CN108880220A - 一种零点接通电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种零点接通电源电路，采用调光部分、次级输出部分、初级AC部分，所述调光部分和所述次级输出部分不隔离，所述调光部分和所述次级输出部分与所述AC部分通过变压器T1及光耦隔离，所述初级AC部分包括输入整流模块、PFC模块、开关K1、电源开关转换模块、控制单元U1、容性滤波模块、相位检测模块，所述次级输出部分包括整流及滤波模块、次级检测及控制模块的结构，解决现有技术中电源接通瞬间对相关原件的冲击大，对电路的效率影响大的技术问题，实现对电路效率影响小，减少开关瞬间电流冲击的技术效果。

Description

一种零点接通电源电路
技术领域
本发明涉及电子电路领域，具体而言，涉及一种零点接通电源电路。
背景技术
带有容性负载的电路如果在交流电的波峰及波谷处接入电网，刚通电的瞬间，对电网、开关有较大冲击，同时对电路中串联在电容之间的整流桥等相关元器件，也有较大的冲击。零点开关，是指在交流电的零电位点接通电路（或电路的容性部分），可以以减少电路接入时对电网、开关、整流桥等相关元器件的冲击，提升电网容量及产品的可靠性。
阶段电网多是交流送电，电子设备一般要通过二极管及整流桥，把交流电转换为脉动直流电，再通过电容，减少脉动直流电的纹波，以保证电路的稳定性及可靠性。
这就出现了一个问题，带有容性负载的电路如果在交流电的波峰及波谷处接入电网，刚通电的瞬间，对电网有较大冲击，同时对电路中串联在电容之间的开关、整流桥等相关元器件，也有较大的冲击。影响电网容量及产品的可靠性。
为解决这个问题，现阶段多是应用串联NTC电阻，小功率的有串入普通线绕电阻的，利用电阻的限流特性减少冲击电流，同时增大整流桥等相关元器件的电流预留容量，提升产品的可靠性。
现有串联NTC电阻的电路，因为本身要消耗一部分电压，会降低电路效率，电阻越大，改善效果越好，同时对电路的效率影响也越大；为了兼顾效率问题，改善效果有限。
发明内容
本发明提供一种零点接通电源电路，采用次级输出部分、初级AC部分、变压器T1，所述次级输出部分与所述AC部分通过变压器T1及光耦隔离，所述初级AC部分包括输入整流模块、PFC模块、开关K1、电源开关转换模块、控制单元U1、容性滤波模块、相位检测模块，所述次级输出部分包括整流及滤波模块、次级检测及控制模块，所述输入整流模块和所述相位检测模块分别与市电输入端连接，所述输入整流模块还连接所述PFC模块，所述相位检测模块还连接所述控制单元U1，所述控制单元U1还连接所述PFC模块、所述开关K1、所述电源开关转换模块、所述次级检测及控制模块，所述电源开关转换模块通过所述变压器T1连接所述整流及滤波模块，所述开关K1还连接所述容性滤波模块的结构，解决现有技术中电源接通瞬间对相关原件的冲击大，对电路的效率影响大的技术问题。
本发明为解决上述技术问题而提供的这种零点接通电源电路，包括次级输出部分、初级AC部分、变压器T1、次级检测及控制模块，所述次级输出部分与所述AC部分通过变压器T1及光耦隔离，所述初级AC部分包括输入整流模块、PFC模块、开关K1、电源开关转换模块、控制单元U1、容性滤波模块、相位检测模块，所述次级输出部分包括整流及滤波模块，所述输入整流模块和所述相位检测模块分别与市电输入端连接，所述输入整流模块还连接所述PFC模块，所述相位检测模块还连接所述控制单元U1，所述控制单元U1还连接所述PFC模块、所述开关K1、所述电源开关转换模块、所述次级检测及控制模块，所述电源开关转换模块通过所述变压器T1连接所述整流及滤波模块，所述开关K1还连接所述容性滤波模块。
所述控制单元U1的引脚包括VCC(1)、GND（2）、FBCTRL（3）、FBAUX（4）、FBSENSE（5）、DIM（6）、VINSENSE（7）、PFCAUX（8）、第一NC(9)、FBDRIVER(10)、PFCSENSE（11）、PFCDRIVER（12）、FBDRIVER（13）、第二NC（14）、SW（15）、HV（16），所述控制单元U1包括PFC控制部分、开关控制部分、脉宽调制部分，所述PFC控制部分连接所述PFC模块、所述相位检测模块、所述开关控制部分，所述开关控制部分还连接所述开关、所述容性电路电平检测模块，所述脉宽调制部分连接所述电源开关转换模块。
所述输入整流模块内桥式整流二极管BD1的端口2连接保险丝F1和所述相位检测模块，所述保险丝F1另一端连接电源AC_L, 所述桥式整流二极管BD1的端口3连接电源AC_N和所述相位检测模块，所述桥式整流二极管BD1的端口4连接AC地线GND，所述桥式整流二极管BD1的端口1连接所述PFC模块。
所述相位检测模块内整流二极管D1一端连接所述保险丝F1和所述桥式整流二极管BD1的端口2，所述整流二极管D1另一端连接整流二极管D2和电阻R1，所述整流二极管D2的另一端连接所述桥式整流二极管BD1的端口3和所述电源AC_N，所述电阻R1另一端连接所述电容C3和电阻R2，所述电容C3另一端连接所述引脚FBSENSE（5）,所述电阻R2另一端连接所述电容C1、所述电阻R3和所述引脚VINSENSE（7），所述电容C1另一端连接所述AC地线GND，所述电阻R3另一端连接所述AC地线GND。
所述PFC模块内变压器L2的端口4连接所述桥式整流二极管BD1的端口1，所述变压器L2的端口3连接电阻R4，所述电阻R4还连接所述引脚PFCAUX（8），所述变压器L2的端口2连接所述AC地线GND，所述变压器L2的端口1连接所述增强型N-MOS场效应管Q1的端口2和整流二极管D3，所述整流二极管D3还连接电阻R7、所述开关K1和所述电源开关转换模块，所述电阻R7还连接所述引脚HV（16），所述增强型N-MOS场效应管Q1的端口1连接所述引脚PFCDRIVER（12），所述增强型N-MOS场效应管Q1的端口3连接电阻R5和所述引脚PFCSENSE（11），所述电阻R5还连接所述AC地线GND。
所述电源开关转换模块内电容C6连接所述开关K1、所述PFC模块、电阻R12和变压器T1的端口3，所述电容C6另一端连接所述电阻R12的另一端和整流二极管D4，所述整流二极管D4还连接所述变压器T1的端口1和增强型N-MOS场效应管Q2的端口2，所述增强型N-MOS场效应管Q2的端口1连接加速二极管D5和电阻R11，所述加速二极管D5另一端连接所述电阻R11另一端和所述引脚FBDRIVER（13），所述增强型N-MOS场效应管Q2的端口3连接电阻R8和所述引脚FBDRIVER(10)，所述电阻R8还连接所述AC地线GND，所述电源开关转换模块内加速二极管D6一端连接所述引脚FBAUX（4）和电阻R13一端，所述加速二极管D6另一端连接所述电阻R13另一端和整流二极管D7和所述变压器T1的端口5。
所述整流及滤波模块内整流二极管D11连接所述变压器T1的端口12，所述整流二极管D11另一端连接所述电容C23、电容C24、输出信号V+和所述次级检测及控制模块，所述电容C23另一端连接所述变压器T1的端口11、地线AGND、电阻R21,所述电阻R21另一端连接所述电容C24另一端和输出信号V-。
所述次级检测及控制模块内三极管Q6的端口1连接稳压二极管ZD2和电阻R15，所述电阻R15另一端连接所述三极管Q6的端口3、电容C21和整流二极管D8，所述整流二极管D8另一端连接所述变压器T1的端口8，所述变压器T1的端口7连接所述地线AGND、所述电容C21的另一端、所述稳压二极管ZD2的另一端、电容C22和集成电路U4-C的端口4，所述三极管Q6的端口2连接所述电容C22的另一端、所述集成电路U4-C的端口8、电阻R16、电阻R18和辅助输出信号VCC1,所述电阻R16另一端连接电阻R17和基准电压VREF,所述电阻R17还连接所述地线AGND，所述电阻R18另一端连接光耦U2-B,所述光耦U2-B另一端连接隔离二极管D9和隔离二极管D10，所述隔离二极管D9另一端连接集成电路U4-A的端口1，所述集成电路U4-A的端口2连接输出信号V-，所述集成电路U4-A的端口3连接所述基准电压VREF和集成电路U4-B的端口5，所述隔离二极管D10另一端连接所述集成电路U4-B的端口7，所述集成电路U4-B的端口6连接电阻R20和电阻R19，所述电阻R19连接所述地线AGND。
所述容性滤波模块为电容C4，所述电容C4一端连接所述开关K1，所述电容C4另一端连接所述AC地线GND。
本发明所具有的有益效果：本发明提供一种对电路效率影响小，改善效果明显的零点接通电源电路。
该零点接通电源电路控制带有容性负载的电路，避开交流电的波峰及波谷处，在交流电的零点处接入电网，减少电路对电网、开关、电路中串联在电容之间的整流桥等相关元器件的冲击。
附图说明
图1是本发明所述零点接通电源电路结构示意图。
图2是本发明所述零点接通电源电路的电路图。
图3是本发明所述控制单元U1的示意图。
图4是本发明所述输入整流模块的电路图。
图5是本发明所述相位检测模块的电路图。
图6是本发明所述PFC模块的电路图。
图7是本发明所述电源开关转换模块的电路图。
图8是本所述整流及滤波模块的电路图。
图9是本发明所述次级检测及控制模块的电路图。
具体实施方式
结合上述附图说明本发明的具体实施例。
由图1和图2可知，本发明提供一种零点接通电源电路，包括次级输出部分、初级AC部分、变压器T1，所述次级输出部分与所述AC部分通过变压器T1及光耦隔离，所述初级AC部分包括输入整流模块、PFC模块、开关K1、电源开关转换模块、控制单元U1、容性滤波模块、相位检测模块，所述次级输出部分包括整流及滤波模块、次级检测及控制模块，所述输入整流模块和所述相位检测模块分别与市电输入端连接，所述输入整流模块还连接所述PFC模块，所述相位检测模块还连接所述控制单元U1，所述控制单元U1还连接所述PFC模块、所述开关K1、所述电源开关转换模块、所述次级检测及控制模块，所述电源开关转换模块通过所述变压器T1连接所述整流及滤波模块，所述开关K1还连接所述容性滤波模块。
由图1、图2和图3可知，所述控制单元U1的引脚包括VCC(1)、GND（2）、FBCTRL（3）、FBAUX（4）、FBSENSE（5）、DIM（6）、VINSENSE（7）、PFCAUX（8）、第一NC(9)、FBDRIVER(10)、PFCSENSE（11）、PFCDRIVER（12）、FBDRIVER（13）、第二NC（14）、SW（15）、HV（16），所述控制单元U1包括PFC控制部分、开关控制部分、脉宽调制部分，所述PFC控制部分连接所述PFC模块、所述相位检测模块、所述开关控制部分，所述开关控制部分还连接所述开关、所述容性电路电平检测模块，所述脉宽调制部分连接所述电源开关转换模块。
由图1和图4可知，所述输入整流模块内桥式整流二极管BD1的端口2连接保险丝F1和所述相位检测模块，所述保险丝F1另一端连接电源AC_L, 所述桥式整流二极管BD1的端口3连接电源AC_N和所述相位检测模块，所述桥式整流二极管BD1的端口4连接AC地线GND，所述桥式整流二极管BD1的端口1连接所述PFC模块。
由图1和图5可知，所述相位检测模块内整流二极管D1一端连接所述保险丝F1和所述桥式整流二极管BD1的端口2，所述整流二极管D1另一端连接整流二极管D2和电阻R1，所述整流二极管D2的另一端连接所述桥式整流二极管BD1的端口3和所述电源AC_N，所述电阻R1另一端连接所述电容C3和电阻R2，所述电容C3另一端连接所述引脚FBSENSE（5）,所述电阻R2另一端连接所述电容C1、所述电阻R3和所述引脚VINSENSE（7），所述电容C1另一端连接所述AC地线GND，所述电阻R3另一端连接所述AC地线GND。
由图1和图6可知，所述PFC模块内变压器L2的端口4连接所述桥式整流二极管BD1的端口1，所述变压器L2的端口3连接电阻R4，所述电阻R4还连接所述引脚PFCAUX（8），所述变压器L2的端口2连接所述AC地线GND，所述变压器L2的端口1连接所述增强型N-MOS场效应管Q1的端口2和整流二极管D3，所述整流二极管D3还连接电阻R7、所述开关K1和所述电源开关转换模块，所述电阻R7还连接所述引脚HV（16），所述增强型N-MOS场效应管Q1的端口1连接所述引脚PFCDRIVER（12），所述增强型N-MOS场效应管Q1的端口3连接电阻R5和所述引脚PFCSENSE（11），所述电阻R5还连接所述AC地线GND。
由图1和图7可知，所述电源开关转换模块内电容C6连接所述开关K1、所述PFC模块、电阻R12和变压器T1的端口3，所述电容C6另一端连接所述电阻R12的另一端和整流二极管D4，所述整流二极管D4还连接所述变压器T1的端口1和增强型N-MOS场效应管Q2的端口2，所述增强型N-MOS场效应管Q2的端口1连接加速二极管D5和电阻R11，所述加速二极管D5另一端连接所述电阻R11另一端和所述引脚FBDRIVER（13），所述增强型N-MOS场效应管Q2的端口3连接电阻R8和所述引脚FBDRIVER(10)，所述电阻R8还连接所述AC地线GND，所述电源开关转换模块内加速二极管D6一端连接所述引脚FBAUX（4）和电阻R13一端，所述加速二极管D6另一端连接所述电阻R13另一端和整流二极管D7和所述变压器T1的端口5。
由图1和图8可知，所述整流及滤波模块内整流二极管D11连接所述变压器T1的端口12，所述整流二极管D11另一端连接所述电容C23、电容C24、输出信号V+和所述次级检测及控制模块，所述电容C23另一端连接所述变压器T1的端口11、地线AGND、电阻R21,所述电阻R21另一端连接所述电容C24另一端和输出信号V-。
由图1和图9可知，所述次级检测及控制模块内三极管Q6的端口1连接稳压二极管ZD2和电阻R15，所述电阻R15另一端连接所述三极管Q6的端口3、电容C21和整流二极管D8，所述整流二极管D8另一端连接所述变压器T1的端口8，所述变压器T1的端口7连接所述地线AGND、所述电容C21的另一端、所述稳压二极管ZD2的另一端、电容C22和集成电路U4-C的端口4，所述三极管Q6的端口2连接所述电容C22的另一端、所述集成电路U4-C的端口8、电阻R16、电阻R18和辅助输出信号VCC1,所述电阻R16另一端连接电阻R17和基准电压VREF,所述电阻R17还连接所述地线AGND，所述电阻R18另一端连接光耦U2-B,所述光耦U2-B另一端连接隔离二极管D9和隔离二极管D10，所述隔离二极管D9另一端连接集成电路U4-A的端口1，所述集成电路U4-A的端口2连接输出信号V-，所述集成电路U4-A的端口3连接所述基准电压VREF和集成电路U4-B的端口5，所述隔离二极管D10另一端连接所述集成电路U4-B的端口7，所述集成电路U4-B的端口6连接电阻R20和电阻R19，所述电阻R19连接所述地线AGND。
所述容性滤波模块为电容C4，所述电容C4一端连接所述开关K1，所述电容C4另一端连接所述AC地线GND。
本发明提供这种零点接通电源电路，主要是解决接通瞬间冲击，把相关冲击主要分布到接通后的第一个四分之一的正弦波上。所述相位检测模块实时检测输入交流电的相位情况，并及时传递给电源开关转换模块，所述电源开关转换模块控制所述开关在交流点的零相位时导通，其它相位不导通，以达到减小开关瞬间的电流冲击的目的。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种零点接通电源电路，其特征在于：该零点接通电源电路包括次级输出部分、初级AC部分、变压器T1，所述次级输出部分与所述AC部分通过变压器T1及光耦隔离，所述初级AC部分包括输入整流模块、PFC模块、开关K1、电源开关转换模块、控制单元U1、容性滤波模块、相位检测模块，所述次级输出部分包括整流及滤波模块、次级检测及控制模块，所述输入整流模块和所述相位检测模块分别与市电输入端连接，所述输入整流模块还连接所述PFC模块，所述相位检测模块还连接所述控制单元U1，所述控制单元U1还连接所述PFC模块、所述开关K1、所述电源开关转换模块、所述次级检测及控制模块，所述电源开关转换模块通过所述变压器T1连接所述整流及滤波模块，所述开关K1还连接所述容性滤波模块。
2.根据权利要求1所述的零点接通电源电路，其特征在于：所述控制单元U1的引脚包括VCC(1)、GND（2）、FBCTRL（3）、FBAUX（4）、FBSENSE（5）、DIM（6）、VINSENSE（7）、PFCAUX（8）、第一NC(9)、FBDRIVER(10)、PFCSENSE（11）、PFCDRIVER（12）、FBDRIVER（13）、第二NC（14）、SW（15）、HV（16），所述控制单元U1包括PFC控制部分、开关控制部分、脉宽调制部分，所述PFC控制部分连接所述PFC模块、所述相位检测模块、所述开关控制部分，所述开关控制部分还连接所述开关、所述容性电路电平检测模块，所述脉宽调制部分连接所述电源开关转换模块。
3.根据权利要求2所述的零点接通电源电路，其特征在于：所述输入整流模块内桥式整流二极管BD1的端口2连接保险丝F1和所述相位检测模块，所述保险丝F1另一端连接电源AC_L, 所述桥式整流二极管BD1的端口3连接电源AC_N和所述相位检测模块，所述桥式整流二极管BD1的端口4连接AC地线GND，所述桥式整流二极管BD1的端口1连接所述PFC模块。
4.根据权利要求3所述的零点接通电源电路，其特征在于：所述相位检测模块内整流二极管D1一端连接所述保险丝F1和所述桥式整流二极管BD1的端口2，所述整流二极管D1另一端连接整流二极管D2和电阻R1，所述整流二极管D2的另一端连接所述桥式整流二极管BD1的端口3和所述电源AC_N，所述电阻R1另一端连接所述电容C3和电阻R2，所述电容C3另一端连接所述引脚FBSENSE（5）,所述电阻R2另一端连接所述电容C1、所述电阻R3和所述引脚VINSENSE（7），所述电容C1另一端连接所述AC地线GND，所述电阻R3另一端连接所述AC地线GND。
5.根据权利要求4所述的零点接通电源电路，其特征在于：所述PFC模块内变压器L2的端口4连接所述桥式整流二极管BD1的端口1，所述变压器L2的端口3连接电阻R4，所述电阻R4还连接所述引脚PFCAUX（8），所述变压器L2的端口2连接所述AC地线GND，所述变压器L2的端口1连接所述增强型N-MOS场效应管Q1的端口2和整流二极管D3，所述整流二极管D3还连接电阻R7、所述开关K1和所述电源开关转换模块，所述电阻R7还连接所述引脚HV（16），所述增强型N-MOS场效应管Q1的端口1连接所述引脚PFCDRIVER（12），所述增强型N-MOS场效应管Q1的端口3连接电阻R5和所述引脚PFCSENSE（11），所述电阻R5还连接所述AC地线GND。
6.根据权利要求5所述的零点接通电源电路，其特征在于：所述电源开关转换模块内电容C6连接所述开关K1、所述PFC模块、电阻R12和变压器T1的端口3，所述电容C6另一端连接所述电阻R12的另一端和整流二极管D4，所述整流二极管D4还连接所述变压器T1的端口1和增强型N-MOS场效应管Q2的端口2，所述增强型N-MOS场效应管Q2的端口1连接加速二极管D5和电阻R11，所述加速二极管D5另一端连接所述电阻R11另一端和所述引脚FBDRIVER（13），所述增强型N-MOS场效应管Q2的端口3连接电阻R8和所述引脚FBDRIVER(10)，所述电阻R8还连接所述AC地线GND，所述电源开关转换模块内加速二极管D6一端连接所述引脚FBAUX（4）和电阻R13一端，所述加速二极管D6另一端连接所述电阻R13另一端和整流二极管D7和所述变压器T1的端口5。
7.根据权利要求6所述的零点接通电源电路，其特征在于：所述整流及滤波模块内整流二极管D11连接所述变压器T1的端口12，所述整流二极管D11另一端连接所述电容C23、电容C24、输出信号V+和所述次级检测及控制模块，所述电容C23另一端连接所述变压器T1的端口11、地线AGND、电阻R21,所述电阻R21另一端连接所述电容C24另一端和输出信号V-。
8.根据权利要求7所述的零点接通电源电路，其特征在于：所述次级检测及控制模块内三极管Q6的端口1连接稳压二极管ZD2和电阻R15，所述电阻R15另一端连接所述三极管Q6的端口3、电容C21和整流二极管D8，所述整流二极管D8另一端连接所述变压器T1的端口8，所述变压器T1的端口7连接所述地线AGND、所述电容C21的另一端、所述稳压二极管ZD2的另一端、电容C22和集成电路U4-C的端口4，所述三极管Q6的端口2连接所述电容C22的另一端、所述集成电路U4-C的端口8、电阻R16、电阻R18和辅助输出信号VCC1,所述电阻R16另一端连接电阻R17和基准电压VREF,所述电阻R17还连接所述地线AGND，所述电阻R18另一端连接光耦U2-B,所述光耦U2-B另一端连接隔离二极管D9和隔离二极管D10，所述隔离二极管D9另一端连接集成电路U4-A的端口1，所述集成电路U4-A的端口2连接输出信号V-，所述集成电路U4-A的端口3连接所述基准电压VREF和集成电路U4-B的端口5，所述隔离二极管D10另一端连接所述集成电路U4-B的端口7，所述集成电路U4-B的端口6连接电阻R20和电阻R19，所述电阻R19连接所述地线AGND。
9.根据权利要求8所述的零点接通电源电路，其特征在于：所述容性滤波模块为电容C4，所述电容C4一端连接所述开关K1，所述电容C4另一端连接所述AC地线GND。
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