CN107070180A - 开关电源及开关电源中电源芯片的供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关电源及开关电源中电源芯片的供电电路，该供电电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容、运算放大器及第一开关单元；第一电阻的一端通过第二电阻与第一二极管的正极连接；第一二极管的负极通过第一电容接地，还连接电源芯片的供电引脚；第二二极管的负极与第一二极管的负极连接，正极通过输出变压器的辅助绕组接地；第三电阻的第一端分别与第一二极管的正极、运算放大器的反相输入端连接，第二端通过第一开关单元接地；第一开关单元的通断状态由电压反馈引脚的电压决定；运算放大器的同相输入端接基准电压源，输出端连接电源芯片的快速掉电引脚。本发明有效降低了待机功耗。

Description

开关电源及开关电源中电源芯片的供电电路

技术领域

本发明涉及开关电源领域，特别是涉及一种开关电源及开关电源中电源芯片的供电电路。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般包括滤波模块、整流模块、电源芯片、电源芯片的供电电路、开关输出模块以及反馈模块，开关输出模块中主要包含输出变压器和开关单元，电源芯片通过控制开关输出模块中开关单元的开通和关断的时间比率，来实现稳压输出。开关电源凭借其效率高、体积小、重量轻、精度高的优势得到快速地普及和广泛地应用。但随着功率半导体电子器件的高速发展，电源理论研究的不断深入，以及各种拓扑在各类产品上的应用日益成熟，很多用户对于开关电源提出了更高的要求，低待机功耗便是其中一项重要的指标，但在传统的开关电源中，电源芯片的快速掉电引脚和供电引脚分别接取样电阻，导致功率损耗较高，已经不能满足用户需求。

发明内容

本发明提供一种开关电源中电源芯片的供电电路，能实现电源芯片的供电引脚和快速掉电引脚共用取样电阻，从而有效降低待机功耗。

为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种开关电源中电源芯片的供电电路，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容、运算放大器以及第一开关单元；

所述第一电阻的第一端为电压输入端，用于连接开关电源中整流模块的输入端，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻与所述第一二极管的正极连接；

所述第一二极管的负极通过所述第一电容接地，所述第一二极管的负极还用于连接所述开关电源中电源芯片的供电引脚；所述第二二极管的负极与所述第一二极管的负极连接，所述第二二极管的正极用于通过所述开关电源中输出变压器的辅助绕组接地；

所述第三电阻的第一端分别与所述第一二极管的正极、所述运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻的第二端通过所述第一开关单元接地；所述第一开关单元连接所述电源芯片的电压反馈引脚，且所述第一开关单元的通断状态由所述电压反馈引脚的电压决定；

所述运算放大器的同相输入端接基准电压源，输出端用于连接所述电源芯片的快速掉电引脚。

本发明实施例还提供一种开关电源，包括依次连接的滤波模块、整流模块、开关输出模块、反馈模块，以及分别与所述开关输出模块和所述反馈模块连接的电源芯片；所述开关输出模块包括输出变压器和控制所述输出变压器初级绕组接通的第二开关单元，所述电源芯片控制所述第二开关单元开通和关断的时间比率；还包括上述的开关电源中电源芯片的供电电路，所述滤波模块的输出端通过所述供电电路与所述电源芯片连接。

基于本发明实施例的上述方案，在电源芯片启动前，电源芯片的电压反馈引脚为低电平，此时第一开关单元不导通，开关电源中前端输送的电压通过第一电阻、第二电阻以及第一二极管给第一电容充电，此时实现给电源芯片的供电引脚电解充电，使电源芯片快速启动。而在电源芯片开始工作后，电源芯片电压反馈引脚的电压升高，使得第一开关单元导通，将第三电阻接地，此时第一二极管截止，开关电源前端输送的电压将通过第一电阻、第二电阻及运算放大器后给电源芯片快速掉电引脚做取样。由此可见，本发明实施例的上述方案实现了电源芯片的供电引脚和快速掉电引脚共用取样电阻，极大地降低了待机功耗。

附图说明

图1为本发明实施例中开关电源的结构示意图；

图2为本发明实施例开关电源中电源芯片的供电电路的一个结构示意图；

图3为本发明实施例开关电源中电源芯片的供电电路的另一结构示意图；

图4为本发明实施例中开关电源的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当理解的是，尽管在下文中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

本发明实施例中提供一种开关电源中电源芯片的供电电路，图1是该供电电路的所处的硬件环境示意图，亦即开关电源的结构示意图。参照图1所示，该开关电源包括依次连接的滤波模块100、整流模块200、开关输出模块300、反馈模块400，以及分别与开关输出模块300和反馈模块400连接的电源芯片500。其中，滤波模块100用于对输入的交流电压进行滤波处理，整流模块200用于将滤波模块100输出的交流电压转换为直流电压输出。开关输出模块300用于输出稳定地直流电压，其主要包括输出变压器T1和第二开关单元30，该第二开关单元30可以控制输出变压器T1初级绕组接通。电源芯片500可以是LD7537R、LD7537T等控制芯片。开关电源还包括供电电路600，滤波模块200的输出端通过供电电路600与电源芯片500连接，电源芯片500输出电压控制第二开关单元30的通断，并且通过控制第二开关单元30开通和关断的时间比率，维持开关输出模块300稳定的输出电压。反馈模块400用于将开关输出模块300输出的电压反馈到电源芯片500的电压反馈引脚，使得电源芯片500能够实现调节输出的作用。

电源芯片500配置有快速掉电功能，即设置一个电压阈值，当电源芯片500的快速掉电引脚BNO的电压小于电压阈值时，则禁止电源芯片500的电压输出引脚输出，以达到保护电路的目的。

参照图2所示，且一并参照图1，本发明实施例提供的电源芯片500的供电电路600包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、运算放大器U1以及第一开关单元60。

其中，第一电阻R1的一端为电压输入端，用于连接开关电源中整流模块200的输入端(亦即滤波模块100的输出端)，第一电阻R1的第二端通过第二电阻R2与第一二极管D1的正极连接。第一二极管D1的负极通过第一电容C1接地，第一二极管C1的负极还用于连接开关电源中电源芯片500的供电引脚VCC。第二二极管D2的负极与第一二极管D1的负极连接，第二二极管D2的正极用于通过开关输出模块300中输出变压器T1的辅助绕组L1接地。

第三电阻R3的第一端分别与第一二极管D1的正极、运算放大器U1的反相输入端连接，第三电阻R3的第二端通过第一开关单元60接地。第一开关单元60电源芯片500的电压反馈引脚COMP，且第一开关单元60的通断状态由电压反馈引脚COMP的电压决定。运算放大器U1的同相输入端接基准电压源，参照图2所示，该基准电压源可以为3V，运算放大器U1的输出端用于连接电源芯片50的快速掉电引脚BNO。

通过本实施例中提供的供电电路600，使得电源芯片500的供电引脚VCC和快速掉电引脚BNO可以共用取样电阻。具体的，在电源芯片500启动前，电压反馈引脚COMP脚为低电平，第一开关单元60不导通，开关电源中前端输送的电压(即滤波模块100的输出电压或整流模块200的输入电压)通过第一电阻R1、第二电阻R2以及第一二极管D1给第一电容C1充电，此时实现给电源芯片500的供电引脚VCC电解充电，使电源芯片500快速启动。当电源芯片500开始工作后，电源芯片500的电压反馈引脚COMP的电压升高，第一开关单元60导通，将第三电阻R3接地，此时第一二极管D1截止，开关电源前端输送的电压将通过第一电阻R1、第二电阻R2及运算放大器U1后给电源芯片500的快速掉电引脚BNO做取样。由此可见，本实施例中的供电电路600实现了电源芯片500的供电引脚VCC和快速掉电引脚BNO共用取样电阻，极大地降低了待机功耗。

在一种可选的实施方式中，参照图3所示，第一开关单元60包括第一开关管Q1和第二电容C2，该第一开关管Q1可以是MOS管、双极型晶体管等等，在本实施例中，第一开关管Q1为PMOS管。第一开关管Q1的源极接地，漏极与第三电阻R3的第二端连接，栅极与电源芯片500的电压反馈引脚COMP连接，且漏极与源极之间并接第二电容C2。在电源芯片500启动前，电压反馈引脚COMP脚为低电平，第一开关管Q1为截止状态，经滤波模块100处理后的电压将给电源芯片500的供电引脚VCC电解充电，使电源芯片500快速启动。当电源芯片500开始工作后，电源芯片500的电压反馈引脚COMP的电压升高，第一开关管Q1栅极和源极之间的电压大于第一开关管Q1的开启电压，故第一开关管Q1变为导通状态。

本实施例中的第一电容C1具有较大的容量，较佳的，第一电容C1可采用电解电容。由于电解电容具有极性，因此在使用时应注意连接方式，本实施例中第一电容C1的正极应与第一二极管D1的负极连接，第一电容C1得负极接地。

图4为本发明实施中一种开关电源的电路示意图。如图4所示，在一种可选的实施方式中，整流模块200为整流桥，其内部主要是由四个二极管组成的桥路来实现把输入的交流电压转化为输出的直流电压。

如图4所示，且一并参照图1，在一种可选的实施方式中，滤波模块100为EMI滤波器。EMI滤波器是一种由电感和电容组成的低通滤波器，它能让低频的有用信号顺利通过，而对高频干扰有抑制作用。

仍参照图4，且一并参照图1至图3，第二开关单元30包括第二开关管Q2，开关输出模块300还包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8，第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7，第三二极管D3、第四二极管D4。

其中，第三电容D3的第一端与整流桥的正极输出端连接，第二端与整流桥的负极输出端连接。第三二极管D3的正极连接输出变压器T1初级绕组的第一端和第二开关管Q2的漏极，负极分别与第五电阻R5、第四电容C4的第一端连接。第五电阻R5和第四电容C4的第二端分别与整流桥的正极输出端、输出变压器T1初级绕组的第二端连接。

第六电容C6的第一端连接第七电容C7的第一端、第四二极管D4的负极，还依次通过第五电容C5、第六电阻R6与输出变压器T1次级绕组的第一端连接；第六电容C6的第二端接地，且连接输出变压器T1次级绕组的第二端和第七电容C7的第二端。第四电阻R4的第一端与电源芯片500的电压输出引脚OUT连接，第二端连接所述第二开关管D2的栅极，且第四电阻R4的第二端通过第七电阻R7接地。第八电阻R8的第一端分别连接电源芯片500的电流检测引脚CS、第二开关管D2的源极，第八电阻R8的第二端接地。

可选的，第二开关管Q2可以是MOS管、双极型晶体管等器件，本实施例中选用NMOS管。由图4可知，当电源芯片500的电压输出引OUT输出足够的驱动电压时，就能使得第二开关管Q2变为导通状态，故电源芯片500通过控制电压输出引脚OUT的电压就能实现第二开关管Q2的通断控制，并且通过控制第二开关管开通和关断的时间比率，维持输出变压器T1稳定的输出。

反馈电路400的结构也可参照图4所示，主要包含光电耦合器40，电源芯片500的电压反馈引脚COMP连接光电耦合器40可以关闭控制回路，并能实现调节效果。

在一种可选的实施方式中，参照图4所示，开关输出模块300中的第六电容C6为大容量电容，较佳地，第六电容C6可采用电解电容，在使用时应注意极性，第六电容C6的正极应与与第四二极管D4的负极连接，第六电容C6的负极接地。

本领域技术人员还可以在图4示出的电路结构之基础上对其中部分器件作替换或变更，亦可增加其他的器件来进一步优化开关电源，此处不再举例说明。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种开关电源中电源芯片的供电电路，其特征在于，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容、运算放大器以及第一开关单元；

所述第一电阻的第一端为电压输入端，用于连接开关电源中整流模块的输入端，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻与所述第一二极管的正极连接；

所述第一二极管的负极通过所述第一电容接地，所述第一二极管的负极还用于连接所述开关电源中电源芯片的供电引脚；所述第二二极管的负极与所述第一二极管的负极连接，所述第二二极管的正极用于通过所述开关电源中输出变压器的辅助绕组接地；

所述第三电阻的第一端分别与所述第一二极管的正极、所述运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻的第二端通过所述第一开关单元接地；所述第一开关单元连接所述电源芯片的电压反馈引脚，且所述第一开关单元的通断状态由所述电压反馈引脚的电压决定；

所述运算放大器的同相输入端接基准电压源，输出端用于连接所述电源芯片的快速掉电引脚。

2.根据权利要求1所述的开关电源中电源芯片的供电电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关管和第二电容；所述第一开关管的源极接地，漏极与所述第三电阻的第二端连接，栅极与所述电源芯片的电压反馈引脚连接，且漏极与源极之间并接所述第二电容。

3.根据权利要求2所述的开关电源中电源芯片的供电电路，其特征在于，所述第一开关管为PMOS管。

4.根据权利要求1所述的开关电源中电源芯片的供电电路，其特征在于，所述第一电容为电解电容，所述第一电容的正极与所述第一二极管的负极连接，所述第一电容的负极接地。

5.一种开关电源，包括依次连接的滤波模块、整流模块、开关输出模块、反馈模块，以及分别与所述开关输出模块和所述反馈模块连接的电源芯片；所述开关输出模块包括输出变压器和控制所述输出变压器初级绕组接通的第二开关单元，所述电源芯片控制所述第二开关单元开通和关断的时间比率，其特征在于，还包括权利要求1至4中任一项所述的开关电源中电源芯片的供电电路，所述滤波模块的输出端通过所述供电电路与所述电源芯片连接。

6.根据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述整流模块为整流桥。

7.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于，所述第二开关单元包括第二开关管，所述开关输出模块还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻，第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容，第三二极管、第四二极管；

所述第三电容的第一端与所述整流桥的正极输出端连接，第二端与所述整流桥的负极输出端连接；

所述第三二极管的正极连接所述输出变压器初级绕组的第一端和所述第二开关管的漏极，负极分别与所述第五电阻、所述第四电容的第一端连接；所述第五电阻和所述第四电容的第二端分别与所述整流桥的正极输出端、所述输出变压器初级绕组的第二端连接；

所述第六电容的第一端连接所述第七电容的第一端、所述第四二极管的负极，还依次通过所述第五电容、所述第六电阻与所述输出变压器次级绕组的第一端连接；所述第六电容的第二端接地，且连接所述输出变压器次级绕组的第二端和所述第七电容的第二端；

所述第四电阻的第一端与所述电源芯片的电压输出引脚连接，第二端连接所述第二开关管的栅极，且所述第四电阻的第二端通过所述第七电阻接地；

所述第八电阻的第一端分别连接所述电源芯片的电流检测引脚、所述第二开关管的源极，所述第八电阻的第二端接地。

8.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述滤波模块为EMI滤波器。

9.根据权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述第六电容为电解电容，所述第六电容的正极与所述第四二极管的负极连接，所述第六电容的负极接地。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述第二开关管为NMOS管。