CN107332435B - 一种脉冲宽度调制芯片的供电电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲宽度调制芯片的供电电路及开关电源，其中，供电电路通过变压器输出交流电压至第一启动模块和第二启动模块；当脉冲宽度调制芯片正常工作时，脉冲宽度调制芯片输出第一控制信号至第一启动模块以使第一启动模块停止工作，第二启动模块将交流电压转换为供电电压输出至脉冲宽度调制芯片；当脉冲宽度调制芯片未启动时，脉冲宽度调制芯片输出第二控制信号至第一启动模块以使第一启动模块工作，第一启动模块将交流电压转换为供电电压输出至脉冲宽度调制芯片以启动脉冲宽度调制芯片。避免了在低温下无法正常启动脉冲宽度调制芯片的情况，保证了脉冲宽度调制芯片无论在任何环境下都能够正常启动，性能稳定。

Description

一种脉冲宽度调制芯片的供电电路及开关电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种脉冲宽度调制芯片的供电电路及开关电源。

背景技术

目前所有的开关电源中都需要一个供电电路来给控制电源的脉冲宽度调制芯片进行供电，现有产品是在变压器的初级侧增加一个绕组即辅助绕组，通过整流电路给到芯片脉冲宽度调制芯片的供电端供电，然后再开启整个开关电源的电路。但根据市场反馈，经常会出现低温开不了机的现象，造成客户投诉甚至退货。经过分析发现，原因是由于供电电路中的储能电容(电解电容)在低温时容值变低，导致其两端的电压不能达到脉冲宽度调制芯片的启动电压，从而造成开关电源无法启动。而且，也不能把电解电容换成容量大的，那样会导致开关电源在正常工作时启动慢。

综上，在现有技术中，由于电解电容在低温时容量变小的特性，使得开关电源在低温时无法启动，导致产品性能不稳定。

发明内容

本发明实施例提供了一种脉冲宽度调制芯片的供电电路及开关电源，旨在解决现有技术中由于电解电容在低温时容量变小的特性，使得开关电源在低温时无法启动，导致产品性能不稳定的问题。

本发明实施例第一方面提供了一种脉冲宽度调制芯片的供电电路，包括第一启动模块和第二启动模块。

第一启动模块的输入端与第二启动模块的输入端共接于变压器，第一启动模块的输出端与第二启动模块的输出端共接于脉冲宽度调制芯片的供电端，第一启动模块的受控端与脉冲宽度调制芯片的输出端连接。

变压器输出交流电压至第一启动模块和第二启动模块；当脉冲宽度调制芯片正常工作时，脉冲宽度调制芯片输出第一控制信号至第一启动模块以使第一启动模块停止工作，第二启动模块将交流电压转换为供电电压输出至脉冲宽度调制芯片；当脉冲宽度调制芯片未启动时，脉冲宽度调制芯片输出第二控制信号至第一启动模块以使第一启动模块工作，第一启动模块将交流电压转换为供电电压输出至脉冲宽度调制芯片以启动脉冲宽度调制芯片。

在一个实施例中，第一启动模块包括第一整流滤波单元和开关控制单元。

第一整流滤波单元的输入端作为第一启动模块的输入端接变压器初级侧的辅助绕组的同名端，第一整流滤波单元的输出端与开关控制单元的输入端连接，开关控制单元的受控端为第一启动模块的受控端，开关控制单元的输出端为第一启动模块的输出端。

第一整流滤波单元对交流电压进行降压和整流处理得到直流电压，开关控制单元在第一控制信号和第二控制信号的控制下实现导通和断开。

在一个实施例中，第一整流滤波单元包括电容C7、电容C8、电阻R34、第七二极管、第九二极管和第八稳压管。

电容C7的第一端和电阻R34的第一端共接形成第一整流滤波单元的输入端，电容C7的第二端与电阻R34的第二端和第七二极管的阳极共接，第七二极管的阴极与电容C8的第一端、第九二极管的阴极和第八稳压管的阴极共接形成第一整流滤波单元的输出端，电容C8的第二端与第九二极管的阳极和第八稳压管的阳极共接于地。

在一个实施例中，开关控制单元包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、第二开关管和第三开关管。

第三开关管的发射极为开关控制单元的输入端，第三开关管的集电极接电阻R31的第一端，第三开关管的基极与电阻R32的第一端和第二开关管的发射极共接，第二开关管的基极接电阻R33的第一端，第二开关管的集电极接地，电阻R31的第二端与电阻R32的第二端共接形成开关控制单元的输出端，电阻R33的第二端为开关控制单元的受控端。

在一个实施例中，第二启动模块包括第二整流滤波单元和储能单元。

第二整流滤波单元的第一输入端作为第二启动模块的输入端接变压器初级侧的辅助绕组的同名端，第二整流滤波单元的输出端与储能单元的第一端共接形成第二启动模块的输出端，变压器初级侧的辅助绕组的异名端与第二整流滤波单元的第二输入端、储能单元的第二端和脉冲宽度调制芯片的接地端共接于地。

在一个实施例中，第二整流滤波单元包括第十极管、电阻R35和电容C12。

第十极管的阳极为第二整流滤波单元的第一输入端，第十极管的阴极接电阻R35的第一端，电阻R35的第二端与电容C12的第一端共接形成第二整流滤波单元的输出端，电容C12的第二端为第二整流滤波单元的第二输入端。

在一个实施例中，储能单元包括电解电容C11；电解电容C11的第一端和第二端分别为储能单元的的第一端和第二端。

本发明实施例第二方面提供了一种开关电源，包括如上所述的供电电路，还包括与供电电路连接的脉冲宽度调制芯片和与脉冲宽度调制芯片连接的交直流转换电路。

在一个实施例中，交直流转换电路包括电压转换模块、电流反馈模块、开关模块和电压反馈模块。

电压转换模块分别与电流反馈模块、开关模块和电压反馈模块连接，电流反馈模块、开关模块和电压反馈模块分别与脉冲宽度调制芯片连接。

电压转换模块接入交流电经过处理后输出直流电，电压转换模块输出反馈电流经过电流反馈模块给脉冲宽度调制芯片提供启动电流，电压转换模块输出反馈电压经过电压反馈模块至脉冲宽度调制芯片，脉冲宽度调制芯片根据反馈电压输出不同占空比的脉冲信号至开关模块，开关模块根据脉冲信号控制电压转换模块输出电压稳定的直流电。

在一个实施例中，电压转换模块包括变压器。

变压器包括设在初级侧的初级绕组和辅助绕组以及设在次级侧的次级线圈。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过变压器输出交流电压至第一启动模块和第二启动模块；当脉冲宽度调制芯片正常工作时，脉冲宽度调制芯片输出第一控制信号至第一启动模块以使第一启动模块停止工作，第二启动模块将交流电压转换为供电电压输出至脉冲宽度调制芯片；当脉冲宽度调制芯片未启动时，脉冲宽度调制芯片输出第二控制信号至第一启动模块以使第一启动模块工作，第一启动模块将交流电压转换为供电电压输出至脉冲宽度调制芯片以启动脉冲宽度调制芯片。避免了在低温下无法正常启动脉冲宽度调制芯片的情况，保证了脉冲宽度调制芯片无论在任何环境下都能够正常启动，性能稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例提供的脉冲宽度调制芯片的供电电路的模块结构示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的脉冲宽度调制芯片的供电电路的电路结构示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的开关电源的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，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，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：

实施例1：

图1示出了本发明实施例1所提供的一种脉冲宽度调制芯片的供电电路100的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例1相关的部分，详述如下：

如图1所示，本发明实施例1所提供的一种脉冲宽度调制芯片的供电电路100，包括第一启动模块110和第二启动模块120。

第一启动模块110的输入端与第二启动模块120的输入端共接于变压器T1，第一启动模块110的输出端与第二启动模块120的输出端共接于脉冲宽度调制芯片U1的供电端VCC，第一启动模块110的受控端与脉冲宽度调制芯片U1的输出端OUT连接，

变压器T1输出交流电压至第一启动模块110和第二启动模块120；当脉冲宽度调制芯片U1正常工作时，脉冲宽度调制芯片U1输出第一控制信号至第一启动模块110以使第一启动模块110停止工作，第二启动模块120将交流电压转换为供电电压输出至脉冲宽度调制芯片U1；当脉冲宽度调制芯片U1未启动时，脉冲宽度调制芯片U1输出第二控制信号至第一启动模块110以使第一启动模块110工作，第一启动模块110将交流电压转换为供电电压输出至脉冲宽度调制芯片U1以启动脉冲宽度调制芯片U1。

本发明实施例适用于任意型号的脉冲宽度调制芯片U1，通过脉冲宽度调制芯片U1在不同工作状态下输出不同的控制信号，以实现在第一启动模块110和第二启动模块120之间的转换，从而避免了第二启动模块120在低温下无法正常启动脉冲宽度调制芯片U1的情况，保证了脉冲宽度调制芯片U1无论在任何环境下都能够正常启动。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，图1中的第一启动模块110包括第一整流滤波单元111和开关控制单元112。

第一整流滤波单元111的输入端作为第一启动模块110的输入端接变压器T1初级侧的辅助绕组的同名端，第一整流滤波单元111的输出端与开关控制单元112的输入端连接，开关控制单元112的受控端为第一启动模块110的受控端，开关控制单元112的输出端为第一启动模块110的输出端。

第一整流滤波单元111对交流电压进行降压和整流处理得到直流电压，开关控制单元112在第一控制信号和第二控制信号的控制下实现导通和断开。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，第一整流滤波单元111包括电容C7、电容C8、电阻R34、第七二极管D7、第九二极管D9和第八稳压管D8。

电容C7的第一端和电阻R34的第一端共接形成第一整流滤波单元111的输入端，电容C7的第二端与电阻R34的第二端和第七二极管D7的阳极共接，第七二极管D7的阴极与电容C8的第一端、第九二极管D9的阴极和第八稳压管D8的阴极共接形成第一整流滤波单元111的输出端，电容C8的第二端与第九二极管D9的阳极和第八稳压管D8的阳极共接于地。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，开关控制单元112包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、第二开关管Q2和第三开关管Q3。

第三开关管Q3的发射极为开关控制单元112的输入端，第三开关管Q3的集电极接电阻R31的第一端，第三开关管Q3的基极与电阻R32的第一端和第二开关管Q2的发射极共接，第二开关管Q2的基极接电阻R33的第一端，第二开关管Q2的集电极接地，电阻R31的第二端与电阻R32的第二端共接形成开关控制单元112的输出端，电阻R33的第二端为开关控制单元112的受控端。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，图1中的第二启动模块120包括第二整流滤波单元121和储能单元122。

第二整流滤波单元121的第一输入端作为第二启动模块120的输入端接变压器T1初级侧的辅助绕组的同名端，第二整流滤波单元121的输出端与储能单元122的第一端共接形成第二启动模块120的输出端，变压器T1初级侧的辅助绕组的异名端与第二整流滤波单元121的第二输入端、储能单元122的第二端和脉冲宽度调制芯片U1的接地端GND共接于地。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，第二整流滤波单元121包括第十极管D10、电阻R35和电容C12。

第十极管D10的阳极为第二整流滤波单元121的第一输入端，第十极管D10的阴极接电阻R35的第一端，电阻R35的第二端与电容C12的第一端共接形成第二整流滤波单元121的输出端，电容C12的第二端为第二整流滤波单元121的第二输入端。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，储能单元122包括电解电容C11；电解电容C11的第一端和第二端分别为储能单元122的的第一端和第二端。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，脉冲宽度调制芯片U1的过温保护端PT接电阻R36的第一端，脉冲宽度调制芯片U1的反馈端FB接电容C9的第一端，脉冲宽度调制芯片U1的片选端CS接电容C10的第一端，电阻R36的第二端、电容C9的第二端与电容C10的第二端共接于地。

在一个实施例中，脉冲宽度调制芯片U1的型号为PF6202A。脉冲宽度调制芯片U1的过温保护端PT、反馈端FB、片选端CS、接地端GND、输出端OUT和供电端VCC分别为第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚。

在本发明实施例中，电解电容C11选择容量大的电容。

当脉冲宽度调制芯片U1正常工作时，变压器T1的辅助绕组通过第十二极管D10给脉冲宽度调制芯片U1的供电端VCC供电，供电电压等于电解电容C11两端的储能电压。此时，脉冲宽度调制芯片U1的输出端OUT输出高电平，经过电阻R33至第二开关管Q2，第二开关管Q2和第三开关管Q3截止，第一启动模块110为断开状态。

当出现异常情况时，例如，在低温环境下。在脉冲宽度调制芯片U1未工作时，脉冲宽度调制芯片U1的输出端OUT输出低电平，经过电阻R33至第二开关管Q2，第二开关管Q2和第三开关管Q3导通，第一启动模块110为导通状态，变压器T1的辅助绕组通过电容C7和电阻R34降压后再经过第七二极管D7整流，然后经第八稳压管D8稳压后通过第三开关管Q3给脉冲宽度调制芯片U1的供电端VCC供电，脉冲宽度调制芯片U1启动。

脉冲宽度调制芯片U1启动后，脉冲宽度调制芯片U1的输出端OUT输出高电平，第二开关管Q2和第三开关管Q3截止，第一启动模块110停止工作，此时，电解电容C11已经充满电，第二启动模块120可以正常为脉冲宽度调制芯片U1供电。

实施例2：

图3示出了本发明实施例2所提供的一种开关电源的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例2相关的部分，详述如下：

如图3所示，本发明实施例2所提供的一种开关电源，包括如实施例1中所述的供电电路100，还包括与供电电路100连接的脉冲宽度调制芯片U1和与脉冲宽度调制芯片U1连接的交直流转换电路200。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，交直流转换电路200包括电压转换模块210、电流反馈模块220、开关模块230和电压反馈模块240。

电压转换模块210分别与电流反馈模块220、开关模块230和电压反馈模块240连接，电流反馈模块220、开关模块230和电压反馈模块240分别与脉冲宽度调制芯片U1连接。

电压转换模块210接入交流电经过处理后输出直流电，电压转换模块210输出反馈电流经过电流反馈模块220给脉冲宽度调制芯片U1提供启动电流，电压转换模块210输出反馈电压经过电压反馈模块240至脉冲宽度调制芯片U1，脉冲宽度调制芯片U1根据反馈电压输出不同占空比的脉冲信号至开关模块230，开关模块230根据脉冲信号控制电压转换模块210输出电压稳定的直流电。

在一个实施例中，电流反馈模块220的输出端接脉冲宽度调制芯片U1的电流端HV。电压反馈模块240的输出端接脉冲宽度调制芯片U1的反馈端FB。开关模块230的输入端接脉冲宽度调制芯片U1的输出端OUT。

在一个实施例中，脉冲宽度调制芯片U1的型号为PF6202A。脉冲宽度调制芯片U1的电流端HV和反馈端FB分别为第八引脚和第二引脚。

在一个实施例中，电压转换模块包括变压器T1。

变压器T1包括设在初级侧的初级绕组和辅助绕组以及设在次级侧的次级线圈。

本发明实施例可应用于所有拓扑结构的开关电源，例如反激开关电源、正激开关电源、LLC开关电源，推挽开关电源等。

需要说明的是，本发明说明书和附图中标号相同的端口或引脚即为连通。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种脉冲宽度调制芯片的供电电路，其特征在于，包括第一启动模块和第二启动模块；

所述第一启动模块的输入端与所述第二启动模块的输入端共接于变压器，所述第一启动模块的输出端与所述第二启动模块的输出端共接于脉冲宽度调制芯片的供电端，所述第一启动模块的受控端与所述脉冲宽度调制芯片的输出端连接；

所述变压器输出交流电压至所述第一启动模块和所述第二启动模块；当所述脉冲宽度调制芯片正常工作时，所述脉冲宽度调制芯片输出第一控制信号至所述第一启动模块以使所述第一启动模块停止工作，所述第二启动模块将所述交流电压转换为供电电压输出至所述脉冲宽度调制芯片；当所述脉冲宽度调制芯片未启动时，所述脉冲宽度调制芯片输出第二控制信号至所述第一启动模块以使所述第一启动模块工作，所述第一启动模块将所述交流电压转换为供电电压输出至所述脉冲宽度调制芯片以启动所述脉冲宽度调制芯片；

所述第一启动模块包括第一整流滤波单元和开关控制单元；

所述第一整流滤波单元的输入端作为所述第一启动模块的输入端接所述变压器初级侧的辅助绕组的同名端，所述第一整流滤波单元的输出端与所述开关控制单元的输入端连接，所述开关控制单元的受控端为所述第一启动模块的受控端，所述开关控制单元的输出端为所述第一启动模块的输出端；

所述第一整流滤波单元对所述交流电压进行降压和整流处理得到直流电压，所述开关控制单元在所述第一控制信号和第二控制信号的控制下实现导通和断开；

所述第二启动模块包括第二整流滤波单元和储能单元；

所述第二整流滤波单元的第一输入端作为所述第二启动模块的输入端接所述变压器初级侧的辅助绕组的同名端，所述第二整流滤波单元的输出端与所述储能单元的第一端共接形成所述第二启动模块的输出端，所述变压器初级侧的辅助绕组的异名端与所述第二整流滤波单元的第二输入端、所述储能单元的第二端和所述脉冲宽度调制芯片的接地端共接于地。

2.如权利要求1所述的脉冲宽度调制芯片的供电电路，其特征在于，所述第一整流滤波单元包括电容C7、电容C8、电阻R34、第七二极管、第九二极管和第八稳压管；

所述电容C7的第一端和所述电阻R34的第一端共接形成所述第一整流滤波单元的输入端，所述电容C7的第二端与所述电阻R34的第二端和所述第七二极管的阳极共接，所述第七二极管的阴极与所述电容C8的第一端、所述第九二极管的阴极和所述第八稳压管的阴极共接形成所述第一整流滤波单元的输出端，所述电容C8的第二端与所述第九二极管的阳极和所述第八稳压管的阳极共接于地。

3.如权利要求1所述的脉冲宽度调制芯片的供电电路，其特征在于，所述开关控制单元包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、第二开关管和第三开关管；

所述第三开关管的发射极为所述开关控制单元的输入端，所述第三开关管的集电极接所述电阻R31的第一端，所述第三开关管的基极与所述电阻R32的第一端和所述第二开关管的发射极共接，所述第二开关管的基极接所述电阻R33的第一端，所述第二开关管的集电极接地，所述电阻R31的第二端与所述电阻R32的第二端共接形成所述开关控制单元的输出端，所述电阻R33的第二端为所述开关控制单元的受控端。

4.如权利要求1所述的脉冲宽度调制芯片的供电电路，其特征在于，所述第二整流滤波单元包括第十二极管、电阻R35和电容C12；

所述第十二极管的阳极为所述第二整流滤波单元的第一输入端，所述第十二极管的阴极接所述电阻R35的第一端，所述电阻R35的第二端与所述电容C12的第一端共接形成所述第二整流滤波单元的输出端，所述电容C12的第二端为所述第二整流滤波单元的第二输入端。

5.如权利要求1所述的脉冲宽度调制芯片的供电电路，其特征在于，所述储能单元包括电解电容C11；所述电解电容C11的第一端和第二端分别为所述储能单元的的第一端和第二端。

6.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的供电电路，还包括与所述供电电路连接的所述脉冲宽度调制芯片和与所述脉冲宽度调制芯片连接的交直流转换电路。

7.如权利要求6所述的开关电源，其特征在于，所述交直流转换电路包括电压转换模块、电流反馈模块、开关模块和电压反馈模块；

所述电压转换模块分别与所述电流反馈模块、所述开关模块和所述电压反馈模块连接，所述电流反馈模块、所述开关模块和所述电压反馈模块分别与所述脉冲宽度调制芯片连接；

所述电压转换模块接入交流电经过处理后输出直流电，所述电压转换模块输出反馈电流经过所述电流反馈模块给所述脉冲宽度调制芯片提供启动电流，所述电压转换模块输出反馈电压经过所述电压反馈模块至所述脉冲宽度调制芯片，所述脉冲宽度调制芯片根据所述反馈电压输出不同占空比的脉冲信号至所述开关模块，所述开关模块根据所述脉冲信号控制所述电压转换模块输出电压稳定的所述直流电。

8.如权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述电压转换模块包括所述变压器；

所述变压器包括设在初级侧的初级绕组和辅助绕组以及设在次级侧的次级线圈。