CN111446852A - 一种开关电源及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开关电源及其控制方法，该开关电源中，交流电网依次通过串联的整流桥、浪涌电流抑制电路、PFC电路和隔离FLYBACK DC/DC转换器后输出直流电，还包括：处理单元、浪涌电流抑制电路控制单元、PFC电路控制单元、隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元、启动电路以及切换电路。本发明中，因为隔离FLYBACK DC/DC转换器在PFC电路电压建立之后才开始启动，使得其设计不用同时考虑120VAC、230VAC和385VDC三种输入电压，只需按照PFC电路母线电压385V的等级进行设计，就可以适用全球范围120VAC/230VAC的任何交流电源输入供电，能优化变压器的体积、减小变压器的铜损、减小隔离FLYBACK DC/DC转换器原边电流，从而减小隔离FLYBACK DC/DC转换器的功率损耗，提升效率。

Description

一种开关电源及其控制方法
技术领域
本发明涉及开关电源的技术领域，尤其是涉及一种开关电源及其控制方法。
背景技术
开关电源（Switch Mode Power Supply，简称SMPS），又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源（例如市电）或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑，而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。
授权公告号为CN106100392B的中国专利公开了一种消除工频纹波高效率高功率因素AC/DC电源电路及其供电方法与控制方法，包括交流电源、整流滤波电路、去工频纹波电路、DC/DC变换电路、负载，去工频纹波电路包括开关器件和能量缓冲电路，在交流电源电压小于能量缓冲电路电压时，由能量缓冲电路向负载提供能量；在交流电源电压大于能量缓冲电路电压时，由交流电源通过去工频纹波电路但不通过能量缓冲电路向负载提供能量，或由交流电源通过能量缓冲电路向负载提供能量并对能量缓冲电路充电；DC/DC变换电路，用以将去工频纹波电路的输出电压转换为负载的工作电压；DC/DC变换电路采用BUCK变换器、BOOST变换器、BUCK-BOOST变换器或FLYBACK变换器。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：FLYBACK变换器需要最先启动，给控制电路提供VCC电源；启动完成后，FLYBACK变换器又在PFC电路（Power Factor Correction，功率因数校正电路）母线电压385VDC下工作；因此设计FLYBACK变换器时，需要同时考虑120VAC、230VAC和385VDC三种输入电压，FLYBACK变压器、电流采样电阻、滤波电容等关键功率元器件的参数选择均需要满足这三种电压等级。而且输入浪涌电流会造成电源电压波形塌陷，使得供电质量变差，甚至会影响到其他用电设备的工作以及使保护电路动作，过高的输入浪涌电流还会造成输入熔断器、整流器、滤波器等造成不可恢复的损坏；电源输出功率比较大时，常采用继电器和负温度系数热敏电阻NTC并联的方法来抑制浪涌电流；启动时依靠负温度系数热敏电阻NTC抑制浪涌电流，启动后经过一定延时后继电器闭合，短路掉NTC电阻以减低功耗；由于传统触发电路的维持、延时等原因，在电源瞬变、重复启动等状态下，该方法若使用不当，极易造成NTC热敏电阻存在过电流应力损坏。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种开关电源及其控制方法。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种开关电源，交流电网依次通过串联的整流桥、浪涌电流抑制电路、PFC电路和隔离FLYBACK DC/DC转换器后输出直流电，还包括：
处理单元，通过交流输入电压检测电路检测交流电网的交流输入电压；
浪涌电流抑制电路控制单元，用于根据所述处理单元的控制时序控制所述浪涌电流抑制电路的启闭；
PFC电路控制单元，用于获取所述整流桥的输出电压以及所述PFC电路的输出电流信号、输出电压信号发送给所述处理单元，并根据所述处理单元的控制时序控制所述PFC电路的启闭及工作模式；
隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元，用于获取所述隔离FLYBACK DC/DC转换器的输出电流和输出电压信号发送给所述处理单元，并根据所述处理单元的控制时序控制所述隔离FLYBACK DC/DC转换器的启闭及工作模式；
启动电路，用于引入所述整流桥的输出电压作为系统的供给电源VCC1；以及
切换电路，用于根据所述供给电源VCC1和所述隔离FLYBACK DC/DC转换器提供的供给电源VCC2进行切换，为所述交流输入电压检测电路、浪涌电流抑制电路控制单元、PFC电路控制单元、隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元和处理单元提供供给电源VCC。
通过采用上述技术方案，因为隔离FLYBACK DC/DC转换器在PFC电路电压建立之后才开始启动，使得其设计不用同时考虑120VAC、230VAC和385VDC三种输入电压，只需按照PFC电路母线电压385V的等级进行设计，就可以适用全球范围120VAC/230VAC的任何交流电源输入供电，能优化变压器的体积、减小变压器的铜损、减小隔离FLYBACK DC/DC转换器原边电流，从而减小隔离FLYBACK DC/DC转换器的功率损耗，提升效率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述浪涌电流抑制电路包括并联的继电器和NTC热敏电阻，其中，所述处理单元通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述继电器的启闭。
通过采用上述技术方案，本发明虽然也是采用继电器和负温度系数NTC热敏电阻并联的方法来抑制浪涌电流，但加入了交流输入电压和PFC电路输出电压的监控，使用更周全的控制方法，在电源瞬变、重复启动等状态下，合理地控制继电器的开通和关断，从而提高电源的可靠性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述处理单元的控制时序具体为：所述处理单元上电后通过所述交流输入电压检测电路检测交流电网的交流输入电压，当交流输入电压正常后，所述处理单元发出继电器开启信号并通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述继电器闭合，从而短路掉所述NTC热敏电阻；当所述继电器稳定后，所述处理单元发出PFC电路开启信号并通过所述PFC电路控制单元控制所述PFC电路开始工作；当所述PFC电路输出电压正常后，所述处理单元发出FLYBACK转换器开启信号并通过所述隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元控制所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作。
通过采用上述技术方案，启动时，控制电路的电源VCC由启动电路VCC1提供，处理单元检测交流输入电压，当输入电压正常时，处理单元先启动PFC电路，等PFC电路启动完成后，处理单元再启动隔离FLYBACK DC/DC转换器和隔离LLC DC/DC转换器，待隔离FLYBACKDC/DC转换器启动完成后，切换电路将VCC的供电切换到隔离FLYBACK DC/DC转换器VCC2提供。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述切换电路的切换控制方法具体为：当系统启动时，所述启动电路提供所述供给电源VCC1给所述切换电路作为所述供给电源VCC；当所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作后提供所述供给电源VCC2给所述切换电路作为所述供给电源VCC。
通过采用上述技术方案，启动时，控制电路的电源VCC由启动电路VCC1提供，待隔离FLYBACK DC/DC转换器启动完成后，切换电路将VCC的供电切换到隔离FLYBACK DC/DC转换器VCC2提供；因为隔离FLYBACK DC/DC转换器在PFC电路电压建立之后才开始启动，使得其设计不用同时考虑120VAC、230VAC和385VDC三种输入电压，只需按照PFC电路母线电压385V的等级进行设计，就可以适用全球范围120VAC/230VAC的任何交流电源输入供电，能优化变压器的体积、减小变压器的铜损、减小隔离FLYBACK DC/DC转换器原边电流，从而减小隔离FLYBACK DC/DC转换器的功率损耗，提升效率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括第二隔离反馈电路，用于采集所述隔离FLYBACK DC/DC转换器的输出电压并反馈到所述隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元。
通过采用上述技术方案，所述第二隔离反馈电路用于监测所述隔离FLYBACK DC/DC转换器的输出电压，以保证所述开关电源的输出电压稳定。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括隔离LLC DC/DC转换器和隔离LLC DC/DC转换器控制单元，所述隔离LLC DC/DC转换器用于输出另一路直流电，所述隔离LLC DC/DC转换器控制单元用于获取所述隔离LLC DC/DC转换器的输出电流信号、输出电压信号发送给所述处理单元，并根据所述处理单元的控制时序控制所述隔离LLC DC/DC转换器的启闭及工作模式。
通过采用上述技术方案，所述隔离LLC DC/DC转换器用于提供另一路直流输出，以提高所述开关电源的适用范围。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括第一隔离反馈电路，用于采集所述隔离LLC DC/DC转换器的输出电压并反馈到所述隔离LLC DC/DC转换器控制单元。
通过采用上述技术方案，所述第一隔离反馈电路用于监测所述隔离LLC DC/DC转换器的输出电压，以保证所述开关电源的输出电压稳定。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种所述的开关电源的控制方法，所述处理单元上电后通过所述交流输入电压检测电路检测交流电网的交流输入电压，当交流输入电压正常后，所述处理单元通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述浪涌电流抑制电路短路；当所述浪涌电流抑制电路短路后，所述处理单元发出PFC电路开启信号并通过所述PFC电路控制单元控制所述PFC电路开始工作；当所述PFC电路输出电压正常后，所述处理单元发出FLYBACK转换器开启信号并通过所述隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元控制所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作。
通过采用上述技术方案，启动时，控制电路的电源VCC由启动电路VCC1提供，处理单元检测交流输入电压，当输入电压正常时，处理单元先启动PFC电路，等PFC电路启动完成后，处理单元再启动隔离FLYBACK DC/DC转换器和隔离LLC DC/DC转换器，待隔离FLYBACKDC/DC转换器启动完成后，切换电路将VCC的供电切换到隔离FLYBACK DC/DC转换器VCC2提供。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：当系统启动时，所述启动电路提供所述供给电源VCC1给所述切换电路作为所述供给电源VCC；当所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作后提供所述供给电源VCC2给所述切换电路作为所述供给电源VCC。
通过采用上述技术方案，启动时，控制电路的电源VCC由启动电路VCC1提供，待隔离FLYBACK DC/DC转换器启动完成后，切换电路将VCC的供电切换到隔离FLYBACK DC/DC转换器VCC2提供；因为隔离FLYBACK DC/DC转换器在PFC电路电压建立之后才开始启动，使得其设计不用同时考虑120VAC、230VAC和385VDC三种输入电压，只需按照PFC电路母线电压385V的等级进行设计，就可以适用全球范围120VAC/230VAC的任何交流电源输入供电，能优化变压器的体积、减小变压器的铜损、减小隔离FLYBACK DC/DC转换器原边电流，从而减小隔离FLYBACK DC/DC转换器的功率损耗，提升效率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：当所述处理单元检测到所述隔离LLCDC/DC转换器输出电压或电流异常时，所述处理单元发出LLC转换器关闭信号关闭所述隔离LLC DC/DC转换器，实现LLC电路的保护功能；当所述处理单元检测到所述隔离FLYBACK DC/DC转换器输出电压或电流异常时，所述处理单元发出FLYBACK转换器关闭信号关闭所述隔离FLYBACK DC/DC转换器，实现FLYBACK电路的保护功能，同时，所述处理单元控制所述启动电路重新开始工作；当所述处理单元检测到所述PFC电路输出电压或电流异常时，所述处理单元发出PFC电路关闭信号关闭所述PFC电路和隔离FLYBACK DC/DC转换器；当所述处理单元检测到所述交流输入电压过压或欠压时，先关断所述PFC电路，再关断所述隔离FLYBACKDC/DC转换器，待所述交流输入电压正常时，先开启所述PFC电路，再开启所述隔离FLYBACKDC/DC转换器。
通过采用上述技术方案，处理单元实时监测交流输入电压、PFC电路和两个DC/DC转换器（隔离FLYBACK DC/DC转换器和隔离LLC DC/DC转换器）的工作状态，根据当前的工作状态控制各个控制电路的启闭时序，增加电源可靠性，尤其是控制浪涌电流抑制电路的启动和关断时序，避免交流电网掉电或快速上电时损坏抑制浪涌电流的NTC热敏电阻和PFC电路；虽然也是采用继电器和负温度系数NTC热敏电阻并联的方法来抑制浪涌电流，但加入了交流输入电压和PFC电路输出电压的监控，使用更周全的控制方法，在电源瞬变、重复启动等状态下，合理地控制继电器的开通和关断，从而提高电源的可靠性。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.启动时，控制电路的电源VCC由启动电路VCC1提供，处理单元检测交流输入电压，当输入电压正常时，处理单元先启动PFC电路，等PFC电路启动完成后，处理单元再启动隔离FLYBACK DC/DC转换器和隔离LLC DC/DC转换器，待隔离FLYBACK DC/DC转换器启动完成后，切换电路将VCC的供电切换到隔离FLYBACK DC/DC转换器VCC2提供；因为隔离FLYBACK DC/DC转换器在PFC电路电压建立之后才开始启动，使得其设计不用同时考虑120VAC、230VAC和385VDC三种输入电压，只需按照PFC电路母线电压385V的等级进行设计，就可以适用全球范围120VAC/230VAC的任何交流电源输入供电，能优化变压器的体积、减小变压器的铜损、减小隔离FLYBACK DC/DC转换器原边电流，从而减小隔离FLYBACK DC/DC转换器的功率损耗，提升效率；
2.处理单元实时监测交流输入电压、PFC电路和两个DC/DC转换器（隔离FLYBACK DC/DC转换器和隔离LLC DC/DC转换器）的工作状态，根据当前的工作状态控制各个控制电路的启闭时序，增加电源可靠性，尤其是控制浪涌电流抑制电路的启动和关断时序，避免交流电网掉电或快速上电时损坏抑制浪涌电流的NTC热敏电阻和PFC电路；
3.本发明虽然也是采用继电器和负温度系数NTC热敏电阻并联的方法来抑制浪涌电流，但加入了交流输入电压和PFC电路输出电压的监控，使用更周全的控制方法，在电源瞬变、重复启动等状态下，合理地控制继电器的开通和关断，从而提高电源的可靠性。
附图说明
图1是本发明一实施例原理框图；
图2是本发明另一实施例原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种开关电源，交流电网依次通过串联的整流桥、浪涌电流抑制电路、PFC电路和隔离FLYBACK DC/DC转换器后输出直流电，还包括：
处理单元，通过交流输入电压检测电路检测交流电网的交流输入电压；
浪涌电流抑制电路控制单元，用于根据所述处理单元的控制时序控制所述浪涌电流抑制电路的启闭；
PFC电路控制单元，用于获取所述整流桥的输出电压以及所述PFC电路的输出电流信号、输出电压信号发送给所述处理单元，并根据所述处理单元的控制时序控制所述PFC电路的启闭及工作模式；
隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元，用于获取所述隔离FLYBACK DC/DC转换器的输出电流和输出电压信号发送给所述处理单元，并根据所述处理单元的控制时序控制所述隔离FLYBACK DC/DC转换器的启闭及工作模式；
启动电路，用于引入所述整流桥的输出电压作为系统（即所述开关电源）的供给电源VCC1；以及
切换电路，用于根据所述供给电源VCC1和所述隔离FLYBACK DC/DC转换器提供的供给电源VCC2进行切换，为所述交流输入电压检测电路、浪涌电流抑制电路控制单元、PFC电路控制单元、隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元和处理单元提供供给电源VCC。
所述交流输入电压检测电路使用运放检测交流输入电压，所述处理单元通过模数转换器获取所述交流输入电压；所述整流桥使用大功率桥堆，将交流电转换成直流电。所述PFC电路使用单相连续BOOST拓扑结构，输出385V左右的高压直流电。PFC电路控制单元以专用的PFC控制芯片为核心，专用的PFC控制芯片采样输入电压、PFC电感的平均电流、PFC电容的输出电压，根据设计好的算法，不断调节高频驱动信号的占空比，不断控制PFC主功率电路的MOSFET高频开通关断，从而不断地调节输入电流波形，使其逼近正弦波，并与输入电网电压保持同相，同时也将PFC电容上的输出电压维持在385V左右。因此，PFC电路可使功率因数大大提高，减小了电网负荷，提高了输出功率，并明显降低了该开关电源对电网的污染。
同时MCU控制电路与功率因素校正控制电路连接，将监测PFC电感的平均电流值、PFC电容的输出电压值，并通过PFC电路ON/OFF信号使能或禁止PFC电路的工作，实现PFC电路的启动、工作和保护。
本发明还提供一种所述的开关电源的控制方法，所述处理单元上电后通过所述交流输入电压检测电路检测交流电网的交流输入电压，当交流输入电压（120VAC或230VAC）正常后，经过一定时间延时（百毫秒级），所述处理单元通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述浪涌电流抑制电路短路；当所述浪涌电流抑制电路短路后，所述处理单元发出PFC电路开启信号并通过所述PFC电路控制单元控制所述PFC电路开始工作；当所述PFC电路输出电压（385V）正常后，所述处理单元发出FLYBACK转换器开启信号并通过所述隔离FLYBACKDC/DC转换器控制单元控制所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作。
当系统启动时，若交流电大于65VAC，所述启动电路提供所述供给电源VCC1给所述切换电路作为所述供给电源VCC，原边控制电路（交流输入电压检测电路、浪涌电流抑制电路控制单元、PFC电路控制单元、隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元和处理单元）的电源均引自VCC，此时继电器ON/OFF信号、PFC电路ON/OFF信号、FLYBACK转换器ON/OFF信号均为OFF状态；当所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作后提供所述供给电源VCC2给所述切换电路作为所述供给电源VCC，所述切换电路或处理单元检测到供给电源VCC2建立后，所述切换电路或处理单元控制所述启动电路关闭，切断供给电源VCC1的输出，将供给电源VCC2的作为所述供给电源VCC，这样原边控制电路的电源均引自VCC2，以减少正常工作时启动电路的功耗，提高电源的工作效率。这样双路供电设计，能确保从电源开始工作到电源停止工作，都能维持正常的供电给所有原边控制电路，防止电源的原边控制电路出现不可预料的状态，影响到电源的可靠性。
当所述处理单元检测到所述隔离FLYBACK DC/DC转换器输出电压或电流异常时，所述处理单元发出FLYBACK转换器关闭信号关闭所述隔离FLYBACK DC/DC转换器，实现FLYBACK电路的保护功能，同时，所述处理单元或切换电路控制所述启动电路重新开始工作；当所述处理单元检测到所述PFC电路输出电压或电流异常时，所述处理单元发出PFC电路关闭信号关闭所述PFC电路和隔离FLYBACK DC/DC转换器；当所述处理单元检测到所述交流输入电压过压或欠压时，先关断所述PFC电路，经过20ms延时后，再关断所述隔离FLYBACKDC/DC转换器，待所述交流输入电压正常时，先开启所述PFC电路，再开启所述隔离FLYBACKDC/DC转换器；当所述处理单元检测到电源温度过高时，立即关断所述隔离FLYBACK DC/DC转换器，待温度恢复正常时，再启动所述隔离FLYBACK DC/DC转换器。
优选的，所述浪涌电流抑制电路包括并联的继电器和NTC热敏电阻，其中，所述处理单元通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述继电器的启闭。
刚启动时，靠负温度系数的NTC热敏电阻抑制浪涌电流，供给电源VCC1最先建立，处理单元监测交流输入电压，经过一定延时（100ms级）后，在PFC电路启动前，处理单元通过继电器开通关闭ON/OFF信号控制继电器闭合ON。这样设计启动时序，既能保证在启动时电路依靠负温度系数热敏电阻NTC抑制浪涌电流，又能确保在启动时不会存在长时间内有大电流流过NTC热敏电阻，确保NTC热敏电阻在启动时不会损坏失效。
当交流电网掉电时，处理单元检测到交流输入电压掉电，处理单元通过PFC电路ON/OFF信号先关掉PFC电路，再通过继电器开通关闭ON/OFF信号控制继电器打开OFF，NTC热敏电阻接入主电路，以便下次上电启动时，NTC热敏电阻能够抑制浪涌电流。如果此时交流电立即上电并恢复正常值（电源重复快速启动状态），处理单元同时会监测到PFC电容上仍然存留着较高的电压，该残留电压大于输入交流电压，处理单元立即控制继电器迅速闭合、PFC电路启动工作。这样设计时序，既能避免在快速开关机时长时间有大电流流过NTC热敏电阻造成其损坏，又能避免PFC电路受到较大冲击，还不会影响后级DC/DC变换器的保持时间。
所述处理单元的控制时序具体为：所述处理单元上电后通过所述交流输入电压检测电路检测交流电网的交流输入电压，当交流输入电压（120VAC或230VAC）正常后，经过一定时间延时（百毫秒级），所述处理单元发出继电器开启信号并通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述继电器闭合，从而短路掉所述NTC热敏电阻；再经过一定时间延时（十毫秒级），当所述继电器稳定后，所述处理单元发出PFC电路开启信号并通过所述PFC电路控制单元控制所述PFC电路开始工作；当所述PFC电路输出电压（385V）正常后，所述处理单元发出FLYBACK转换器开启信号并通过所述隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元控制所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作。
所述切换电路的切换控制方法具体为：当系统启动时，若交流电大于65VAC，所述启动电路提供所述供给电源VCC1给所述切换电路作为所述供给电源VCC，原边控制电路（交流输入电压检测电路、浪涌电流抑制电路控制单元、PFC电路控制单元、隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元和处理单元）的电源均引自VCC，此时继电器ON/OFF信号、PFC电路ON/OFF信号、FLYBACK转换器ON/OFF信号均为OFF状态；当所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作后提供所述供给电源VCC2给所述切换电路作为所述供给电源VCC，所述切换电路或处理单元检测到供给电源VCC2建立后，所述切换电路或处理单元控制所述启动电路关闭，切断供给电源VCC1的输出，将供给电源VCC2的作为所述供给电源VCC，这样原边控制电路的电源均引自VCC2。
参照图2，为本发明提供的另一实施例，还包括第一隔离反馈电路、第二隔离反馈电路、隔离LLC DC/DC转换器和隔离LLC DC/DC转换器控制单元，所述第二隔离反馈电路用于采集所述隔离FLYBACK DC/DC转换器的输出电压并反馈到所述隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元，所述隔离LLC DC/DC转换器用于输出另一路直流电，所述隔离LLC DC/DC转换器控制单元用于获取所述隔离LLC DC/DC转换器的输出电流信号、输出电压信号发送给所述处理单元，并根据所述处理单元的控制时序控制所述隔离LLC DC/DC转换器的启闭及工作模式，所述第一隔离反馈电路用于采集所述隔离LLC DC/DC转换器的输出电压并反馈到所述隔离LLC DC/DC转换器控制单元。所述浪涌电流抑制电路包括并联的继电器和NTC热敏电阻，其中，所述处理单元通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述继电器的启闭。还包括滤波器，所述滤波器设置于所述交流电网之后，使用两级EMI滤波器，滤除从交流电网上引入的外部电磁干扰，避免本身电源对外辐射噪声干扰影响其他电子产品；同时增加抑制雷击、瞬态尖峰的保护元件，满足电源电磁兼容性EMC和电磁干扰性EMI的要求。
隔离LLC DC/DC转换器控制单元以专用的LLC半桥谐振控制芯片为核心，专用的LLC半桥谐振控制芯片根据谐振电容上的电压、电流、直流输出1的输出电压，根据设计好的算法，不断调节高频驱动信号的频率，不断控制LLC主功率电路的MOSFET高频开通关断，从而保持输出电压。同时处理单元与隔离LLC DC/DC转换器控制单元连接，将监测LLC半桥电路的平均电流值、直流输出1的输出电压值，并通过LLC电路ON/OFF信号使能或禁止LLC电路的工作，实现LLC电路的启动、工作和保护。
隔离FLYBACK DC/DC转换器以专用的电流型FLYBACK控制芯片为核心，专用的FLYBACK控制芯片根据变压器原边电流、直流输出1的输出电压，按照设计好的算法，不断调节高频驱动信号的频率和占空比，不断控制FLYBACK主功率电路的MOSFET高频开通关断，从而保持输出电压。同时处理单元与隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元连接，将监测FLYBACK电路的原边电流值、直流输出1的输出电压值，并通过FLYBACK电路ON/OFF信号使能或禁止FLYBACK电路的工作，实现FLYBACK电路的启动、工作和保护。
所述开关电源的控制方法为：所述处理单元上电后通过所述交流输入电压检测电路检测交流电网的交流输入电压，当交流输入电压（120VAC或230VAC）正常后，经过一定时间延时（百毫秒级），所述处理单元发出继电器开启信号并通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述继电器闭合，从而短路掉所述NTC热敏电阻；再经过一定时间延时（十毫秒级），当所述继电器稳定后，所述处理单元发出PFC电路开启信号并通过所述PFC电路控制单元控制所述PFC电路开始工作；当所述PFC电路输出电压（385V）正常后，所述处理单元发出FLYBACK转换器开启信号并通过所述隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元控制所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作。
当系统启动时，若交流电大于65VAC，所述启动电路提供所述供给电源VCC1给所述切换电路作为所述供给电源VCC，原边控制电路（交流输入电压检测电路、浪涌电流抑制电路控制单元、PFC电路控制单元、隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元、隔离LLC DC/DC转换器控制单元和处理单元）的电源均引自VCC，此时继电器ON/OFF信号、PFC电路ON/OFF信号、FLYBACK转换器ON/OFF信号、LLC转换器ON/OFF信号均为OFF状态；当所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作后提供所述供给电源VCC2给所述切换电路作为所述供给电源VCC，所述切换电路或处理单元检测到供给电源VCC2建立后，所述切换电路或处理单元控制所述启动电路关闭，切断供给电源VCC1的输出，将供给电源VCC2的作为所述供给电源VCC，这样原边控制电路的电源均引自VCC2。
这样设计启动时序，能确保各单元电路按照安全有序地启动，各单元电路承受的电应力比较小；特别地，不会发生抑制浪涌电流的热敏电阻因为长时间流过太大电流而失效，也不会造成硬启动，使各开关元件存在过大的启动电应力，电路功率部分关键元件的可靠性更高。
当所述处理单元检测到所述隔离LLC DC/DC转换器输出电压或电流异常时，所述处理单元发出LLC转换器关闭信号关闭所述隔离LLC DC/DC转换器，实现LLC电路的保护功能；当所述处理单元检测到所述隔离FLYBACK DC/DC转换器输出电压或电流异常时，所述处理单元发出FLYBACK转换器关闭信号关闭所述隔离FLYBACK DC/DC转换器，实现FLYBACK电路的保护功能，同时，所述处理单元或切换电路控制所述启动电路重新开始工作；当所述处理单元检测到所述PFC电路输出电压或电流异常时，所述处理单元发出PFC电路关闭信号关闭所述PFC电路、隔离LLC DC/DC转换器和隔离FLYBACK DC/DC转换器；当所述处理单元检测到所述交流输入电压过压或欠压时，先关断所述PFC电路，经过20ms延时后，再关断所述隔离LLC DC/DC转换器和隔离FLYBACK DC/DC转换器，待所述交流输入电压正常时，先开启所述PFC电路，再开启所述隔离LLC DC/DC转换器和隔离FLYBACK DC/DC转换器；当所述处理单元检测到电源温度过高时，立即关断所述隔离LLC DC/DC转换器和隔离FLYBACK DC/DC转换器，待温度恢复正常时，再启动所述隔离LLC DC/DC转换器和隔离FLYBACK DC/DC转换器。本发明通过处理单元监控交流输入电压、直流输出电压、直流输出电流、电源内部温度，通过处理单元控制各单元电路工作情况，实现输入过压保护、输入欠压保护、过温保护、过流保护、过压保护等保护功能，保护功能齐全。
如果隔离FLYBACK DC/DC转换器因故保护，供给电源VCC2不能再提供能量，供给电源VCC也会慢慢减小，切换电路和处理单元会立即发出启动电路ON信号，重新开启启动电路，供给电源VCC1立即建立，切换电路将供给电源VCC1连接到供给电源VCC，给所有原边控制电路供电。这样设计能确保正常供电给所有原边控制电路，防止出现不可预料的状态，影响电源可靠性。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电源，其特征在于，交流电网依次通过串联的整流桥、浪涌电流抑制电路、PFC电路和隔离FLYBACK DC/DC转换器后输出直流电，还包括：
处理单元，通过交流输入电压检测电路检测交流电网的交流输入电压；
浪涌电流抑制电路控制单元，用于根据所述处理单元的控制时序控制所述浪涌电流抑制电路的启闭；
PFC电路控制单元，用于获取所述整流桥的输出电压以及所述PFC电路的输出电流信号、输出电压信号发送给所述处理单元，并根据所述处理单元的控制时序控制所述PFC电路的启闭及工作模式；
隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元，用于获取所述隔离FLYBACK DC/DC转换器的输出电流和输出电压信号发送给所述处理单元，并根据所述处理单元的控制时序控制所述隔离FLYBACK DC/DC转换器的启闭及工作模式；
启动电路，用于引入所述整流桥的输出电压作为系统的供给电源VCC1；以及
切换电路，用于根据所述供给电源VCC1和所述隔离FLYBACK DC/DC转换器提供的供给电源VCC2进行切换，为所述交流输入电压检测电路、浪涌电流抑制电路控制单元、PFC电路控制单元、隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元和处理单元提供供给电源VCC。
2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于：所述浪涌电流抑制电路包括并联的继电器和NTC热敏电阻，其中，所述处理单元通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述继电器的启闭。
3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述处理单元的控制时序具体为：所述处理单元上电后通过所述交流输入电压检测电路检测交流电网的交流输入电压，当交流输入电压正常后，所述处理单元发出继电器开启信号并通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述继电器闭合，从而短路掉所述NTC热敏电阻；当所述继电器稳定后，所述处理单元发出PFC电路开启信号并通过所述PFC电路控制单元控制所述PFC电路开始工作；当所述PFC电路输出电压正常后，所述处理单元发出FLYBACK转换器开启信号并通过所述隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元控制所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作。
4.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述切换电路的切换控制方法具体为：当系统启动时，所述启动电路提供所述供给电源VCC1给所述切换电路作为所述供给电源VCC；当所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作后提供所述供给电源VCC2给所述切换电路作为所述供给电源VCC。
5.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于：还包括第二隔离反馈电路，用于采集所述隔离FLYBACK DC/DC转换器的输出电压并反馈到所述隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元。
6.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于：还包括隔离LLC DC/DC转换器和隔离LLC DC/DC转换器控制单元，所述隔离LLC DC/DC转换器用于输出另一路直流电，所述隔离LLC DC/DC转换器控制单元用于获取所述隔离LLC DC/DC转换器的输出电流信号、输出电压信号发送给所述处理单元，并根据所述处理单元的控制时序控制所述隔离LLC DC/DC转换器的启闭及工作模式。
7.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于：还包括第一隔离反馈电路，用于采集所述隔离LLC DC/DC转换器的输出电压并反馈到所述隔离LLC DC/DC转换器控制单元。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的开关电源的控制方法，其特征在于：所述处理单元上电后通过所述交流输入电压检测电路检测交流电网的交流输入电压，当交流输入电压正常后，所述处理单元通过所述浪涌电流抑制电路控制单元控制所述浪涌电流抑制电路短路；当所述浪涌电流抑制电路短路后，所述处理单元发出PFC电路开启信号并通过所述PFC电路控制单元控制所述PFC电路开始工作；当所述PFC电路输出电压正常后，所述处理单元发出FLYBACK转换器开启信号并通过所述隔离FLYBACK DC/DC转换器控制单元控制所述隔离FLYBACK DC/DC转换器开始工作。
9.根据权利要求8所述的开关电源的控制方法，其特征在于：当系统启动时，所述启动电路提供所述供给电源VCC1给所述切换电路作为所述供给电源VCC；当所述隔离FLYBACKDC/DC转换器开始工作后提供所述供给电源VCC2给所述切换电路作为所述供给电源VCC。
10.根据权利要求8所述的开关电源的控制方法，其特征在于：当所述处理单元检测到所述隔离LLC DC/DC转换器输出电压或电流异常时，所述处理单元发出LLC转换器关闭信号关闭所述隔离LLC DC/DC转换器，实现LLC电路的保护功能；当所述处理单元检测到所述隔离FLYBACK DC/DC转换器输出电压或电流异常时，所述处理单元发出FLYBACK转换器关闭信号关闭所述隔离FLYBACK DC/DC转换器，实现FLYBACK电路的保护功能，同时，所述处理单元控制所述启动电路重新开始工作；当所述处理单元检测到所述PFC电路输出电压或电流异常时，所述处理单元发出PFC电路关闭信号关闭所述PFC电路和隔离FLYBACK DC/DC转换器；当所述处理单元检测到所述交流输入电压过压或欠压时，先关断所述PFC电路，再关断所述隔离FLYBACK DC/DC转换器，待所述交流输入电压正常时，先开启所述PFC电路，再开启所述隔离FLYBACK DC/DC转换器。
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