CN111404365B - 一种开关电源电路和电器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种开关电源电路和电器设备，涉及电子技术领域，能够提高开关电源电路的可靠性。该电路包括：开关电源芯片、稳压输出模块和控制装置；开关电源芯片S引脚连接直流电源负极，开关电源芯片M引脚通过第一电阻单元连接目标节点，目标节点通过第二电阻单元连接直流电源正极；稳压输出模块第一端连接直流电源正极，稳压输出模块第二端连接开关电源芯片D引脚；稳压输出模块用于将自身接收的电压转换为预定电压以第三端输出；控制装置第一端连接稳压输出模块第三端，控制装置第二端连接目标节点和直流电源负极，用于在未接收到预定电压时，控制目标节点和直流电源的负极导通，在接收到预定电压时，控制目标节点和直流电源的负极断开。

Description

一种开关电源电路和电器设备
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种开关电源电路和电器设备。
背景技术
目前，为了保证大多数电器设备中都存在的开关电源可以正常工作，开关电源电路中的开关电源芯片都有多功能引脚M，通过电阻连接到交流电源转换而成的直流电源的正极可以实现对开关电源电路起到输入过欠压保护的目的，也就通过电阻连接到交流电源转换而成直流电源的负极则可以实现对开关电源电路起到限流保护的目的。但目前的开关电源电路中在设计时只能使用到其中一个功能，不能在开关电源的工作过程中将两个功能都使用到，使得开关电源电路在使用过程中存在一定的不可靠性。
发明内容
本发明的实施例提供一种开关电源电路，能够提高开关电源运行的可靠性。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种开关电源电路，包括：开关电源芯片、稳压输出模块和控制装置；其中，开关电源芯片的源极S引脚连接直流电源的负极，开关电源芯片的多功能M引脚通过第一电阻单元连接目标节点，目标节点通过第二电阻单元连接直流电源的正极；
稳压输出模块的第一端连接直流电源的正极，稳压输出模块的第二端连接开关电源芯片的漏极D引脚；稳压输出模块用于将漏极和直流电源的负极提供的电压转换为预定电压通过稳压输出模块的第三端输出；
控制装置的第一端连接稳压输出模块的第三端，控制装置的第二端连接目标节点和直流电源的负极；控制装置用于在其第一端未接收到预定电压时，控制目标节点和直流电源的负极之间导通；控制装置还用于在其第一端接收到预定电压时，控制目标节点和直流电源的负极之间断开。
本申请实施例提供的技术方案中，在开关电源电路中，开关电源的芯片的M引脚通过第一电阻单元连接到目标节点，目标节点通过第二电阻单元连接到直流电源的正极；目标节点还通过控制装置连接到了直流电源的负极。所以，在该开关电源电路运行过程中，一开始，因为控制装置是没有接收到稳压输出模块输出的预定电压的，所以控制装置会控制目标节点和直流电源的负极之间导通，此时开关电源芯片的M引脚则相当于通过第一电阻单元连接到了直流电源的负极，从而起到对开关电源电路限流保护的作用；当开关电源电路整个启动完成正常工作时，控制装置则会接收到稳压输出模块输出的预定电压，因此控制装置会控制目标节点和直流电源的负极之间断开，那么开关电源芯片的M引脚则相当于通过第一电阻单元和第二电阻单元连接到了直流电源的正极，从而起到对开关电源电路的过欠压保护。综上，本申请实施例提供的技术方案可以将开关电源芯片的M引脚的两种功能全部利用到，提高了整个开关电源电路运行时的可靠性。
第二方面，提供一种电器设备，包括如第一方面提供的开关电源电路。基于同一发明构思，由于上述电器设备所解决问题的原理以及有益效果可以参见上述第一方面的内容，重复之处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中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为本发明实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图三；
图4为本发明实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图四；
图5为本发明实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图五；
图6为本发明实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图六；
图7为本发明实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图七；
图8为本发明实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图八。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
还需要说明的是，本发明实施例中，“的(英文：of)”，“相应的(英文：corresponding，relevant)”和“对应的(英文：corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。
为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。
目前，开关电源电路中的开关电源芯片的多功能引脚都存在多种功能，既可以通过电阻与直流电源的正极连接起到对开关电源电路的过欠压保护，还可以通过电阻与直流电管的负极相连起到对开关电源电路的限流保护。但是实际的开关电源电路在设计时，多功能引脚的连接关系时一定的，在过欠压保护和限流保护中智能任选一种实现，这无疑使得开关电源电路在使用过程中的可靠性不足。
针对上述技术问题，参照图1所示，本申请实施例提供一种开关电源电路，包括：开关电源芯片11、稳压输出模块12和控制装置13。
其中，开关电源芯片11的源极S引脚连接直流电源的负极DC-，开关电源芯片11的多功能M引脚通过第一电阻单元14连接目标节点O，目标节点O通过第二电阻单元15连接直流电源的正极DC+；稳压输出模块12的第一端连接直流电源的正极DC+，稳压输出模块12的第二端连接开关电源芯片11的漏极D引脚；稳压输出模块12用于将漏极和直流电源的负极DC-提供的电压转换为预定电压通过稳压输出模块12的第三端输出；控制装置13的第一端连接稳压输出模块12的第三端，控制装置13的第二端连接目标节点O和直流电源的负极DC-；控制装置13用于在其第一端未接收到预定电压时，控制目标节点O和直流电源的负极DC-之间导通；控制装置13还用于在其第一端接收到预定电压时，控制目标节点O和直流电源的负极DC-之间断开。
上述实施例提供的技术方案中，在开关电源电路中，开关电源的芯片的M引脚通过第一电阻单元连接到目标节点，目标节点通过第二电阻单元连接到直流电源的正极；目标节点还通过控制装置连接到了直流电源的负极。所以，在该开关电源电路运行过程中，一开始，因为控制装置是没有接收到稳压输出模块输出的预定电压的，所以控制装置会控制目标节点和直流电源的负极之间导通，此时开关电源芯片的M引脚则相当于通过第一电阻单元连接到了直流电源的负极，从而起到对开关电源电路限流保护的作用；当开关电源电路整个启动完成正常工作时，控制装置则会接收到稳压输出模块输出的预定电压，因此控制装置会控制目标节点和直流电源的负极之间断开，那么开关电源芯片的M引脚则相当于通过第一电阻单元和第二电阻单元连接到了直流电源的正极，从而起到对开关电源电路的过欠压保护。综上，本申请实施例提供的技术方案可以将开关电源芯片的M引脚的两种功能全部利用到，提高了整个开关电源电路运行时的可靠性。
一种可实现的方式中，参照图2所示，控制装置13具体包括控制器131和开关132；目标节点O通过开关132连接直流电源的负极DC-；控制装置13的第一端连接稳压输出模块12的第三端；控制装置13的第二端连接开关132的控制端；控制装置13具体用于在其第一端未接收到预定电压时，控制开关132闭合；控制装置13具体用于在其第一端接收到预定电压时，控制开关132打开。
示例性的，参照图3所示，控制器131可以为微控制单元(MCU，microcontrollerunit)；开关132可以为继电器(例如电磁继电器)。实际中，控制器13可以为该开关电源电路所在电器设备的主控板。
可选的，参照图3所示，第一电阻单元14包括至少一个第一电阻141(R4)，第二电阻单元15包括至少一个第二电阻151(R2和R3)。需要说明的是，第一电阻单元14中包括多少第一电阻141并不做限制，只要能保证开关电源芯片11的M引脚通过第一电阻单元14连接到直流电源的负极DC-时，第一电阻单元14的电阻值满足具体限流值所需的电阻值即可,同理，第二电阻单元15中包括多少第二电阻151也并不做限制，只要能保证开关电源芯片11的M引脚通过第一电阻单元14和第二电阻单元15连接到直流电源的正极DC+时，第一电阻单元14和第二电阻单元15的整体电阻值满足具体需要限定的电压值所需的电阻值即可。
可选的，参照图4所示，稳压输出模块12包括：RCD吸收电路子模块121、变压器T1和次级负载输出子模块122。
其中，RCD吸收电路子模块121的第一端连接直流电源的正极DC+，RCD吸收电路子模块121的第二端连接开关电源芯片11的D引脚，RCD吸收电路子模块121的第三端连接变压器T1的初级侧的第一端1，RCD吸收电路的第四端连接变压器T1的初级侧的第二端2；变压器T1的次级侧的第一端3连接次级负载输出子模块122的第一端，变压器T1的次级侧的第二端4连接次级负载输出子模块122的第二端；RCD吸收电路子模块121用于吸收变压器T1漏感形成的尖峰电压；次级负载输出子模块122用于将变压器T1输出的电压进行滤波和整流后转换为预设电压输出。示例性的，预设电压可以为5V。
一种可实现的方式中，参照图5所示，RCD吸收电路子模块121具体包括第三电阻R1、第一电容C1和第一二极管V1；次级负载输出子模块122具体包括：第二二极管V3、第二电容C2、第三电容C8、第一电感L1、第四电容C6、第五电容C7、三端稳压器N1、第六电容C5和第七电容C3。
其中，R1的一端连接直流电源的正极DC-和变压器T1的初级侧的第一端1，R1的另一端连接V1的输出端，V1的输入端连接开关电源芯片11的D引脚和变压器T1的初级侧的第二端2，C1与R1并联；V3的输入端连接变压器T1的次级侧的第一端3，V3的输出端连接L1的一端，L1的另一端连接N1的输入端Vin，N1的接地端GND连接变压器T1的次级侧的第四端4，C2的一端连接V3的另一端，C2和C8的另一端连接变压器T1的次级侧的第四端4，C8与C2并联，C6的一端连接L1的另一端，C6的另一端连接变压器T1的次级侧的第四端4，C7和C6并联，C5的一端连接N1的输出端Vout，C5的另一端连接接变压器T1的次级侧的第四端4和保护地，C3和C5并联。具体的，V3用于整流、C2、C3、C5、L1、C6、C7、C8、用于滤波，N1用于稳压并通过Vout和GND输出预定电压。其中C2、C6和C5为电解电容，需要根据其极性设置其两端的具体连接极性；另外，参照图5所示，整体的次级负载输出子模块122还可以是连接在变压器T1的次级侧的第三端5和第四端6上。
可选的，参照图6所示，开关电源电路还包括辅助反馈模块16；辅助反馈模块16的第一端连接稳压输出模块12的第四端，辅助反馈模块16的第二端连接开关电源芯片11的C引脚，辅助反馈模块16的第三端连接直流电源的负极DC-，辅助反馈模块161的第四端连接稳压输出模块12的第五端；辅助反馈模块16用于将稳压输出模块12工作过程中的第四端对应的目标电压反馈给开关电源芯片11。
进一步可选的，参照图7所示，辅助反馈模块16包括：反馈子模块161和辅助电源子模块162；反馈子模块161的第一端连接稳压输出模块12的第四端，反馈子模块161的第二端连接辅助电源子模块162的第一端，反馈子模块161的第三端连接开关电源芯片11的C引脚，反馈子模块16的第四端连接直流电源的负极DC-；辅助电源子模块162的第二端连接直流电源的负极DC-和保护地，辅助电源子模块162的第三端连接稳压输出模块12的第五端；反馈子模块161用于将稳压输出模块12的第四端对应的目标电压反馈给开关电源芯片11；辅助电源子模块162用于将直流电源的负极DC-和反馈子模块161的第二端提供的电压传输给稳压输出模块12。
一种可实现的方式中，参照图5所示，反馈子模块161具体包括：第八电容C10、第四电阻R12、第九电容C11、光耦B1、第十电容C9、第五电阻R9、三端调节器N2、第六电阻R8和第七电阻R11；辅助电源子模块162具体包括：第十一电容C4和第三二极管V2。
其中，C10一端连接开关电源芯片11的C引脚，C10的另一端连接直流电源的负极DC-，R12的一端连接开关电源芯片11的C引脚和B1的第一引脚E，R12的另一端连接C11的一端，C11的另一端连接直流电源的负极DC-和，B1的第二引脚连接C4的一端和V2的输出端，V2的输入端连接变压器T1的初级侧的第三端7，C4的另一端连接变压器T1的初级侧的第四端8、直流电源的负极DC-和保护地，B1的第三端A连接V3的输出端，B1的第四端K连接N2的第一端K和C9的一端，C9的另一端连接R9的一端，R9的另一端连接N2的第二端R、R8的一端和R11的一端，R8的另一端连接L1的另一端，R11的另一端连接N2的第三端A和保护地。其中，C11和C4为电解电容，在连接时需要考虑其极性。具体的，C10、C11和R12主要用于对开关电源电路中环路的补偿，保证开关电源电路电路稳定工作；R8、R11、N2和B1主要用于将开关电源电路输出到三端稳压器N1的输入端Vin的电压反馈到开关电源芯片11的C端，以使开关电源芯片11调节导通占空比，保证整个开关电源电路输出到三端稳压器N1的输入端Vin的电压的稳定；B1还用于给变压器T1的初级侧的第三端7提供正电势；V2用于整流，C4用于滤波。
另外，参照图5所示，开关电源电路中还存在第八电阻R5、第九电阻R10、第十一电阻R7和第十二电阻R6；其中，R5设置在V2的输出端和B1的第一端C之间，R10设置在B1的第二端E和C10的一端之间，R7设置在B1的第三端K和第四端A之间，R6设置在B1的第三端K和L1的一端之间。具体的，R7用于降低B1中发光二极管的电流，其余的R5、R10和R6用于降低自身所在支路的电流。
本申请实施例提供的技术方案中，在开关电源电路中，开关电源的芯片的M引脚通过第一电阻单元连接到目标节点，目标节点通过第二电阻单元连接到直流电源的正极；目标节点还通过控制装置连接到了直流电源的负极。所以，在该开关电源电路运行过程中，一开始，因为控制装置是没有接收到稳压输出模块输出的预定电压的，所以控制装置会控制目标节点和直流电源的负极之间导通，此时开关电源芯片的M引脚则相当于通过第一电阻单元连接到了直流电源的负极，从而起到对开关电源电路限流保护的作用；当开关电源电路整个启动完成正常工作时，控制装置则会接收到稳压输出模块输出的预定电压，因此控制装置会控制目标节点和直流电源的负极之间断开，那么开关电源芯片的M引脚则相当于通过第一电阻单元和第二电阻单元连接到了直流电源的正极，从而起到对开关电源电路的过欠压保护。综上，本申请实施例提供的技术方案可以将开关电源芯片的M引脚的两种功能全部利用到，提高了整个开关电源电路运行时的可靠性。
此外，参照图8所示，本申请实施例还提供一种电器设备01，该电器设备01包括如前述实施例提供的开关电源电路02。其中，开关电源电路02用于为该电器设备01的负载03供电。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种开关电源电路，其特征在于，包括：
开关电源芯片，所述开关电源芯片的源极S引脚连接直流电源的负极，所述开关电源芯片的多功能M引脚通过第一电阻单元连接目标节点，所述目标节点通过第二电阻单元连接所述直流电源的正极；
稳压输出模块，所述稳压输出模块的第一端连接所述直流电源的正极，所述稳压输出模块的第二端连接所述开关电源芯片的漏极D引脚；所述稳压输出模块用于将所述漏极和所述直流电源的负极提供的电压转换为预定电压通过所述稳压输出模块的第三端输出；
控制装置，所述控制装置的第一端连接所述稳压输出模块的第三端，所述控制装置的第二端连接所述目标节点和所述直流电源的负极；所述控制装置用于在其第一端未接收到所述预定电压时，控制所述目标节点和所述直流电源的负极之间导通；所述控制装置还用于在其第一端接收到所述预定电压时，控制所述目标节点和所述直流电源的负极之间断开。
2.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述控制装置包括控制器和开关；
所述目标节点通过所述开关连接所述直流电源的负极；所述控制器的第一端连接所述稳压输出模块的第三端；所述控制器的第二端连接所述开关的控制端；
所述控制器具体用于在其第一端未接收到所述预定电压时，控制所述开关闭合；所述控制器具体用于在其第一端接收到所述预定电压时，控制所述开关打开。
3.根据权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述控制器为微控制单元MCU。
4.根据权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关为继电器。
5.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述第一电阻单元包括至少一个第一电阻，所述第二电阻单元包括至少一个第二电阻。
6.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述稳压输出模块包括：RCD吸收电路子模块、变压器和次级负载输出子模块；
所述RCD吸收电路子模块的第一端连接所述直流电源的正极，所述RCD吸收电路子模块的第二端连接所述开关电源芯片的D引脚，所述RCD吸收电路子模块的第三端连接所述变压器的初级侧的第一端，所述RCD吸收电路的第四端连接所述变压器的初级侧的第二端；
所述变压器的次级侧的第一端连接所述次级负载输出子模块的第一端，所述变压器的次级侧的第二端连接所述次级负载输出子模块的第二端；
所述RCD吸收电路子模块用于吸收所述变压器漏感形成的尖峰电压；所述次级负载输出子模块用于将所述变压器输出的电压进行滤波和整流后转换为预设电压输出。
7.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，还包括辅助反馈模块；
所述辅助反馈模块的第一端连接所述稳压输出模块的第四端，所述辅助反馈模块的第二端连接所述开关电源芯片的C引脚，所述辅助反馈模块的第三端连接所述直流电源的负极，所述辅助反馈模块的第四端连接所述稳压输出模块的第五端；所述辅助反馈模块用于将所述稳压输出模块工作过程中的第四端对应的目标电压反馈给所述开关电源芯片。
8.根据权利要求7所述的开关电源电路，其特征在于，所述辅助反馈模块包括：反馈子模块和辅助电源子模块；
所述反馈子模块的第一端连接所述稳压输出模块的第四端，所述反馈子模块的第二端连接所述辅助电源子模块的第一端，所述反馈子模块的第三端连接所述开关电源芯片的C引脚，所述反馈子模块的第四端连接所述直流电源的负极；
所述辅助电源子模块的第二端连接所述直流电源的负极和保护地，所述辅助电源子模块的第三端连接所述稳压输出模块的第五端；
所述反馈子模块用于将所述稳压输出模块的第四端对应的目标电压反馈给所述开关电源芯片；
所述辅助电源子模块用于将所述直流电源的负极和所述反馈子模块的第二端提供的电压传输给所述稳压输出模块。
9.一种电器设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的开关电源电路。
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