CN111245198A - 辅助源电路和隔离开关电源 - Google Patents

Abstract

本申请提供的辅助源电路和隔离开关电源，涉及开关电源技术领域。其中，辅助源电路应用于隔离开关电源，该隔离开关电源包括变压器和主控芯片，该辅助源电路包括：限流单元；整流单元，该整流单元和限流单元串联连接后的第一端与变压器的辅助绕组连接；稳压单元，该稳压单元的第一端与整流单元和限流单元串联连接后的第二端连接、第二端与主控芯片的电源端连接，以串联连接于整流单元和限流单元串联连接后的第二端与主控芯片之间；整流单元将辅助绕组输出的交流电进行整流处理以得到直流电，该直流电经过稳压单元输出至主控芯片。通过上述设置，可以改善现有技术中变压器的物料不能进行归一化处理的问题。

Description

辅助源电路和隔离开关电源

技术领域

本申请涉及开关电源技术领域，具体而言，涉及一种辅助源电路和隔 离开关电源。

背景技术

隔离开关电源，主要由控制电路(主控芯片及其外围电路)和功率变 换电路(变压器、功率开关、输入输出)构成。其中，在输入电压比较高 的应用场合，主控芯片不会全程采用输入母线电压为其供电，而是通过增 加变压器的一组辅助绕组，由该辅助绕组为主控芯片提供工作电压。

经发明人研究发现，在现有技术中，为保证向主控芯片提供的工作电 压不会因为过高而导致该主控芯片损坏的问题，需要根据不同的输出电压 对输出绕组和辅助绕组的匝比进行不同设计，从而会导致用户生产变压器 的物料不能进行归一化处理的问题，进而导致变压器的制造成本较高的问 题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种辅助源电路和隔离开关电源， 以改善现有技术中因需要根据输出电压对输出绕组和辅助绕组的匝比进行 设计而导致变压器的物料不能进行归一化处理的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：

一种辅助源电路，应用于隔离开关电源，该隔离开关电源包括变压器 和主控芯片，所述辅助源电路包括：

限流单元；

整流单元，该整流单元和所述限流单元串联连接后的第一端与所述变 压器的辅助绕组连接；

稳压单元，该稳压单元的第一端与所述整流单元和所述限流单元串联 连接后的第二端连接、第二端与所述主控芯片的电源端连接，以串联连接 于所述整流单元和所述限流单元串联连接后的第二端与所述主控芯片之 间；

其中，所述整流单元将所述辅助绕组输出的交流电进行整流处理以得 到直流电，该直流电经过所述稳压单元输出至所述主控芯片。

在本申请实施例较佳的选择中，在上述辅助源电路中，所述稳压单元 包括：

稳压二极管，该稳压二极管的负极作为所述稳压单元的第一端与所述 整流单元和所述限流单元串联连接后的第二端连接、正极作为所述稳压单 元的第二端与所述主控芯片的电源端连接。

在本申请实施例较佳的选择中，在上述辅助源电路中，所述限流单元 包括：

第一电阻，该第一电阻作为所述限流单元与所述整流单元的串联连接。

在本申请实施例较佳的选择中，在上述辅助源电路中，所述整流单元 包括：

第一二极管，该第一二极管作为所述整流单元与所述限流单元串联连 接。

在本申请实施例较佳的选择中，在上述辅助源电路中，还包括：

滤波单元，该滤波单元的第一端与所述稳压单元的第二端连接、第二 端接地。

在本申请实施例较佳的选择中，在上述辅助源电路中，所述滤波单元 包括：

第一电容，该第一电容的一端作为所述滤波单元的第一端与所述稳压 单元的第二端连接、另一端作为所述滤波单元的第二端接地。

本申请实施例还提供了一种隔离开关电源，包括变压器、主控芯片以 及辅助电源电路，该辅助电源电路包括：

限流单元；

整流单元，该整流单元和所述限流单元串联连接后的第一端与所述变 压器的辅助绕组连接；

稳压单元，该稳压单元的第一端与所述整流单元和所述限流单元串联 连接后的第二端连接、第二端与所述主控芯片的电源端连接，以串联连接 于所述整流单元和所述限流单元串联连接后的第二端与所述主控芯片之 间；

其中，所述整流单元将所述辅助绕组输出的交流电进行整流处理以得 到直流电，该直流电经过所述稳压单元输出至所述主控芯片。

在本申请实施例较佳的选择中，在上述隔离开关电源中，所述稳压单 元包括：

稳压二极管，该稳压二极管的负极作为所述稳压单元的第一端与所述 整流单元和所述限流单元串联连接后的第二端连接、正极作为所述稳压单 元的第二端与所述主控芯片的电源端连接。

在本申请实施例较佳的选择中，在上述隔离开关电源中，还包括：

第二电容，该第二电容的一端与所述变压器的输入绕组的同名端连接、 另一端接地。

在本申请实施例较佳的选择中，在上述隔离开关电源中，还包括：

第二二极管，该第二二极管的正极与所述变压器的输出绕组的异名端 连接；

第三电容，该第三电容的一端与所述第二二极管的负极连接后作为所 述隔离开关电源的正输出端、另一端与所述输出绕组的同名端连接后作为 所述隔离开关电源的负输出端。

本申请提供的辅助源电路和隔离开关电源，通过限流单元、整流单元 以及稳压单元的配合设置，可以使输出至所述主控芯片的电压不会超过主 控芯片的上限电压，从而改善现有技术中因需要根据输出电压对输出绕组 和辅助绕组的匝比进行设计而导致变压器的物料不能进行归一化处理的问 题，进而避免变压器的制造成本较高的问题，具有极大的实用价值。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实 施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本申请实施例提供的隔离开关电源的电路原理图。

图2为本申请实施例提供的隔离开关电源的另一电路原理图。

图3为本申请实施例提供的辅助电源电路的应用电路原理图。

图4为本申请实施例提供的辅助电源电路的另一应用电路原理图。

图5为本申请实施例提供的辅助电源电路的另一应用电路原理图。

图标：10-隔离开关电源；100-辅助源电路；110-限流单元；R1-第一电 阻；130-整流单元；D1-第一二极管；150-稳压单元；ZD-稳压二极管；170- 滤波单元；C1-第一电容；200-变压器；Np-输入绕组；Ns-输出绕组；Na- 辅助绕组；C2-第二电容；C3-第三电容；D2-第二二极管；R2-第二电阻； MOS1-开关器件；300-主控芯片；Vcc-电源端。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实 施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不 同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限 制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一 旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步 定义和解释。在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四” 等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一 体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以 通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通 技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，本申请实施例提供了一种隔离开关电源10，可以包括辅 助源电路100、变压器200、主控芯片300以及开关器件MOS1。

详细地，所述变压器200可以包括输入绕组Np、输出绕组Ns以及辅 助绕组Na。其中，所述输入绕组Np的同名端可以与外部直流电源的正极 连接、异名端可以与所述开关器件MOS1的高电位端连接，该开关器件 MOS1的低电位端可以通第二电阻R2接地、控制端可以与所述主控芯片300 的输出端连接，以基于所述主控芯片300的驱动控制所述输入绕组Np的通 断电。

所述输出绕组Ns的同名端和异名端可以分别作为所述变压器200的两 个输出端，分别与用电设备连接以向该用电设备供电。所述辅助绕组Na的 同名端可以接地、异名端可以与所述辅助源电路100的一端连接，该辅助 源电路100的另一端可以与所述主控芯片300的电源端Vcc连接。

需要说明的是，在所述主控芯片300控制所述开关器件MOS1的导通 与关断的过程中，可以将能量从所述输入绕组Np传递至所述输出绕组Ns， 以向用电设备供电。同时，所述辅助绕组Na的电压Vaux由输入电压、变 压器绕组Np和Na的匝比，以及占空比(Duty)决定的。而占空比(Duty)是输 出电压Vo的函数，如此辅助绕组Na的电压便是输出电压Vo的函数，简而 化之有公式如下：

所以当作为电路设计主要目标的输出电压Vo发生变化时，则Vaux也 会发生变化，比如当设计需求把输出电压Vo升高的话，往往需要重新设计 变压器，否则会导致主控芯片300出现过压，或是辅助源支路的限流单元 110温度升高，电源效率下降。采用本专利电路后所述辅助绕组Na的电压 Vaux可以通过所述辅助源电路100的处理后作用于所述主控芯片300，以 避免主控芯片300过压损坏或是限流单元110过热损坏的问题。

可选地，所述开关器件MOS1的类型不受限制，可以根据实际应用需 求进行设置。在一种可以替代的示例中，所述开关器件MOS1可以为场效 应管。

详细地，所述场效应管的漏极可以作为所述开关器件MOS1的高电位 端与所述输入绕组Np的异名端连接、源极可以作为所述开关器件MOS1 的低电位端通过所述第二电阻R2接地、栅极可以作为所述开关器件MOS1 的控制端与所述主控芯片300的输出端连接。

结合图2，在本实施例中，所述隔离开关电源10还可以包括第二电容 C2、第三电容C3以及第二二极管D2。

详细地，所述第二电容C2的一端与所述变压器200的输入绕组Np的 同名端连接、另一端接地。所述第二二极管D2的正极与所述变压器200的 输出绕组Ns的异名端连接。所述第三电容C3的一端与所述第二二极管D2 的负极连接后作为所述隔离开关电源10的正输出端、另一端与所述输出绕 组Ns的同名端连接后作为所述隔离开关电源10的负输出端。

结合图3，本申请实施例还提供一种可应用于上述隔离开关电源10的 辅助源电路100。其中，所述辅助源电路100可以包括限流单元110、整流 单元130以及稳压单元150。

详细地，所述限流单元110和所述整流单元130串联连接后的第一端 与所述变压器200的辅助绕组Na连接、第二端与所述稳压单元150的第一 端连接。例如，在一种可以替代的示例中，所述限流单元110的第一端与 所述变压器200的辅助绕组Na连接。所述整流单元130的第一端与所述限 流单元110的第二端连接。所述稳压单元150的第一端与所述整流单元130 的第二端连接、第二端与所述主控芯片300的电源端Vcc连接，以串联连 接于所述整流单元130与所述主控芯片300之间。

其中，所述整流单元130将所述辅助绕组Na输出的交流电进行整流处 理以得到直流电，该直流电经过所述稳压单元150输出至所述主控芯片300。

通过上述设置，可以形成如下所示关系：

其中，Vcc_max为所述主控芯片300的上限电压，Vaux为所述辅助绕组 Na的电压，V1为限流单元110两端的电压，V2为稳压单元150两端的电 压。

通过上述公式可以知道，相较于直接将所述辅助绕组Na的电压经过整 流后作用于主控芯片300，本申请的方案可以在保证主控芯片300工作在安 全电压的基础上，辅助绕组Na的电压可以更大，使得输出绕组Ns的输出 电压也可以更大，以便于变压器200生产过程中对物料进行归一化处理。

并且，发明人发现，若直接采用一个电阻值较大的限流单元110而不 采用稳压单元150，会导致该限流单元110的功耗较大，进而导致所述隔离 开关电源10的效率低的问题。并且，由于该限流单元110的功耗较大，还 会导致该限流单元110的寿命较低的问题。

进一步地，发明人在设计的过程中发现，若将稳压单元150与主控芯 片300并联，虽然可以对主控芯片300进行电压保护，但是，由于增加了 稳压单元150的支路电流，会导致流经限流单元110的电流增大，进而出 现功耗较大的问题。因此，发明人为避免上述问题，将稳压单元150与主 控芯片300进行串联连接。

可选地，所述限流单元110包括的电气元件的类型和数量不受限制， 可以根据实际应用需求进行设置，只要具有一定的阻抗即可。在本实施例 中，结合图4，所述限流单元110可以包括第一电阻R1。

详细地，所述第一电阻R1的一端作为所述限流单元110的第一端与所 述变压器200的辅助绕组Na连接、另一端作为所述限流单元110的第二端 与所述整流单元130的第一端连接。

需要说明的是，上述示例中所述限流单元110仅包括第一电阻R1，但 是，在其它的示例中，也可以是通过多个电阻进行串并联连接后作为所述 限流单元110。

可选地，所述整流单元130包括的电气元件的类型和数量不受限制， 可以根据实际应用需求进行设置，只要具有整流的功能即可。在本实施例 中，所述整流单元130可以包括第一二极管D1。

详细地，所述第一二极管D1的正极作为所述整流单元130的第一端与 所述限流单元110的第二端连接、负极作为所述整流单元130的第二端与 所述稳压单元150的第一端连接。

需要说明的是，上述示例中所述整流单元130仅包括第一二极管D1， 但是，在其它的示例中，也可以是通过多个第一二极管D1进行串联连接或 并联连接，以作为所述整流单元130。

可选地，所述稳压单元150包括的电气元件的类型和数量不受限制， 可以根据实际应用需求进行设置，只要能够进行有效地电压保护即可。在 本实施例中，所述稳压单元150可以包括稳压二极管ZD。

详细地，所述稳压二极管ZD的负极作为所述稳压单元150的第一端与 所述整流单元130的第二端连接、正极作为所述稳压单元150的第二端与 所述主控芯片300的电源端Vcc连接。

需要说明的是，选择所述稳压二极管ZD时，需要保证所述稳压二极管 ZD在本实施例中的电路中能够处于反向击穿的状态下。并且，在上述示例 中，所述稳压单元150仅包括一个稳压二极管ZD，但是，在其它示例中， 也可以是通过多个并联连接的稳压二极管ZD，以作为所述稳压单元150。

进一步地，为保证避免向所述主控芯片300提供的电压存在波动而导 致该主控芯片300的工作不稳定的问题，在本实施例中，结合图5，所述辅 助源电路100还可以包括滤波单元170。

详细地，所述滤波单元170的第一端与所述稳压单元150的第二端连 接、第二端接地。也就是说，所述滤波单元170与所述主控芯片300并联 连接。

可选地，所述滤波单元170包括的电气元件的数量和类型不受限制， 可以根据实际应用需求进行设置。在本实施例中，所述滤波单元170可以 包括第一电容C1。

详细地，所述第一电容C1的一端作为所述滤波单元170的第一端与所 述稳压单元150的第二端连接、另一端作为所述滤波单元170的第二端接 地。

需要说明的是，在上述示例中，所述滤波单元170仅包括第一电容C1， 但是，在其它的示例中，也可以是通过并联连接的多个电容，以作为所述 滤波单元170。

综上所述，本申请提供的辅助源电路100和隔离开关电源10，通过限 流单元110、整流单元130以及稳压单元150的配合设置，可以使输出至所 述主控芯片300的电压不会超过主控芯片300的上限电压，从而改善现有 技术中因需要根据输出电压对输出绕组Ns和辅助绕组Na的匝比进行设计 而导致变压器200的物料不能进行归一化处理的问题，进而避免变压器200 的制造成本较高的问题，具有极大的实用价值。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于 本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请 的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辅助源电路，应用于隔离开关电源，该隔离开关电源包括变压器和主控芯片，其特征在于，所述辅助源电路包括：

限流单元；

整流单元，该整流单元和所述限流单元串联连接后的第一端与所述变压器的辅助绕组连接；

稳压单元，该稳压单元的第一端与所述整流单元和所述限流单元串联连接后的第二端连接、第二端与所述主控芯片的电源端连接，以串联连接于所述整流单元和所述限流单元串联连接后的第二端与所述主控芯片之间；

其中，所述整流单元将所述辅助绕组输出的交流电进行整流处理以得到直流电，该直流电经过所述稳压单元输出至所述主控芯片。

2.根据权利要求1所述的辅助源电路，其特征在于，所述稳压单元包括：

稳压二极管，该稳压二极管的负极作为所述稳压单元的第一端与所述整流单元和所述限流单元串联连接后的第二端连接、正极作为所述稳压单元的第二端与所述主控芯片的电源端连接。

3.根据权利要求1或2所述的辅助源电路，其特征在于，所述限流单元包括：

第一电阻，该第一电阻作为所述限流单元与所述整流单元串联连接。

4.根据权利要求1或2所述的辅助源电路，其特征在于，所述整流单元包括：

第一二极管，该第一二极管作为所述整流单元与所述限流单元串联连接。

5.根据权利要求1或2所述的辅助源电路，其特征在于，还包括：

滤波单元，该滤波单元的第一端与所述稳压单元的第二端连接、第二端接地。

6.根据权利要求5所述的辅助源电路，其特征在于，所述滤波单元包括：

第一电容，该第一电容的一端作为所述滤波单元的第一端与所述稳压单元的第二端连接、另一端作为所述滤波单元的第二端接地。

7.一种隔离开关电源，其特征在于，包括变压器、主控芯片以及辅助电源电路，该辅助电源电路包括：

限流单元；

整流单元，该整流单元和所述限流单元串联连接后的第一端与所述变压器的辅助绕组连接；

稳压单元，该稳压单元的第一端与所述整流单元和所述限流单元串联连接后的第二端连接、第二端与所述主控芯片的电源端连接，以串联连接于所述整流单元和所述限流单元串联连接后的第二端与所述主控芯片之间；

其中，所述整流单元将所述辅助绕组输出的交流电进行整流处理以得到直流电，该直流电经过所述稳压单元输出至所述主控芯片。

8.根据权利要求7所述的隔离开关电源，其特征在于，所述稳压单元包括：

稳压二极管，该稳压二极管的负极作为所述稳压单元的第一端与所述整流单元和所述限流单元串联连接后的第二端连接、正极作为所述稳压单元的第二端与所述主控芯片的电源端连接。

9.根据权利要求7或8所述的隔离开关电源，其特征在于，还包括：

第二电容，该第二电容的一端与所述变压器的输入绕组的同名端连接、另一端接地。

10.根据权利要求7或8所述的隔离开关电源，其特征在于，还包括：

第二二极管，该第二二极管的正极与所述变压器的输出绕组的异名端连接；

第三电容，该第三电容的一端与所述第二二极管的负极连接后作为所述隔离开关电源的正输出端、另一端与所述输出绕组的同名端连接后作为所述隔离开关电源的负输出端。

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