CN106849339A - 一种变压器电路以及降低空载功耗的方法 - Google Patents

一种变压器电路以及降低空载功耗的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种变压器电路以及降低空载功耗的方法，该变压器电路包括变压器、辅助绕组电路，变压器包括铁芯、初级绕组、次级绕组以及辅助绕组，辅助绕组电路连接辅助绕组，辅助绕组电路为芯片供电，辅助绕组电路包括第一供电电路以及第二供电电路，辅助绕组包括第一端、第二端以及位于第一端和第二端之间的抽头，辅助绕组的第一端连接第一供电电路的输入端，辅助绕组的抽头连接第二供电电路输入端，第一供电电路的输出端连接第二供电电路的输出端以及芯片的供电端，辅助绕组的第二端接地；第二供电电路的输入电压小于第一供电电路的输入电压。实施本发明可以在整个辅助绕组输出的电压变高时，降低空载功耗。

Description

一种变压器电路以及降低空载功耗的方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种变压器电路以及降低空载功耗的方法。
背景技术
目前的变压器为了满足宽电压输出的要求，变压器的次级绕组的电压往往会在较大的区间内变化。对于有辅助绕组的变压器而言，由于辅助绕组输出的电压与变压器的次级绕组的电压成正比，当变压器输出的电压较低时，耦合到辅助绕组上的电压也较低，辅助绕组输出的电压较低。辅助绕组一般通过辅助绕组电路为芯片供电，辅助绕组电路中通常设置有二极管、三极管等半导体器件。当辅助绕组输出的电压较低时，芯片的供电电压较低，芯片的供电电流较大，会对芯片造成损害。因此，为了避免变压器输出电压较低时对芯片造成损害，现有技术中一般在辅助绕组电路中加入稳压二极管，以保证芯片的输入电压不低于稳压二极管的电压(例如，设置稳压二极管的稳压值为15V)。然而，当设置了稳压二极管之后，如果变压器的次级绕组输出的电压变高，相应的辅助绕组输出的电压也会上升，辅助绕组电路的输入电压会升高，由于设置了稳压二极管，辅助绕组电路的输出电压仍然保持在稳压二极管的电压，辅助绕组电路的输入电压和输出电压之间的压降增大，辅助绕组电路中的元器件(例如，二极管、三极管等半导体器件)上的压降也会相应的增加，导致空载功耗增加。
发明内容
本发明公开了一种变压器电路以及降低空载功耗的方法，可以降低空载功耗。
本发明第一方面公开一种变压器电路，包括变压器、辅助绕组电路，所述变压器包括铁芯、初级绕组、次级绕组以及辅助绕组，所述辅助绕组电路连接所述辅助绕组，所述初级绕组、所述次级绕组以及所述辅助绕组分别缠绕在所述铁芯上，所述辅助绕组电路用于为芯片供电，所述辅助绕组电路包括第一供电电路以及第二供电电路，所述辅助绕组包括第一端、第二端以及位于所述第一端和第二端之间的抽头，其中：
所述辅助绕组的第一端连接所述第一供电电路的输入端，所述辅助绕组的抽头连接所述第二供电电路输入端，所述第一供电电路的输出端连接所述第二供电电路的输出端以及所述芯片的供电端，所述辅助绕组的第二端接地；所述第二供电电路的输入电压小于所述第一供电电路的输入电压；所述第一供电电路为稳压电路，所述第二供电电路为降压电路；
当所述第二供电电路的输出电压大于所述第一供电电路的输出电压时，所述第一供电电路断开，所述辅助绕组通过所述第二供电电路对所述芯片供电；当所述第二供电电路的输出电压小于所述第一供电电路的输出电压时，所述第二供电电路断开，所述辅助绕组通过所述第一供电电路对所述芯片供电。
本发明第二方面公开降低空载功耗的方法，应用于本发明第一方面公开的变压器电路，
所述方法包括：
当所述第二供电电路的输出电压大于所述第一供电电路的输出电压时，所述第一供电电路断开，所述第一供电电路停止为所述芯片供电；
所述辅助绕组通过所述第二供电电路对所述芯片供电。
本发明中的变压器电路包括变压器、辅助绕组电路，变压器包括铁芯、初级绕组、次级绕组以及辅助绕组，辅助绕组电路用于为芯片供电，辅助绕组电路连接变压器的辅助绕组，辅助绕组电路包括第一供电电路以及第二供电电路，辅助绕组包括第一端、第二端以及位于第一端和第二端之间的抽头，辅助绕组的第一端连接第一供电电路的输入端，辅助绕组的抽头连接第二供电电路输入端，第一供电电路的输出端连接第二供电电路的输出端以及芯片的供电端，辅助绕组的第二端接地；第二供电电路的输入电压小于第一供电电路的输入电压；当第二供电电路的输出电压大于第一供电电路的输出电压时，第一供电电路断开，辅助绕组通过第二供电电路对芯片供电。本发明中，第一供电电路的输入电压由辅组绕组的第一端和第二端之间的电压提供，即第一供电电路的输入电压由整个辅组绕组的输出电压提供，第二供电电路的输入电压由辅组绕组的抽头和第二端之间的电压提供，即第二供电电路的输入电压由部分辅组绕组的输出电压提供，由于部分辅组绕组的匝数小于整个辅组绕组的匝数，所以第二供电电路的输入电压小于第一供电电路的输入电压。当整个辅助绕组输出的电压较低时，芯片由第一供电电路输出的电压进行供电，当整个辅助绕组输出的电压变高时，第一供电电路断开，停止工作，芯片由第二供电电路输出的电压进行供电，实施本发明，可以在整个辅助绕组输出的电压变高时，及时将第一供电电路断开，保证第一供电电路中的元器件(例如，三极管)上的没有电流流过，第一供电电路中的元器件上的压降为零，从而可以降低第一供电电路中的元器件上的空载功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明公开的一种变压器电路的结构示意图；
图2是本发明公开的另一种变压器电路的具体结构示意图；
图3是本发明公开的另一种变压器电路结构示意图；
图4是本发明公开的一种降低空载功耗的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例进行描述。
本发明公开了一种变压器电路以及降低空载功耗的方法，可以在辅助绕组输出的电压较高时，降低辅助绕组的元器件上的压降，进而降低空载功耗。以下分别进行详细说明。
请参阅图1，图1是本发明公开的一种变压器电路的结构示意图。如图1所示，该变压器电路包括变压器30和辅助绕组电路10，辅助绕组电路10用于为芯片20供电，变压器30包括铁芯34、初级绕组32、次级绕组33以及辅助绕组31，辅助绕组电路10连接变压器30的辅助绕组31，辅助绕组电路10包括第一供电电路11以及第二供电电路12，辅助绕组31包括第一端1、第二端2以及位于第一端1和第二端2之间的抽头3，其中：
辅助绕组31的第一端1连接第一供电电路11的输入端111，辅助绕组31的抽头3连接第二供电电路12输入端121，第一供电电路11的输出端112连接第二供电电路12的输出端122以及芯片20的供电端21，辅助绕组31的第二端2接地；第二供电电路12的输入电压小于第一供电电路11的输入电压；第一供电电路11为稳压电路，第二供电电路12为降压电路；
当第二供电电路12的输出电压大于第一供电电路11的输出电压时，第一供电电路11断开，辅助绕组31通过第二供电电路12对芯片20供电；当第二供电电路12的输出电压小于第一供电电路11的输出电压时，第二供电电路12断开，辅助绕组通31过第一供电电路11对芯片20供电。
本发明中，第一供电电路11的输入电压由辅助绕组31的第一端1提供，第二供电电路12的输入电压由辅助绕组31的抽头3提供，显然，第一供电电路11的输入电压大于第二供电电路12的输入电压。由于第一供电电路11为稳压电路，无论第一供电电路11的输入电压为多少，第一供电电路11输出的电压均为固定电压值，并且当第二供电电路12的输出端的电压大于固定电压值时，第一供电电路11断开连接，第一供电电路11停止为芯片20供电，此时芯片20由第二供电电路12供电。
当辅助绕组31的第一端1输出的电压小于固定电压值时，第一供电电路11输出的电压为固定电压值，由于第二供电电路12为降压电路，显然，第二供电电路12的输出电压小于第一供电电路11的输出电压，此时，第二供电电路12断开，辅助绕组31通过第一供电电路11对芯片20供电。当辅助绕组31的第一端1输出的电压大于固定电压值，并且辅助绕组31的抽头3输出的电压小于该固定电压值时，第二供电电路12的输出电压仍然小于该固定电压值，第二供电电路12的输出电压小于第一供电电路11的输出电压，此时，第二供电电路12断开，辅助绕组31通过第一供电电路11对芯片20供电。当辅助绕组31的抽头3输出的电压大于该固定电压值时，如果忽略第二供电电路12上的压降，此时第二供电电路12的输出电压大于该固定电压值，即第二供电电路12的输出电压大于第一供电电路11的输出电压，此时，第一供电电路11断开，辅助绕组31通过第二供电电路12对芯片20供电，显然，由于第一供电电路11断开，第一供电电路11中的元器件上的没有电流流过，第一供电电路11中的元器件上的压降为零，从而可以降低第一供电电路11中的元器件上的空载功耗。
实施本发明所示的电路，可以在辅助绕组31的第一端输出的电压变高时，保证第一供电电路11中的元器件上的没有电流流过，第一供电电路11中的元器件上的压降为零，从而可以降低第一供电电路11中的元器件上的空载功耗。
可选的，如图1所示，可以在第一供电电路11的输出端与第二供电电路12的输出端连接第一电容C1，第一电容C1的正极连接第一供电电路11的输出端与第二供电电路12的输出端，第一电容C1的负极接地，第一电容C1用于滤波，可以防止第一供电电路11或第二供电电路12输出到芯片20的电压波动较大，保证输出到芯片20的电压稳定。
实施图1所示的电路，可以在辅助绕组31的第一输出端输出的电压较高时，将第一供电电路11关断，以使第一供电电路11中的元器件上的压降为零，从而降低第一供电电路11中的元器件上的空载功耗。
请参阅图2，图2是在图1的基础上进一步细化得到的。图2是本发明公开的一种变压器电路的具体结构示意图。如图2所示，该变压器电路包括变压器30和辅助绕组电路10，辅助绕组电路10用于为芯片20供电，变压器30包括铁芯34、初级绕组32、次级绕组33以及辅助绕组31，辅助绕组电路10连接变压器30的辅助绕组31，辅助绕组电路10包括第一供电电路11以及第二供电电路12，辅助绕组31包括第一端1、第二端2以及位于第一端1和第二端2之间的抽头3，其中：
辅助绕组31的输入端1连接第一供电电路11的输入端111，辅助绕组31的抽头3连接第二供电电路12输入端121，第一供电电路11的输出端112连接第二供电电路12的输出端122以及芯片20的供电端21辅助绕组31的输出端2接地；第二供电电路12的输入电压小于第一供电电路11的输入电压；
当第二供电电路12的输出电压大于第一供电电路11的输出电压时，第一供电电路11的断开，辅助绕组31通过第二供电电路12对芯片20供电。
可选的，如图2所示，可以在第一供电电路11的输出端与第二供电电路12的输出端连接第一电容C1，第一电容C1的正极连接第一供电电路11的输出端与第二供电电路12的输出端，第一电容C1的负极接地，第一电容C1用于滤波。
可选的，如图2所示，第一供电电路11包括第一电阻R1、第一二极管D1、第一三极管T1、第二二极管D2、第二电阻R2、稳压管ZD以及第二电容C2，其中：
第一三极管T1为NPN型三极管，第一电阻R1的第一端连接辅助绕组31的第一端1，第一电阻R1的第二端连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接第一三极管T1的集电极、第二电阻R2的第一端以及第二电容C2的正极，第一三极管T1的发射极连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极连接芯片20的供电端，第一三极管T1的基极连接第二电阻R2的第二端以及稳压管ZD的负极，稳压管ZD的正极和第二电容C2的负极接地。
可选的，如图2所示，第二供电电路12包括第三二极管D3，第三二极管D3的正极连接辅助绕组31的抽头3，第三二极管D3的负极连接第二二极管D2的负极。
本发明中，如果设置稳压管ZD的稳压值为15V，第一三极管T1和第二二极管D2上的压降总共为1V，则第一供电电路11输出到芯片20的电压为14V。当辅助绕组31的第一端1输出的电压较低(例如，小于14V)时，辅助绕组31通过第一供电电路11为芯片21供电，保证芯片21的供电电压维持在14V左右，此时第二供电电路12的输出端的电压也维持在14V左右，由于第二供电电路12的输入端的电压由辅助绕组31的抽头3(此时抽头3的电压显然小于14V)提供，第三二极管D3的正极电压小于其负极电压，第三二极管D3截止，故第二供电电路12断开。
假设第三二极管D3的压降为0.7V，第一三极管T1和第二二极管D2上的压降总共为1V，稳压管ZD的稳压值为15V。当辅助绕组31的抽头3输出的电压小于14.7V时，由于第一供电电路11输出到芯片20的电压维持在14V，第三二极管D3无法导通，第二供电电路12断开连接，芯片20的供电电压由第一供电电路11提供。当辅助绕组31的抽头3输出的电压大于14.7V时，第二供电电路12输出的电压大于14V，由于第一供电电路11输出到芯片20的电压仍然维持在14V，导致第一供电电路11中的第一三极管T1和第二二极管D2上的压降小于1V，第一三极管T1和第二二极管D2无法导通，第一供电电路11断开连接，芯片20的供电电压由第二供电电路12提供，此时，第一供电电路11中的元器件上的没有电流流过，第一供电电路11中的元器件上的压降为零，从而可以降低第一供电电路11中的元器件上的空载功耗。
实施图2所示的电路，可以在辅助绕组31的第一端1上输出的电压较高时，将第一供电电路11关断，以使第一供电电路11中的第一三极管T1上的压降为零，从而降低第一供电电路11中的元器件上的空载功耗。
请参阅图3，图3是本发明公开的另一种变压器电路结构示意图，如图3所示，该变压器电路包括变压器30，辅助绕组电路10、初级绕组电路40、次级绕组电路50，变压器30包括铁芯34、初级绕组32、次级绕组33以及辅助绕组31，初级绕组电路40连接初级绕组32，次级绕组电路50连接次级绕组33，辅助绕组电路10连接辅助绕组31，初级绕组32、次级绕组33以及辅助绕组31分别缠绕在铁芯34上，辅助绕组31包括第一端1、第二端2以及位于第一端1和第二端2之间的抽头3。
可选的，如图3所示，初级绕组电路40包括脉冲宽度调制PWM控制器41、MOS管Q1、第三电阻R3、第四二极管D4、第三电容C3、第四电容C4以及第四电阻R4，其中：
初级绕组32的第一端4连接第三电容C3的正极、第四电容C4的正极以及第四电阻R4的第一端，第四电容C4的负极接地，第三电容C3的负极以及第四电阻R4的第二端连接第四二极管D4的负极，第四二极管D4的正极连接初级绕组32的第二端5以及MOS管Q1的漏极，MOS管Q1的源极连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端接地，MOS管Q1的栅极连接PWM控制器41的控制端411。
可选的，如图3所示，次级绕组电路50包括第五二极管D5、第六二极管D6、第五电容C5以及第六电容C6，其中：
次级绕组33的第一端6连接第五二极管D5的正极以及第六二极管D6的正极，第五二极管D5的负极以及第六二极管D6的负极连接第五电容C5的正极以及第六电容C6的正极，第五电容C5的负极以及第六电容C6的负极接地，次级绕组33的第二端7接地。
本发明中的变压器电路，可以通过PWM控制器41输出的PWM信号的占空比来控制变压器的初级绕组输入的电压，进而控制变压器的次级绕组输出的电压以及辅组绕组输出的电压。
请参阅图4，图4是本发明公开的一种降低空载功耗的方法流程示意图，该方法应用于图1-图3所示的变压器电路，该降低空载功耗的方法包括如下步骤。
401，当第二供电电路的输出电压大于第一供电电路的输出电压时，第一供电电路断开，第一供电电路停止为芯片供电。
402，辅助绕组通过第二供电电路对芯片供电。
可选的，步骤401可以包括：
当第二供电电路的输出电压大于第一供电电路的输出电压时，第一供电电路内的第一三极管截止，第一供电电路停止为芯片供电。
可选的，步骤402可以包括：
当第一供电电路停止为芯片供电之后，第二供电电路通过辅助绕组的抽头输入电压，抽头输入的电压经过第二供电电路中的二极管输出至芯片。
实施图4所示的方法，当第二供电电路的输出电压大于第一供电电路的输出电压时，第一供电电路断开，第一供电电路停止为芯片供电；辅助绕组通过第三二极管对芯片供电，可以在整个辅助绕组输出的电压变高时保证第一供电电路中的元器件上的没有电流流过，第一供电电路中的元器件上的压降为零，从而可以降低第一供电电路中的元器件上的空载功耗。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种变压器电路，其特征在于，包括变压器、辅助绕组电路，所述变压器包括铁芯、初级绕组、次级绕组以及辅助绕组，所述辅助绕组电路连接所述辅助绕组，所述初级绕组、所述次级绕组以及所述辅助绕组分别缠绕在所述铁芯上，所述辅助绕组电路用于为芯片供电，所述辅助绕组电路包括第一供电电路以及第二供电电路，所述辅助绕组包括第一端、第二端以及位于所述第一端和第二端之间的抽头，其中：
所述辅助绕组的第一端连接所述第一供电电路的输入端，所述辅助绕组的抽头连接所述第二供电电路的输入端，所述第一供电电路的输出端连接所述第二供电电路的输出端以及所述芯片的供电端，所述辅助绕组的第二端接地；所述第二供电电路的输入电压小于所述第一供电电路的输入电压；所述第一供电电路为稳压电路，所述第二供电电路为降压电路；
当所述第二供电电路的输出电压大于所述第一供电电路的输出电压时，所述第一供电电路断开，所述辅助绕组通过所述第二供电电路对所述芯片供电；当所述第二供电电路的输出电压小于所述第一供电电路的输出电压时，所述第二供电电路断开，所述辅助绕组通过所述第一供电电路对所述芯片供电。
2.根据权利要求1所述的变压器电路，其特征在于，所述第一供电电路包括第一电阻、第一二极管、第一三极管、第二二极管、第二电阻、稳压管以及第二电容，其中：
所述第一电阻的第一端连接所述辅助绕组的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接所述第一三极管的集电极、所述第二电阻的第一端以及所述第二电容的正极，所述第一三极管的发射极连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接所述芯片的供电端，所述第一三极管的基极连接所述第二电阻的第二端以及所述稳压管的负极，所述稳压管的正极和所述第二电容的负极接地。
3.根据权利要求1或2所述的变压器电路，其特征在于，所述第二供电电路包括第三二极管，所述第三二极管的正极连接所述辅助绕组的抽头，所述第三二极管的负极连接所述芯片的供电端。
4.根据权利要求1或2所述的变压器电路，其特征在于，所述变压器电路还包括初级绕组电路、次级绕组电路，所述初级绕组电路连接所述初级绕组，所述次级绕组电路连接所述次级绕组；其中：
所述初级绕组电路包括脉冲宽度调制PWM控制器、MOS管、第三电阻、第四二极管、第三电容、第四电容以及第四电阻，其中：
所述初级绕组的第一端连接所述第三电容的正极、所述第四电容的正极以及所述第四电阻的第一端，所述第四电容的负极接地，所述第三电容的负极以及所述第四电阻的第二端连接所述第四二极管的负极，所述第四二极管的正极连接所述初级绕组的第二端以及所述MOS管的漏极，所述MOS管的源极通过所述第三电阻接地，所述MOS管的栅极连接所述PWM控制器的控制端。
5.根据权利要求4所述的变压器电路，其特征在于，所述次级绕组电路包括第五二极管、第六二极管、第五电容以及第六电容，其中：
所述次级绕组的第一端连接所述第五二极管的正极以及所述第六二极管的正极，所述第五二极管的负极以及所述第六二极管的负极连接所述第五电容的正极以及第六电容的正极，所述第五电容的负极以及第六电容的负极接地，所述次级绕组的第二端接地。
6.根据权利要求1所述的变压器电路，其特征在于，所述变压器电路还包括第一电容，所述第一电容的正极连接所述第一供电电路的输出端，所述第一电容的负极接地。
7.一种降低空载功耗的方法，应用于权利要求1-6任一项所述的变压器电路，其特征在于，所述方法包括：
当所述第二供电电路的输出电压大于所述第一供电电路的输出电压时，所述第一供电电路断开，所述第一供电电路停止为所述芯片供电；
所述辅助绕组通过所述第二供电电路对所述芯片供电。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
当所述第二供电电路的输出电压大于所述第一供电电路的输出电压时，所述第一供电电路断开，所述第一供电电路停止为所述芯片供电具体可以为：
当所述第二供电电路的输出电压大于所述第一供电电路的输出电压时，所述第一供电电路内的第一三极管截止，所述第一供电电路停止为所述芯片供电；
所述辅助绕组通过所述第二供电电路对所述芯片供电具体可以为：当所述第一供电电路停止为所述芯片供电之后，所述第二供电电路通过所述辅助绕组的抽头输入电压，所述抽头输入的电压经过所述第二供电电路中的二极管输出至所述芯片。
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