CN109861544A - 一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构，三极管P1的集电极同时接电容C1的一端、三极管P2的发射极和电阻R3，电容C1的另一端接地，电阻R3的另一端同时接电阻R4和三极管N1的基极，电阻R4的另一端同时接三极管N1的发射极和地；三极管N1的集电极通过电阻R5接三极管P2的基极，三极管P2的集电极接内部供电端；二极管D4的阳极通过电阻R8与供电控制端相连，二极管D4的阴极与三极管P2的发射极相接。本发明一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构的供电方法，只需改变供电控制端电压大小，能够在间歇式供电和连续式供电两种模式之间切换，操作方便、适用性广。

Description

一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构及供电方法

技术领域

本发明属于电路结构领域，尤其是一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构及供电方法。

背景技术

开关电源或电子系统中内部供电的可靠性设计是其稳定工作的基础。供电线路的损耗直接影响系统的转换效率，在小功率开关电源或电子系统中尤其明显。一直以来，降低供电线路的功耗是提升系统转换效率的直接有效方法。目前已有的供电线路大致分为以下几种：

图1是现有的一种稳定电压供电线路，由稳压管Z1、二极管D1、三极管N1和限流电阻R1组成。电路工作时，输入电压经限流电阻R1为稳压管Z1提供合适的电流，保证稳压管Z1的正常工作。三极管N1的基极电压由Z1稳压后经发射结输出。三极管具有电流放大作用，输入电压Vin与内部供电端Vcc之间多余的电压由三极管N1的集电极与发射极承受，因此三极管的发射极可以输出稳定的电压和电流。二极管D1为三极管N1发射结提供温度补偿。电容C1为输入滤波电容。该供电方案的特点是电路结构简单，但供电均取自输入电压，且持续工作，三极管N1承受较大的应力，其功耗为(Vin-Vcc)×Ie，输入电压Vin越高，功耗越大。

图2是现有的一种恒定电流供电线路，由二极管D1、D2、三极管P1和限流电阻R1、R2组成。工作时，由二极管D1和D2的正向压降决定电阻R2上的电压，以此确定电阻R2上的电流，进而确定经过三极管P1的发射极电流。三极管P1的集电极电流近似等于发射极电流，为后续电路提供恒定的电流驱动。电容C1为滤波电容。该方案的缺点是，Vcc端的供电电压不稳定，随输入电压的变化而变化，且控制线路持续工作，对系统的效率和可靠性有一定的影响。现有供电电路结构简单，但都有一个共同缺点，即供电线路本身损耗大。开关电源或电子系统有时会工作于间歇状态，其工作方式是内部供电电源持续不变，通过内部环路控制方式实现系统间歇工作，此时供电损耗成为持续损耗。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构及供电方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构，包括输入电压端01、内部供电端02、稳压二极管组、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、PNP三极管P1、PNP三极管P2、电容C1、NPN三极管N1；

所述稳压二极管组的阳极、所述PNP三极管P1的发射极通过电阻R2同时接输入电压端01，所述PNP三极管P1的基极、电阻R1同时接稳压二极管组的阴极，电阻R1的另一端接地；

所述PNP三极管P1的集电极同时接电容C1的一端、PNP三极管P2的发射极和电阻R3，电容C1的另一端接地，电阻R3的另一端同时接电阻R4和NPN三极管N1的基极，电阻R4的另一端、NPN三极管N1的发射极同时接地；NPN三极管N1的集电极通过电阻R5接PNP三极管P2的基极，PNP三极管P2的集电极接内部供电端02。

进一步的，稳压二极管组包括二极管D1、二极管D2和二极管D3，二极管D2的阳极接二极管D1的阴极，二极管D3的阳极接二极管D2的阴极。

进一步的，还包括供电控制端03、电阻R8和二极管D4；

二极管D4的阳极通过电阻R8与供电控制端03相连，二极管D4的阴极与PNP三极管P2的发射极相接。

进一步的，还包括电阻R7，电阻R7接在内部供电端02与NPN三极管N1的基极之间。

进一步的，还包括电阻R6，电阻R6接在PNP三极管P2的基极与PNP三极管P1的集电极之间。

一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构的供电方法，当电路为间歇式供电时，供电控制端03的输出电压小于PNP三极管P1的集电极电压。

进一步的，当电路为连续式供电时，供电控制端03的输出电压大于PNP三极管P1的集电极电压。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构及供电方法，根据系统间歇工作的要求实现内部间歇式供电，解决了现有技术中因内部供电电源持续不变，导致的电路本身损耗大的缺陷，从而大大降低系统间歇工作时内部供电的损耗；通过改变供电控制端电压大小，就能够在间歇式供电和连续式供电两种模式之间的切换，操作方便、适用性广。

附图说明

图1为现有技术中稳定电压供电线路的电路图；

图2为恒流供电线路图；

图3为本发明的兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构图；

图4为利用稳定电压供电线路供电实例图；

图5为利用恒定电流供电线路供电实例图；

图6为利用本发明的兼容间歇式供电和连续式供电的电路供电结构实例图；

图7为供电过程中PNP三极管P1集电极、NPN三极管N1基极和内部供电端02端口的电压变化图。

其中：01-输入电压端；02-内部供电端；03-供电控制端。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图3，图3为本发明的兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构图；本发明电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、PNP三极管P1、PNP三极管P2、NPN三极管N1和电容C1；输入电压端01、内部供电端02和供电控制端03；

输入电压端01接二极管D1的阳极和电阻R2的一端，二极管D1的阴极接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极接D3的阳极，二极管D3的阴极接PNP三极管P1的基极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地；电阻R2的另一端接PNP三极管P1的发射极，PNP三极管P1的集电极接电容C1的一端、电阻R3、电阻R6、PNP三极管P2的发射极和二极管D4的阴极，电容C1的另一端接地，电阻R3的另一端接电阻R4、电阻R7和NPN三极管N1的基极；电阻R6的另一端同时接电阻R5和PNP三极管P2的基极，PNP三极管P2的集电极同时接电阻R7和内部供电端02，电阻R4的另一端接地，电阻R7的另一端接NPN三极管N1的基极和电阻R3、电阻R4；NPN三极管N1的发射极接地，集电极接电阻R5。二极管D4的阳极接电阻R8，电阻R8的另一端接供电控制端03。

一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路的供电方法，包括间歇式供电模式，具体过程为：输入电压端01的输入电压经过二极管D1、二极管D2和二极管D3的正向压降后，在电阻R2两端形成固定的压降，形成恒定的电流流过PNP三极管P1，电阻R1为限流电阻；

电流经过PNP三极管P1后向电容C1进行充电，A点电压升高，A点电压通过电阻R3和电压R4分压，当B点电压高于NPN三极管N1的U_be时，NPN三极管N1导通；

NPN三极管N1经电阻R5，将PNP三极管P2的基极拉低，PNP三极管P2导通，内部供电端02产生供电电压为系统内部控制单元供电，同时内部供电端02通过电阻R7在NPN三极管N1基极上叠加一定的电压；

电容C1通过系统内部控制单元供电而放电，A点电压下降，当A点的电压小于某一特定值时，通过电阻R3和电阻R4的分压，使B点电压小于NPN三极管N1的U_be，从而使NPN三极管N1截止，PNP三极管P2截止，内部供电端02端口的电压下降，使系统内部控制单元关断，实现了系统控制单元间歇式供电；

其中供电间隔及周期长短可以通过电容C1的容值大小来调整，在上述过程中，供电控制端03的电压始终低于A点电压，二极管D4截止，不影响间歇式供电线路的正常工作。

一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路的供电方法，包括连续式供电模式，具体过程为：

升高供电控制端03的电压，使其始终高于A点电压，NPN三极管N1始终处于导通状态，PNP三极管P2也始终处于导通状态，为系统控制线路连续供电。

将本发明的电路结构应用于DC/DC变换器中，输入电压28V，输出电压5V，当DC/DC变换器输出空载时，其工作于间歇模式；采用传统的连续供电线路结构，参见图4和图5，图4和图5分别为利用稳定电压供电线路供电实例图及利用恒定电流供电线路供电实例图，其输入电流分别为18mA和20mA。参见图6，采用本发明中的间歇式供电线路，其输入电流为8mA。分析比较可知，利用本发明的电路其消耗最小。

实施例1

将本发明电路应用于输入电压28V，输出电压5V，输出功率为1.5W的DC/DC变换器中。输入电压端01端口为系统输入电压，二极管D1、二极管D2和二极管D3在电阻R2两端形成固定的压降，使PNP三极管P1的集电极形成恒定电流并向电容C1进行充电，参见图7，图7为供电过程中PNP三极管P1集电极、NPN三极管N1基极和内部供电端02端口的电压变化图，当A点电压升高至10.8V，经电阻R3和电阻R4分压后，当B点电压高于NPN三极管N1的U_be时，NPN三极管N1导通，NPN三极管N1经电阻R5将PNP三极管P2的基极拉低，PNP三极管P2导通，内部供电端02产生供电电压提供给该系统内部器件，同时内部供电端02通过电阻R7在NPN三极管N1基极上叠加一定的电压；

电容C1通过系统内部PWM控制器放电，A点电压下降，当A点的电压小于6.4V时，通过电阻R3和电阻R4的分压，使NPN三极管N1截止，PNP三极管P2也截止，内部供电端02的电压下降，使系统内器件关断；

DC/DC变换器空载输出时，供电控制端03端口的电压始终小于A点电压，二极管D4截止，不影响间歇式供电线路的正常工作，降低了系统本身的损耗，提高了系统的效率。

当DC/DC变换器满载输出，即输出电流为0.3A时，供电控制端03端口的电压始终高于A点电压，二极管D4导通，NPN三极管N1连续导通，PNP三极管P2连续导通，内部供电端02的电压连续为系统内控制器件供电，使系统工作在连续模式。

上述兼容间歇式供电和连续式供电电路已经投入到20-50系列的军用DC/DC变换器设计中，实现电路的空载输入电流小于10mA。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构，其特征在于，包括输入电压端(01)、内部供电端(02)、稳压二极管组、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、PNP三极管P1、PNP三极管P2、电容C1和NPN三极管N1；

所述稳压二极管组的阳极、所述PNP三极管P1的发射极通过电阻R2同时接输入电压端(01)，所述PNP三极管P1的基极、电阻R1同时接稳压二极管组的阴极，电阻R1的另一端接地；

所述PNP三极管P1的集电极同时接电容C1的一端、PNP三极管P2的发射极和电阻R3，电容C1的另一端接地，电阻R3的另一端同时接电阻R4和NPN三极管N1的基极，电阻R4的另一端、NPN三极管N1的发射极同时接地；NPN三极管N1的集电极通过电阻R5接PNP三极管P2的基极，PNP三极管P2的集电极接内部供电端(02)。

2.根据权利要求1所述的兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构，其特征在于，稳压二极管组包括二极管D1、二极管D2和二极管D3，二极管D2的阳极接二极管D1的阴极，二极管D3的阳极接二极管D2的阴极。

3.根据权利要求1或2所述的兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构，其特征在于，还包括供电控制端(03)、电阻R8和二极管D4；

二极管D4的阳极通过电阻R8与供电控制端(03)相连，二极管D4的阴极与PNP三极管P2的发射极相接。

4.根据权利要求3所述的兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构，其特征在于，还包括电阻R7，电阻R7接在内部供电端(02)与NPN三极管N1的基极之间。

5.根据权利要求3所述的兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构，其特征在于，还包括电阻R6，电阻R6接在PNP三极管P2的基极与PNP三极管P1的集电极之间。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构的供电方法，其特征在于，当电路为间歇式供电时，供电控制端(03)的输出电压小于PNP三极管P1的集电极电压。

7.一种根据权利要求3-5任一项所述的兼容间歇式供电和连续式供电的电路结构的供电方法，其特征在于，当电路为连续式供电时，供电控制端(03)的输出电压大于PNP三极管P1的集电极电压。