CN107359785B - 一种开关电源及其启动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开关电源及其启动电路，通过控制单元控制执行单元实现输入电源及开关电源的控制芯片的供电端之间的连接，以使输入电源能够为控制芯片供电；然后通过稳压单元在控制芯片的供电端的电压达到预设值时，将控制芯片的供电端的电压稳定在预设值；并且，控制芯片的供电端的电压达到大于等于控制芯片的启动电压的预设值之后，控制芯片即可启动，此时再通过控制单元控制执行单元断开输入电源与控制芯片的供电端之间的连接，使得启动电路在开关电源在稳态过程中并不产生功耗。另外，由于稳态过程中无功耗，使得执行单元内的阻值可取小，从而相比现有技术能够缩短启动时间。

Description

一种开关电源及其启动电路

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，特别涉及一种开关电源及其启动电路。

背景技术

电源有如人体的心脏，是所有电设备的动力；其中，开关电源凭借其效率高、可靠性高、体积小等优点而广泛应用于工业领域。开关电源的核心是功率变换电路，而功率变换电路是由控制芯片来控制其开通和关断的，因此设计出可靠的启动电路给控制芯片供电就尤为重要。

参见图1，目前常用的开关电源的启动电路是通过电阻充电给控制芯片供电的，再由控制芯片发出PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)波控制功率变换电路工作。

但是，图1所示的启动电路，当控制芯片启动之后，各个电阻上将会产生能耗，为了降低这种能耗，各个电阻的阻值之和尽量选大，而这又将会带来启动时间长的问题。

发明内容

本发明提供一种开关电源及其启动电路，以解决现有技术中存在能耗且启动时间长的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种开关电源的启动电路，包括：

执行单元，用于连接输入电源及开关电源的控制芯片的供电端；

稳压单元，用于在所述控制芯片的供电端的电压达到预设值时，将所述控制芯片的供电端的电压稳定在所述预设值；所述预设值大于等于所述控制芯片的启动电压；

控制单元，用于控制所述执行单元实现所述输入电源与所述控制芯片的供电端之间的连接；并在所述控制芯片的供电端的电压达到所述预设值之后，控制所述执行单元断开所述输入电源与所述控制芯片的供电端之间的连接。

优选的，所述控制单元包括：第一电阻和第一电容，其中：

所述第一电阻的一端与所述输入电源相连；

所述第一电阻的另一端与所述第一电容的一端相连；

所述第一电容的另一端为所述控制单元的输出端。

优选的，所述执行单元包括：第二电阻和第一开关管，其中：

所述第二电阻的一端与所述输入电源相连；

所述第二电阻的另一端与所述第一开关管的输入端相连；

所述第一开关管的输出端用于连接所述控制芯片的供电端；

所述第一开关管的控制端与所述控制单元的输出端相连。

优选的，所述第一开关管为三极管或者晶闸管。

优选的，所述控制单元与所述执行单元的个数均为N，且各个执行单元依次串联于所述输入电源与所述控制芯片的供电端之间；N为大于1的正整数。

优选的，所述执行单元还包括：第三电阻，所述第三电阻的一端与所述输入电源相连，所述第三电阻的另一端与所述第一开关管的输出端相连。

优选的，所述稳压单元包括：稳压二极管及第二电容，其中：

所述稳压二极管的负极与所述第二电容的一端均与所述控制芯片的供电端相连；

所述稳压二极管的正极与所述第二电容的另一端接地；

所述稳压二极管的稳压值大于等于所述控制芯片的启动电压。

一种开关电源，包括：

功率变换电路，用于将输入电源经过变换后输出；

控制芯片，用于控制所述功率变换电路进行功率变换；

以及上述任一所述的开关电源的启动电路。

本发明提供的所述开关电源的启动电路，通过控制单元控制执行单元实现输入电源及开关电源的控制芯片的供电端之间的连接，以使输入电源能够为控制芯片供电；然后通过稳压单元在控制芯片的供电端的电压达到预设值时，将控制芯片的供电端的电压稳定在预设值；并且，控制芯片的供电端的电压达到大于等于控制芯片的启动电压的预设值之后，控制芯片即可启动，此时再通过控制单元控制执行单元断开输入电源与控制芯片的供电端之间的连接，使得启动电路在开关电源在稳态过程中并不产生功耗。另外，由于稳态过程中无功耗，使得执行单元内的阻值可取小，从而相比现有技术能够缩短启动时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内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是现有技术提供的开关电源的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的开关电源的结构示意图；

图3是本发明另一实施例提供的开关电源的启动电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种开关电源的启动电路，以解决现有技术中存在能耗且启动时间长的问题。

参见图2，该开关电源的启动电路，包括：执行单元101、稳压单元102及控制单元103。

具体的工作原理为：

执行单元101用于连接输入电源Vin及开关电源的控制芯片200的供电端；

稳压单元102用于在控制芯片200的供电端的电压Vcc达到预设值时，将控制芯片200的供电端的电压Vcc稳定在预设值；

控制单元103用于控制执行单元101实现输入电源Vin与控制芯片200的供电端之间的连接；并在控制芯片200的供电端的电压Vcc达到预设值之后，控制执行单元101断开输入电源与控制芯片200的供电端之间的连接。

在具体的实际应用中，该预设值可以选择大于等于控制芯片200的启动电压Vst的任意值，此处不做具体限定，能够使控制芯片200正常启动即可，均在本申请的保护范围内。

本实施例提供的该开关电源的启动电路，通过控制单元103控制执行单元101实现输入电源Vin及开关电源的控制芯片200的供电端之间的连接，以使输入电源能够为控制芯片200供电；然后通过稳压单元102在控制芯片200的供电端的电压Vcc达到预设值时，将控制芯片200的供电端的电压Vcc稳定在预设值；并且，控制芯片200的供电端的电压Vcc达到预设值之后，控制芯片200即可启动，此时再通过控制单元103控制执行单元101断开输入电源与控制芯片200的供电端之间的连接，使得启动电路在开关电源在稳态过程中并不产生功耗。另外，由于稳态过程中无功耗，使得执行单元101内的阻值可取小，从而相比现有技术能够缩短启动时间。

值得说明的是，现有技术中也有一些控制芯片自带高压启动功能，不过其输入电压一般在六七百伏。而本实施例提供的该开关电源的启动电路，由于稳态过程中无功耗，使得执行单元101内的阻值可以根据具体的应用环境进行选择，使其能够适用于输入电压范围较宽的电路。

本发明另一实施例还提供了一种具体的开关电源的启动电路，在图2及上述实施例的基础之上，优选的，参见图3，控制单元103包括：第一电阻R1和第一电容C1，其中：

第一电阻R1的一端与输入电源Vin相连；

第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端相连；

第一电容C1的另一端为控制单元103的输出端。

优选的，参见图3，执行单元101包括：第二电阻R2和第一开关管Q1，其中：

第二电阻R2的一端与输入电源Vin相连；

第二电阻R2的另一端与第一开关管Q1的输入端相连；

第一开关管Q1的输出端用于连接控制芯片200的供电端；

第一开关管Q1的控制端与控制单元103的输出端相连。

优选的，参见图3，稳压单元102包括：稳压二极管Z1及第二电容C2，其中：

稳压二极管Z1的负极与第二电容C2的一端均与控制芯片200的供电端相连；

稳压二极管Z1的正极与第二电容C2的另一端接地；

稳压二极管Z1的稳压值大于等于控制芯片200的启动电压。

图3所示的启动电路，其具体的工作原理为：

当输入电源Vin上电后，控制单元103首先动作，输入电源Vin通过第一电阻R1给第一电容C1充电。

当第一开关管Q1控制端的输入电流大于其导通电流之后，执行单元101动作，第一开关管Q1导通，输入电源Vin通过第一开关管Q1给第二电容C2充电。

当第二电容C2上的电压充至稳压二极管Z1的稳压值Vz时，稳压二极管Z1动作，以钳位第二电容C2上的电压。

一般的，将稳压二极管Z1的稳压值Vz设置为大于控制芯片200的启动电压Vst。当第二电容C2上的电压Vcc大于控制芯片200的启动电压Vst时，控制芯片200开始工作，发出PWM波控制电源进行功率变换。此时，电源成功启动.

当第一电容C1被充满时，第一开关管Q1控制端的输入电流Ib＝0，第一开关管Q1关断，即执行单元101断开连接。此时第二电阻R2上不再有电流流过，即电源稳态运行时，执行单元中的第二电阻R2上无功耗。

另外，优选的，参见图3，控制单元103与执行单元101的个数均为N，且各个执行单元101依次串联于输入电源与控制芯片200的供电端之间；N为大于1的正整数。图3以N＝2为例进行展示，但并不仅限于此，可以视其具体由于环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，参见图3，执行单元101还包括：第三电阻R3，第三电阻R3的一端与输入电源相连，第三电阻R3的另一端与第一开关管Q1的输出端相连。

在第一开关管Q1关断时，第三电阻R3的阻值起到平均第一开关管Q1输入端和输出端之间电压的作用。为降低功耗，第三电阻R3的阻值可适当取大。

需要说明的是，执行单元101内的第一开关管Q1可以采用三极管，或者晶闸管，比如门极可关断晶闸管GTO等，只要为电流型半导体器件均可，此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

另外，考虑到输入电压Vin的实际电压范围及第一开关管Q1的耐压值，本实施例中控制单元103与执行单元101的个数N可适当增减，不限于图3所示。

参见图2和图3，可以得到，上述实施例提供的该开关电源的启动电路，能够自动切断，同时结构简单、成本较低，容易实现。

本发明另一实施例还提供了一种开关电源，参见图2，包括：

功率变换电路300，用于将输入电源Vin经过变换后输出；

控制芯片200，用于控制功率变换电路300进行功率变换；

以及上述实施例任一所述的开关电源的启动电路。

具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种开关电源的启动电路，其特征在于，包括：

执行单元，用于连接输入电源及开关电源的控制芯片的供电端；

稳压单元，用于在所述控制芯片的供电端的电压达到预设值时，将所述控制芯片的供电端的电压稳定在所述预设值；所述预设值大于等于所述控制芯片的启动电压；

控制单元，用于控制所述执行单元实现所述输入电源与所述控制芯片的供电端之间的连接；并在所述控制芯片的供电端的电压达到所述预设值之后，控制所述执行单元断开所述输入电源与所述控制芯片的供电端之间的连接，使所述启动电路在所述开关电源的稳态过程中无功耗；

所述控制单元包括：第一电阻和第一电容，其中：

所述第一电阻的一端与所述输入电源相连；

所述第一电阻的另一端与所述第一电容的一端相连；

所述第一电容的另一端为所述控制单元的输出端。

2.根据权利要求1所述的开关电源的启动电路，其特征在于，所述执行单元包括：第二电阻和第一开关管，其中：

所述第二电阻的一端与所述输入电源相连；

所述第二电阻的另一端与所述第一开关管的输入端相连；

所述第一开关管的输出端用于连接所述控制芯片的供电端；

所述第一开关管的控制端与所述控制单元的输出端相连。

3.根据权利要求2所述的开关电源的启动电路，其特征在于，所述第一开关管为三极管或者晶闸管。

4.根据权利要求1所述的开关电源的启动电路，其特征在于，所述控制单元与所述执行单元的个数均为N，且各个执行单元依次串联于所述输入电源与所述控制芯片的供电端之间；N为大于1的正整数。

5.根据权利要求2所述的开关电源的启动电路，其特征在于，所述执行单元还包括：第三电阻，所述第三电阻的一端与所述输入电源相连，所述第三电阻的另一端与所述第一开关管的输出端相连。

6.根据权利要求1至5任一所述的开关电源的启动电路，其特征在于，所述稳压单元包括：稳压二极管及第二电容，其中：

所述稳压二极管的负极与所述第二电容的一端均与所述控制芯片的供电端相连；

所述稳压二极管的正极与所述第二电容的另一端接地；

所述稳压二极管的稳压值大于等于所述控制芯片的启动电压。

7.一种开关电源，其特征在于，包括：

功率变换电路，用于将输入电源经过变换后输出；

控制芯片，用于控制所述功率变换电路进行功率变换；

以及权利要求1至6任一所述的开关电源的启动电路。

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