111B的另一端为待机控制单元11的第二输出端。

作为本发明一优选实施例，第一可控开关S1为按键开关或开关管。

隔离控制开关111可以采用磁电开关或光电开关实现，例如继电器和光耦，尤其可以选用继电器K1作为隔离控制开关111，继电器的线圈作为主控器件，继电器的受控开关作为受控器件，同样，光耦的发光二极管可以作为主控器件，光耦的光敏半导体管可以作为受控器件。

作为本发明一实施例，快速启动单元12包括：

电阻R1和电阻R2；

电阻R1的一端为快速启动单元12的输入端，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端为快速启动单元12的输出端。

关断单元13包括：

电阻R3、电阻R4、电阻R5和第一开关管Q1；

电阻R3的一端为关断单元13输入端，电阻R3的另一端同时与电阻R4的一端和电阻R5的一端连接，电阻R4的另一端接地，电阻R5的另一端与第一开关管Q1的控制端连接，第一开关管Q1的输入端为关断单元13的输出端，第一开关管Q1的输出端接地。

作为本发明一优选实施例，，第一开关管Q1采用PNP型三极管实现，该PNP型三极管的发射极为第一开关管Q1的输入端，PNP型三极管的集电极为第一开关管Q1的输出端，PNP型三极管的基极为第一开关管Q1的控制端。

在本发明实施例中，通过第一可控开关S1控制继电器K1的闭合和断开，当继电器K1线圈(主控器件)中有电流流过时，继电器K1的受控开关(受控器件)吸合，电阻R1和电阻R2组成启动电路，通过高压启动引脚HV迅速启动PWM芯片U1，使PWM芯片U1正常工作，从而主电源正常输出。此时第一开关管Q1截止，PWM芯片U1的过温保护引脚RT监测未触发。

在待机时，控制继电器K1线圈(主控器件)中电流断开后，继电器K1的受控开关(受控器件)断开，此时第一开关管Q1导通，PWM芯片U1的过温保护引脚RT的电位被拉低，PWM芯片U1进入自锁状态，停止输出PWM信号，并且由于继电器断开，PWM芯片U1无法重新启动，因此控制主电源关断无输出，降低了电源电路在待机时的功耗。

并且，将继电器K1放在启动电阻R1、R2之后，使继电器K1所承受的瞬间浪涌电流大大减小，大大增加了继电器K1的使用寿命可靠性。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述低功耗待机控制电路的大功率开关电源。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述大功率开关电源的功率用电器。

本发明实施例在待机时通过待机控制单元控制关断单元关断PWM信号的输出，从而关断主功率电路的输出，实现了低功耗的待机控制，其待机功耗能够降低至30-40毫瓦，完全可以满足目前国际上提出的新能源标准的要求，并且将快速启动单元同时作为PWM芯片的启动电路和防浪涌的保护电路，在降低了其待机功耗的同时既可以实现对PWM芯片的快速启动，又保障了继电器的使用寿命、增加电源的可靠性，同时还大大简化了电路结构，节省了成本。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低功耗待机控制电路，其特征在于，所述待机控制电路与辅助电源以及主电源电路连接，所述主电源电路包括大功率PWM芯片、输入电压转换单元和输出电压转换单元，所述PWM芯片通过输出PWM信号控制所述输入电压转换单元和所述输出电压转换单元进行电压转换，所述待机控制电路包括：

待机控制单元，用于根据用户待机指令生成启动信号或关断信号，所述待机控制单元的两电源端与所述辅助电源的正、负极连接，所述待机控制单元的控制端接收用户指令，所述待机控制单元的第二输出端与所述大功率PWM芯片的高压启动引脚连接；

快速启动单元，用于根据所述启动信号快速启动所述PWM芯片，并防止浪涌电流冲击所述待机控制单元，所述快速启动单元的输入端与所述主电源电路输入电压转换的输出端连接，所述快速启动单元的输出端与所述待机控制单元的第一输出端连接；

关断单元，用于根据所述关断信号关断所述PWM芯片，以实现低功耗待机，所述关断单元的输入端与所述待机控制单元的第二输出端连接，所述关断单元的输出端与所述大功率PWM芯片的过温保护引脚连接；

所述待机控制单元包括：

第一可控开关和隔离控制开关；

所述隔离控制开关具有主控器件和受控器件；

所述第一可控开关的一导通端为所述待机控制单元的一电源端，所述第一可控开关的另一导通端与所述隔离控制开关的主控器件的一端连接，所述主控器件的另一端为所述待机控制单元的另一电源端，所述第一可控开关的控制端为所述待机控制单元的控制端，所述隔离控制开关的受控器件的一端为所述待机控制单元的第一输出端，所述受控器件的另一端为所述待机控制单元的第二输出端。

2.如权利要求1所述的待机控制电路，其特征在于，所述第一可控开关为按键开关或开关管。

3.如权利要求1所述的待机控制电路，其特征在于，所述隔离控制开关为磁电开关或光电开关。

4.如权利要求3所述的待机控制电路，其特征在于，所述隔离控制开关为继电器。

5.如权利要求1所述的待机控制电路，其特征在于，所述快速启动单元包括：

电阻R1和电阻R2；

所述电阻R1的一端为所述快速启动单元的输入端，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端为所述快速启动单元的输出端。

6.如权利要求1所述的待机控制电路，其特征在于，所述关断单元包括：

电阻R3、电阻R4、电阻R5和第一开关管；

所述电阻R3的一端为所述关断单元输入端，所述电阻R3的另一端同时与所述电阻R4的一端和所述电阻R5的一端连接，所述电阻R4的另一端接地，所述电阻R5的另一端与所述第一开关管的控制端连接，所述第一开关管的输入端为所述关断单元的输出端，所述第一开关管的输出端接地。

7.如权利要求6所述的待机控制电路，其特征在于，所述第一开关管为PNP型三极管；

所述PNP型三极管的发射极为所述第一开关管的输入端，所述PNP型三极管的集电极为所述第一开关管的输出端，所述PNP型三极管的基极为所述第一开关管的控制端。

8.一种大功率开关电源，其特征在于，所述开关电源包括如权利要求1至7任一项所述的低功耗待机控制电路。

9.一种大功率用电设备，其特征在于，所述大功率用电设备包括如权利要求8所述的大功率开关电源。