CN105978316B - 一种开关电源启动和保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关电源启动和保护电路，其包括启动供电电路和关断供电电路；启动供电电路包括二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、MOS管Q1和MOS管Q3；关断供电电路包括电容C1、电容C2、二极管D1、电阻R4、电阻R5、电阻R7、三极管Q2、三极管Q4和稳压管VD2；该开关电源启动和保护电路大大降低了开关电源在工作或待机时的能耗，且成本较低，实用性强，实现了真正的绿色电源。

Description

一种开关电源启动和保护电路
技术领域
本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种开关电源启动和保护电路。
背景技术
目前，为保证开关电源PWM芯片的正常工作，必须设置启动电阻为其提供启动电流；在较多脉宽输入范围的应用中，为了满足在其输入最小时，电源的脉宽控制集成能正常启动，常常需要采用阻值极小的启动电阻；然而，此时，当以最大输入电压工作时，会有大量的电流经过启动电阻，易导致电阻发，进而增加热损耗；随着低碳生活的发展，现在越来越多的电子产品均要求具有极低的待机功率，因此如何降低开关电源在工作或待机时的能量损耗是人们需要进一步关注和研究的重点。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的开关电源启动和保护电路大降低了开关电源在工作或待机时的能耗，并且还可实现电源在短路时的打嗝保护。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：提供一种开关电源启动和保护电路，其包括启动供电电路和关断供电电路；启动供电电路包括二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、MOS管Q1和MOS管Q3；关断供电电路包括电容C1、电容C2、二极管D1、电阻R4、电阻R5、电阻R7、三极管Q2、三极管Q4和稳压管VD2；
MOS管Q1的栅极与电阻R2一端和电阻R3的一端连接，MOS管Q1的漏极与二极管D2的正极连接，MOS管Q1的源极与电阻R1的一端连接；MOS管Q3的栅极与电阻R6的一端连接，MOS管Q3的源极与三极管Q4的发射极、电阻R7的一端和电容C2的一端连接，MOS管Q3的漏极与电阻R3的另一端连接；电阻R2的另一端与电阻R1的另一端和电阻R6的另一端连接；二极管D2的负极与电源管理IC的电源接口连接，电阻R1的另一端与直流电源正极连接；
三极管Q2的发射极与电阻R4的一端和电容C1的一端连接，三极管Q2的基极与电容C1的另一端和三极管Q4的集电极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q4的基极、电阻R7的另一端和稳压管VD2的正极连接；稳压管VD2的负极与电阻R5的一端、二极管D1的正极和电容C2的另一端连接，电阻R5的另一端与二极管D1的负极、电阻R4的另一端和二极管D2的负极连接，电阻R7的一端接地。
进一步地，还包括一为电源管理IC供电的辅助充电电路。
进一步地，辅助充电电路包括二极管D3、U极性电容C3、变压器和与变压器主极同侧的辅助绕组N；辅助绕组N的两端分别与二极管D3的正极和U极性电容C3的负极连接，U极性电容C3的正极与二极管D3的负极和二极管D2的负极连接，U极性电容C3的负极接地。
进一步地，还包括用于保护MOS管Q1的稳压管VD1和用于保护MOS管Q3的稳压管VD3。
进一步地，稳压管VD1与电阻R2并联。
进一步地，稳压管VD3的一端与MOS管Q3的栅极连接，另一端与MOS管Q3的源极连接。
进一步地，MOS管Q1为p沟道MOS管，MOS管Q3为n沟道MOS管。
本发明的有益效果为：该开关电源启动和保护电路通过各电子元件的一个合理的布局设计，有效地降低了开关电源在工作或待机时的能耗；并且启动电路采用具有电流小耐压较低效果的MOS管或三极管实现，降低了成本；通过电容C2的充放电延时，可控制电源的重启频率，还可实现电源在短路时的打嗝保护；同时，用稳压管VD1保护MOS管Q1，用VD3保护MOS管Q3，防止MOS管Q1和MOS管Q3的栅极和源极电压过高而损坏。
附图说明
图1为用于开关电源的启动及保护电路的连接框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一种实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
为简单起见，以下内容中省略了该技术邻域技术人员所公知的技术常识。
如图1所示，该开关电源启动和保护电路包括启动供电电路和关断供电电路，通过启动供电电路为PWM芯片提供启动电流；启动供电电路包括二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、MOS管Q1和MOS管Q3；关断供电电路包括电容C1、电容C2、二极管D1、电阻R4、电阻R5、电阻R7、三极管Q2、三极管Q4和稳压管VD2；
MOS管Q1的栅极与电阻R2一端和电阻R3的一端连接，MOS管Q1的漏极与二极管D2的正极连接，MOS管Q1的源极与电阻R1的一端连接；MOS管Q3的栅极与电阻R6的一端连接，MOS管Q3的源极与三极管Q4的发射极、电阻R7的一端和电容C2的一端连接，MOS管Q3的漏极与电阻R3的另一端连接；电阻R2的另一端与电阻R1的另一端和电阻R6的另一端连接；二极管D2的负极与电源管理IC的电源接口连接，电阻R1的另一端与直流电源正极连接；
三极管Q2的发射极与电阻R4的一端和电容C1的一端连接，三极管Q2的基极与电容C1的另一端和三极管Q4的集电极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q4的基极、电阻R7的另一端和稳压管VD2的正极连接；稳压管VD2的负极与电阻R5的一端、二极管D1的正极和电容C2的另一端连接，电阻R5的另一端与二极管D1的负极、电阻R4的另一端和二极管D2的负极连接，电阻R7的一端接地。
在具体实施中，MOS管Q1为p沟道MOS管，MOS管Q3为n沟道MOS管；当给与电阻R1另一端连接的直流电源上电后，MOS管Q3被R6驱动导通，且电阻R2和电阻R3作为驱动电阻将MOS管Q1驱动导通，此时，电流经电阻R1限流后通过二极管D2送到电源管理IC的电源接口，从而使PWM芯片能够启动。
本发明的优选实施例为：还包括一为电源管理IC供电的辅助充电电路，当电源管理IC接收到由启动供电电路提供的启动电流后启动，同时，辅助充电电路将产生一个稳定电流为电源管理IC持续供电。
辅助充电电路包括二极管D3、U极性电容C3、变压器和与变压器主极同侧的辅助绕组N；辅助绕组N的两端分别与二极管D3的正极和U极性电容C3的负极连接，U极性电容C3的正极与二极管D3的负极和二极管D2的负极连接，U极性电容C3的负极接地。
如图1所示，当启动供电电路中有电流流通时，因二极管D2的负极与电阻R5的另一端和电阻R4的另一端连接，故电流从启动供电电路流向关断供电电路，此时，电容C1由电阻R4为其充电，使得三极管Q2处于截止状态；同样，电容C2由电阻R5为其充电，维持B点的低电平状态，确保三极管Q4处于截止状态。
在实施过程中，辅助绕组N与变压器主极同侧，当输出电压建立后，辅助绕组N的输出电压也增加，当增加到比启动供电电路的内部电源高时，就会抬升启动供电电路的内部电源。
此时，流向关断供电电路的电流增加，进而使B点的电压超过稳压管VD2的导通电压，三极管Q4将被驱动导通；同时，三极管Q 2被三极管Q4驱动导通，三极管Q2和三极管Q4构成互锁，使得A点处于低电位，将MOS管Q3截止导通，同理，MOS管Q1也会处于截止状态；此时电流将不再通过电阻R1，整个启动电路处于关闭状态。
当辅助充电电路的输入电源关闭或电路发生短路后，由辅助线圈产生的电源将降低，此时，B点电压低于稳压管VD2导通电压，二极管D1为电容C2释放电量，以备下次上电前延缓三极管Q4导通，由三极管Q2和三极管Q4构成的电路将释放互锁，使A点电压升高，驱动MOS管Q3导通，重复启动过程；在实际实验中得出，该电路在启动PWM芯片工作的过程中能耗仅为0.1W，与现有技术中能耗为1W的启动电路相比，该电路大大降低了开关电源在工作或待机时的能耗，实现了真正的绿色电源。
在具体实施中，通过电容C2的充放电延时，可控制电源的重启频率，还可实现电源在短路时的打嗝保护。
本发明的优选实施例为：还包括用于保护MOS管Q1的稳压管VD1和用于保护MOS管Q3的稳压管VD3；在具体实施中，稳压管VD1与电阻R2并联，稳压管VD3的一端与MOS管Q3的栅极连接，另一端与MOS管Q3的源极连接；通过稳压管VD1保护MOS管Q1，以防MOS管Q1的栅极和源极电压过高而损坏，通过稳压管VD3保护MOS管Q3，以防MOS管Q3的栅极和源极电压过高而损坏。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制与本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种开关电源启动和保护电路，其特征在于：包括启动供电电路和关断供电电路；所述启动供电电路包括二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R6、MOS管Q1和MOS管Q3；所述关断供电电路包括电容C1、电容C2、二极管D1、电阻R4、电阻R5、电阻R7、三极管Q2、三极管Q4和稳压管VD2；
所述MOS管Q1的栅极与电阻R2一端和电阻R3的一端连接，MOS管Q1的漏极与二极管D2的正极连接，MOS管Q1的源极与电阻R1的一端连接；所述MOS管Q3的栅极与电阻R6的一端连接，MOS管Q3的源极与三极管Q4的发射极、电阻R7的一端和电容C2的一端连接，MOS管Q3的漏极与电阻R3的另一端连接；所述电阻R2的另一端与电阻R1的另一端和电阻R6的另一端连接；所述二极管D2的负极与电源管理IC的电源接口连接，所述电阻R1的另一端与直流电源正极连接；
所述三极管Q2的发射极与电阻R4的一端和电容C1的一端连接，三极管Q2的基极与电容C1的另一端和三极管Q4的集电极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q4的基极、电阻R7的另一端和稳压管VD2的正极连接；所述稳压管VD2的负极与电阻R5的一端、二极管D1的正极和电容C2的另一端连接，所述电阻R5的另一端与二极管D1的负极、电阻R4的另一端和二极管D2的负极连接，所述电阻R7的一端接地。
2.根据权利要求1所述的开关电源启动和保护电路，其特征在于：还包括一为所述电源管理IC供电的辅助充电电路。
3.根据权利要求2所述的开关电源启动和保护电路，其特征在于：所述辅助充电电路包括二极管D3、U极性电容C3、变压器和与变压器主极同侧的辅助绕组N；所述辅助绕组N的两端分别与二极管D3的正极和U极性电容C3的负极连接，所述U极性电容C3的正极与二极管D3的负极和二极管D2的负极连接，所述U极性电容C3的负极接地。
4.根据权利要求1～3任一项所述的开关电源启动和保护电路，其特征在于：还包括用于保护MOS管Q1的稳压管VD1和用于保护MOS管Q3的稳压管VD3。
5.根据权利要求4所述的开关电源启动和保护电路，其特征在于：所述稳压管VD1与电阻R2并联。
6.根据权利要求5所述的开关电源启动和保护电路，其特征在于：所述稳压管VD3的一端与MOS管Q3的栅极连接，另一端与MOS管Q3的源极连接。
7.根据权利要求6所述的开关电源启动和保护电路，其特征在于：所述MOS管Q1为p沟道MOS管，MOS管Q3为n沟道MOS管。
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