CN109586598A - 一种供电电路、控制电路以及开关电源 - Google Patents

一种供电电路、控制电路以及开关电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种供电电路、控制电路以及开关电源，包括第一开关和电压检测电路，所述第一开关的第一端为供电接入端，接收供电电压，所述第一开关的第二端作为供电输出端对待供电电路进行供电；所述电压检测电路采样所述第一开关第一端或第二端的电压，得到电压采样信号，将所述电压采样信号与第一阈值进行比较，所述电压检测电路输出第一控制信号；在所述电压采样信号低于第一阈值时，所述第一控制信号表征低功耗触发指令。本发明能够实现供电稳定，有利于待供电电路的正常工作，外围器件少。

Description

一种供电电路、控制电路以及开关电源
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种供电电路、控制电路以及开关电源。
背景技术
现有技术中，采用开关电源对负载供电通常采样电感电流和输出电压，并根据相应的采样信号进行反馈，从而实现对输出电流或输出电压的调节。
在隔离式开关电源中，当输入端为电解电容时，一般应用在低功率因数场景中，母线电压波动较小，输入电压VIN不会低于控制电路的正常工作电压范围。但是，当输入电容较小时，尤其是高功率因数场景下，输入电压VIN波动较大，如图1所示，输入电压VIN接近或等于零，控制电路的正常工作电压需高于V1，极易低于芯片供电电压低于正常工作范围，因此，在输入电压VIN低于V1时，可能导致控制电路或芯片掉电，无法正常工作。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种供电稳定的供电电路、控制电路以及开关电源，以解决现有技术存在的控制电路或芯片可能掉电的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种供电电路，包括第一开关和电压检测电路，所述第一开关的第一端为供电接入端，接收供电电压，所述第一开关的第二端作为供电输出端对待供电电路进行供电；所述电压检测电路采样所述第一开关第一端或第二端的电压，得到电压采样信号，将所述电压采样信号与第一阈值进行比较，所述电压检测电路输出第一控制信号；在所述电压采样信号低于第一阈值时，所述第一控制信号表征触发指令。
可选的，所述第一开关为晶体管，所述晶体管在受控或不受控的情况下导通以对待供电电路供电，所述导通为完全导通或不完全导通。
可选的，所述晶体管为结型场效应晶体管，当供电电压低于所述结型场效应晶体管的夹断电压时，所述结型场效应晶体管导通。
可选的，所述电压检测电路包括第一比较器，所述第一比较器的第一端接收所述电压采样信号，所述第一比较器的第二端接收所述第一阈值，所述第一比较器的输出端输出所述第一控制信号。
本发明提供了一种控制电路，包括上述任意一种供电电路和待供电电路，所述供电电路对所述待供电电路供电。
本发明还提供了一种开关电源，包括上述任意一种供电电路、待供电电路以及开关电路，所述供电电路接收所述开关电源的母线电压，对所述待供电电路供电，所述待供电电路输出第二控制信号，用于控制所述开关电路的开关状态。
可选的，所述供电电路包括电压检测电路，所述电压检测电路采样所述第一开关第一端或第二端的电压，得到电压采样信号，所述电压检测电路输出第一控制信号，在电压采样信号低于第一阈值时，所述第一控制信号表征触发指令，所述待供电电路接收所述触发指令，则控制所述开关电路降频工作或停止工作。
可选的，所述待供电电路包括逻辑电路和基准产生电路，所述基准产生电路接收电流参考信号和表征电感电流峰值的第一电压信号，所述第一电压信号经换算得到表征平均电感电流的平均值信号，根据所述电流参考信号和平均值信号，得到基准信号，所述逻辑电路接收所述基准信号，在逻辑电路中，所述基准信号与斜坡信号进行比较，以确定主开关管的关断时刻，并表征在第二控制信号上，逻辑电路的输出端与驱动器连接。
可选的，所述待供电电路还包括过零检测电路，所述过零检测电路的输入端与所述主开关管的控制端连接，所述过零检测电路的输出端与逻辑电路连接。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：本发明用于检测供电电路的电压，当该电压低于控制电路正常工作的电压时，所述第一控制信号表征低功耗触发指令，由待供电电路接收所述低功耗触发指令，并控制开关电路进入低功耗模式(包括但不限于降频工作、停止工作)，以防止待供电电路掉电。本发明能够实现供电稳定，有利于待供电电路的正常工作，外围器件少。
附图说明
图1为现有技术的输入电压波形示意图；
图2为本发明开关电源的电路原理示意图；
图3为本发明供电电路的电路结构示意图；
图4为过压保护模块的电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图2所示，示意了本发明开关电源的电路原理，基于Flyback拓扑结构，并在开关电源的基础上，在其前端设置整流桥，将LED作为负载，可以用作LED驱动电路。
其中，本发明的供电电路和待供电电路组成控制电路，所述控制电路采用集成电路的形式，但不限于采用集成电路的形式。集成了控制电路的芯片的VIN引脚作为供电电路的供电接入端，芯片的GATE为控制引脚，用于向主开关管M传输控制信号，CS引脚为采样引脚，采样电阻R1上的压降或流经电阻R1的电流，OVP引脚为过压保护引脚，可以通过外置的电阻R2来设置过压保护的触发电压，GND为常规的接地引脚。
如图3所示，示意了本发明供电电路的电路结构。本发明的供电电路包括第一开关J和电压检测电路U01，所述第一开关J的第一端为供电接入端，接收供电电压VIN，所述第一开关J的第二端作为供电输出端对待供电电路进行供电；所述电压检测电路采样所述第一开关J第一端或第二端的电压，得到电压采样信号Vs，将所述电压采样信号Vs与第一阈值V1进行比较，所述电压检测电路输出第一控制信号Vctrl1；在所述电压采样信号Vs低于第一阈值V1时，所述第一控制信号Vctrl1表征低功耗触发指令。所述电压检测电路包括第一比较器，所述第一比较器的第一端接收所述电压采样信号Vs，所述第一比较器的第二端接收所述第一阈值V1，所述第一比较器的输出端输出所述第一控制信号Vctrl1。
所述第一开关J为晶体管，所述晶体管在受控或不受控的情况下导通以对待供电电路供电，所述导通为完全导通或不完全导通。若采用受控的晶体管可以采用MOSFET，控制其完全导通或部分导通；若为不受控的晶体管，则可以采用JFET。若采用JFET，其效果更佳，以高压JFET为例，当供电电压VIN低于高压JFET的夹断电压时，JFET导通；反之截止，这样可以防止供电电压VIN过高的情况。控制电路(IC)只需要极小的滤波电容或，作为所述滤波单元，或可以不需要电容，节省了外部供电电容。
所述第一控制信号Vctrl1表征触发指令时，所述触发指令具有模式切换功能，以进入低功耗模式为例，逻辑电路接收该触发指令，其中逻辑电路作为待供电电路的一部分，整个控制芯片的供电主要依靠本发明的供电电路。通过逻辑电路输出第二控制信号Vctrl2，所述第二控制信号Vctrl2用于控制所述开关电路的开关状态，在第一控制信号Vctrl1表征低功耗触发指令时，所述第二控制信号Vctrl2控制开关电路进入低功耗模式，所述低功耗模式包括降频工作或停止工作。
本发明应用于开关电源中，所述开关电源包括供电电路、待供电电路以及开关电路，其中开关管M为副边的开关管，所述供电电路接收所述开关电源的母线电压，即供电电压VIN，对所述待供电电路供电，所述待供电电路输出第二控制信号Vctrl2，用于控制所述开关电路的开关状态。为了提供开关电源的效率，采用本发明的开关电源可采用临界导通模式(BCM)工作。由所述基准产生电路决定所述开关电路的原边的关断时刻，所述待供电电路包括逻辑电路和基准产生电路，所述基准产生电路接收电流参考信号和表征电感电流峰值的第一电压信号，所述第一电压信号经换算得到表征平均电感电流的平均值信号，根据所述电流参考信号和平均值信号，得到基准信号，所述逻辑电路接收所述基准信号，在逻辑电路中，所述基准信号与斜坡信号进行比较，以确定主开关管的关断时刻，并表征在第二控制信号上，逻辑电路的输出端与驱动器Driver连接，所述驱动器与主开关管M的控制端连接。由于采用临界导通模式，因此，需要检测电感电流过零点，现有技术通过采样流经电感的电流，即检测到副边电感降为零的时候，控制开关管M开通。本发明的过零检测电路通过检测开关管M控制端的电压来检测电感电流的过零点，其原理在于，电感电流过零时，会产生谐振，在谐振发生时，会在原边开关管的控制端产生负压，因此，通过过零检测电路检测所述开关管M控制端的电压来实现过零点的检测。
如图4所示，示意了过压保护模块的电路结构。本发明还设置了过压保护功能。所述过压保护模块OVP的输入端连接输入电压VIN的高电位端，所述过压保护模块采样输入电压VIN，对采样得到的信号Vs1(该采样信号可以与所述电压采样信号Vs为同一信号，也可以分别采样作为不同的采样信号)进行比例调节，并将其与相应的过压参考信号VOVP_REF进行比较，根据比较结果判断是否发生过压现象，在第二比较器COMP2中完成比较，所述第二比较器COMP2的输出端与逻辑电路连接，以在过压时触发过压保护。所述的比例调节采用与主功率管占空比成正比例关系的比例系数，使得经比例调节后的信号表征所述开关电源的输出电压。所述过压参考信号由参考信号产生电路产生，所述参考信号产生电路包括设置于片外的过压保护电阻R3。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种供电电路，包括第一开关和电压检测电路，所述第一开关的第一端为供电接入端，接收供电电压，所述第一开关的第二端作为供电输出端对待供电电路进行供电；所述电压检测电路采样所述第一开关第一端或第二端的电压，得到电压采样信号，将所述电压采样信号与第一阈值进行比较，所述电压检测电路输出第一控制信号；在所述电压采样信号低于第一阈值时，所述第一控制信号表征触发指令。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于：所述第一开关为晶体管，所述晶体管在受控或不受控的情况下导通以对待供电电路供电，所述导通为完全导通或不完全导通。
3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于：所述晶体管为结型场效应晶体管，当供电电压低于所述结型场效应晶体管的夹断电压时，所述结型场效应晶体管导通。
4.根据权利要求1、2或3所述的供电电路，其特征在于：所述电压检测电路包括第一比较器，所述第一比较器的第一端接收所述电压采样信号，所述第一比较器的第二端接收所述第一阈值，所述第一比较器的输出端输出所述第一控制信号。
5.一种控制电路，其特征在于：包括权利要求1-4任意一种供电电路和待供电电路，所述供电电路对所述待供电电路供电。
6.一种开关电源，其特征在于：包括权利要求1-4任意一种供电电路、待供电电路以及开关电路，所述供电电路接收所述开关电源的母线电压，对所述待供电电路供电，所述待供电电路输出第二控制信号，用于控制所述开关电路的开关状态。
7.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于：所述供电电路包括电压检测电路，所述电压检测电路采样所述第一开关第一端或第二端的电压，得到电压采样信号，所述电压检测电路输出第一控制信号，在电压采样信号低于第一阈值时，所述第一控制信号表征触发指令，所述待供电电路接收所述触发指令，则控制所述开关电路降频工作或停止工作。
8.根据权利要求7所述的开关电源，其特征在于：所述待供电电路包括逻辑电路和基准产生电路，所述基准产生电路接收电流参考信号和表征电感电流峰值的第一电压信号，所述第一电压信号经换算得到表征平均电感电流的平均值信号，根据所述电流参考信号和平均值信号，得到基准信号，所述逻辑电路接收所述基准信号，在逻辑电路中，所述基准信号与斜坡信号进行比较，以确定主开关管的关断时刻，并表征在第二控制信号上，逻辑电路的输出端与驱动器连接。
9.根据权利要求8所述的开关电源，其特征在于：所述待供电电路还包括过零检测电路，所述过零检测电路的输入端与所述主开关管的控制端连接，所述过零检测电路的输出端与逻辑电路连接。
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