CN1152564C - 电源电路 - Google Patents

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Abstract

一种电源电路，它包括：变压器、开关元件、开关电路、第一和第二整流平滑电路、第一和第二输出电压检测和误差放大电路、微处理器、控制电路和使第二输出电压上升的电路。这种电源电路能够防止在输出线上出现电压下降，并使副电源电压更加稳定。

Description

电源电路
技术领域
本发明涉及一种电视(TV)接收机中的电源电路。
背景技术
具有卫星广播接收功能或图文电视接收功能的电视接收机中所使用的电源电路通常包含：
向主负载，即，电视接收机的信号接收、信号处理和显示器电路(下文中称为电视电路)提供大功率的主电源；以及
向小功率汲取电路，如卫星广播接收调谐器、UHF(超高频)/VHF(甚高频)调谐器、图文电视接收电路、微处理器和远程控制接收电路，提供功率的副电源。
图5是具有上述这种副电源的电视接收机的开关电源的电路。如图5所示，交流电源端1与通过电源开关2将交流电源转换成直流电源的整流器电路3相连。整流电路3的一对直流输出端4和5具有晶体管8，作为通过变压器6的初级绕组7连接在其间的开关元件。
变压器6具有次级绕组9、第三绕组(tertiary winding)10和第四绕组(fourthwinding)11，他们与初级绕组7磁耦合。通过由电阻12和电容13并联电路连接在晶体管8的基极和发射极之间的第四绕组11是一个驱动绕组，它通过正反馈，以自激励方式，使晶体管8打开或关闭。启动电阻14连接在整流电路3的直流端4和晶体管8的基极之间。光敏晶体管16连接在晶体管8的基极和发射极之间，是一个恒压控制元件。光敏晶体管16用作旁路，使得晶体管8的基极电流能够通过光敏晶体管16，从而对晶体管8的输出电压进行恒压控制。
次级绕组9与由第一整流二极管17和第一平滑电容18形成的第一整流-平滑电路19相连。第一平滑二极管17的输入线与开关20相连。第一整流-平滑电路19的输出线与作为主负载的电视电路22相连。
第三绕组10与由第二整流二极管23和第二平滑电容24形成的第二整流-平滑电路25相连。第二整流-平滑电路25的输出线与作为副负载的卫星调谐器27、U/V调谐器28、微处理器50和远程控制接收电路29相连。
为了检测第二输出线26上的电压从而在仅向副负载提供功率时进行恒压控制，第二输出线26与第二输出电压检测和误差放大器电路39相连，而电路39是由电压检测电阻41、误差放大晶体管42和齐纳二极管43形成的，作为第二参考电压源。电压检测电阻41连接在第二输出线26和晶体管42的基极之间。
齐纳二极管43插在晶体管42的集电极和发光二极管37的阴极之间，齐纳二极管的阳极与晶体管42的集电极相连，阴极与发光二极管37的阴极相连。发光二极管37的阳极通过电阻36与第二输出线26相连。发光二极管37是通用于第一输出电压检测和误差放大电路30和第二输出电压检测和误差放大电路39的。
开关电路40是由晶体管45构成的。晶体管45的集电极与第二误差放大晶体管42的基极相连，而其发射极与地相连。
当电源被提供到作为主负载的电视电路22时，微处理器50将电视电路通/断控制信号46的高电平输出提供到开关电路40的晶体管45的基极。从而，当开关20处于通状态时，输出开关电路40的晶体管45开启，而第二误差放大晶体管42关断。
在接通开关20以后，第一整流和平滑电路19的第一输出线21上的电压上升。为了检测第一输出线21上的电压和进行恒压控制，第一输出线21和地之间连接有第一输出电压检测和误差放大电路30。第一输出电压检测和误差放大电路30由第一输出线21和地之间连接的电阻31和32、误差放大晶体管33、作为参考电压源的齐纳二极管34和电阻35组成。
晶体管33的基极与电阻31和32的分压点相连。齐纳二极管34与晶体管33的发射极相连。电阻35插在第一输出线21和齐纳二极管34的阴极之间。因此，允许通过与第一输出线21上的电压和齐纳二极管34所提供的参考电压之差相应的集电极电流。这时，由于误差放大晶体管42是关断的，所以第二输出电压检测和误差放大电路39是不工作的。
通过电阻36连接在第二输出线26和晶体管33的集电极之间的发光二极管37发出与晶体管33的集电极电流相应的光，向在光学上与发光二极管37耦合的光敏晶体管16提供光输入。
下面描述作为通过变压器6执行开关元件和能量传送操作的晶体管8的运行。当电源开关2接通时，通过启动电阻14，在晶体管8中产生基极电流，从而晶体管8导通。在晶体管8导通以后，在第四绕组11中产生正反馈电压，从而晶体管8保持导通。由于变压器6的初级绕组7具有电感，所以晶体管8的集电极电流随时间而增加。
晶体管8的集电极电流的最大值是由基极电流和电流放大倍数决定的。当集电极电流达到与基极电流和电流放大倍数的乘积相等的值时，晶体管8进入饱和状态，从而第四绕组11中的正反馈电压下降。结果，晶体管8进入关断状态。当晶体管8处于通状态时，第一和第二整流二极管17和23保持在关断状态，而当晶体管8处于关断状态时保持在通状态。
在晶体管8关断以后，变压器6的电感中存储的能量使得产生回扫(flyback)电压。当开关20关断从而仅向副负载提供功率时，所产生的回扫电压仅向第二平滑二极管24充电。当开关20处于通状态从而向作为主负载的电视电路提供功率时，第一平滑电容18和第二平滑电容24都被充电。
当主负载即电视电路22启动工作时，开关20和开关电路40接通，而副负载，即，卫星调谐器27、U/V调谐器28等保持工作。这时，开关20和开关电路40由于来自微处理器50的信号而接通。这时，比副负载汲取更大功率的主负载突然与第一输出线21相连。所以，在第二输出线26处出现如图6所示的电压降现象。
发明内容
本发明的目的是避免发生如上所述的现象，并使副电源电压更加稳定。为了实现上述目的，本发明的电源电路包含：
变压器，它包括与初级绕组磁耦合的次级绕组和第三绕组，以及开关元件；
开关电路，它串联与次级绕组的一端相连，用来向电视电路提供功率；以及与开关电路的另一端串联相连的第一整流和平滑电路。
第二整流平滑电路，它与第三绕组相连，用来向除电视电路以外的其他的的电路提供电源；
第一输出电压检测和误差放大电路，用来获得与从第一整流平滑电路获得的第一输出电压的检测值和第一参考电压之差相应的信号；
第二输出电压检测和误差放大电路，用来获得与从第二整流平滑电路获得的第二输出电压的检测值和第二参考电压之差相应的信号；
微处理器，用来启动开关电路，和有选择地启动第一和第二输出电压检测和误差放大电路；
控制电路，它包括通常响应于第一或第二输出电压检测和误差放大电路的输出的发光元件，以及光学上与发光元件耦合用来控制开关元件从而按照光接收元件的阻抗值的变化控制所述第一整流平滑电路的第一输出电压或所述第二整流平滑电路的第二输出电压为常数的光接收元件；以及
使第二输出电压升高的电路，该电路是由一电阻与另一开关电路的并联电路形成的，其中在所述开关电路变成导通前，在从第一预定时间起的第二预定时间内，所述微处理器保持所述另一开关电路开路。
附图说明
图1是按照本发明第一个实施例的电视接收机的电源电路的方框图。
图2是按照本发明的第一个实施例的电视接收机的电源电路的信号和电压的时序图。
图3是按照本发明的第二个实施例的电视接收机的电源电路的方框图。
图4是按照本发明的第二个实施例的电视接收机的电源电路中信号和电压的时序图。
图5是传统的电视接收机中使用的电源电路的方框图。
图6是传统的电视接收机的电源电路中信号和电压的时序图。
具体实施方式
下面参照图1、2、3和4描述本发明的较佳实施例。图1、2、3和4中，与图5和图6所示传统电路中相应的部分用相应的标号表示，因而其细述从略。
(实施例1)
图1描述的是按照本发明的实施例的结构。由于用图1中标号1-50表示的元件与图5中的是相同的，因而相同的描述从略。图1中与图5中的不同点是：
电阻器51，它在开关电路40将第二输出电压检测和误差放大电路39中的操作切换成第一输出电压检测和误差放大电路30中的操作之前，立即限制流入第二输出电压检测和误差放大电路39的电流；以及，
开关52，当第二输出电压检测和误差放大电路39工作时，保持电阻51短路。
所以，在开关电路40接通前，第二输出线26上的电压立即上升预定量，而补偿了开关电路40接通时第二输出线26上出现的电压降落。
下面参照图2和图1所示的的时序图描述其运行。
当第二输出线26向副负载(包括卫星调谐器27、U/V调谐器28、微处理器50和远程控制信号接收电路29)提供电源时，开关52保持导通而使电阻51短路。微处理器50使控制信号55处于高电平而使开关52关断，以便在微处理器50产生用于启动开关电路40的高输出电视电路通/断信号46的时序前，在从另一预定时间周期T1时刻起的预定时间周期T2内，开关52保持打开。因此，在从启动开关电路40前的时刻起的时间周期T2中，开关52保持开启。
所以，相对于第二输出电压检测和误差放大电路39，电阻51与作为第二参考电压源的齐纳二极管43串联相连，以限制流入发光二极管37的电流。因此，光学上与发光二极管37耦合的光敏晶体管16产生的晶体管8的基极电流上的负反馈量下降。结果，变压器6的第一绕组7中存储的能量下降。第一绕组7中存储的能量从第三绕组10中耗散掉，从而第二输出线26上的电压上升。
当开关52打开以后持续了时间T1的时候，开关电路40的晶体管45打开，而第二误差放大晶体管42关闭。这时，开关20变成导通。随后，由于通过第一整流平滑电路19来自变压器6的次级绕组9的电源，第一输出线21上的电压上升。第一输出电压检测和误差放大电路30启动，并且光敏晶体管16受到控制，从而将第一输出线21上的电压控制成是常数。当高负载侧上第一输出线21上的电压已经控制成是常数时，低负载侧上第二输出线26上的电压基本上也变成是常数。
由于第一输出线21上的电压已经上升达到稳定值时第二误差放大晶体管42是关断的，因而第二输出线26上的电压不会变化。
在微处理器50将电视电路通/断信号46提供给开关电路40的晶体管45以后，微处理器50从第一输出线21的电阻31和32的连接点检测到信号53。如果在预定的时间内没有检测到信号，则由微处理器50关断开关2。以这样的方式关断直流电源以后，电源电路停止工作。所以，可以用本电源电路实现电视接收机的稳定工作。
按照上述本实施例，当第一输出线开始工作时，不会在第二输出线26上出现电压下降。所以，可以进一步稳定由副电源运行的副负载电路。
(实施例2)
图3中给出另一个实施例。由于图3中标号1-50所表示的元件与图5中的是相同的，所以其相同的描述从略。图3与图5的区别点在于，在第二输出线26和第一输出线21之间有一个包括防止反向电流的二极管55的电路，从而防止反向电流二极管55的负极在由开关电路40从第二输出电压检测和误差放大电路39的工作方式切换成第一输出电压检测和误差放大电路30的工作之前，立即连接到第一输出线21。
所以，第二输出线26的功率事先被提供到第一输出线21，以便减小开关20和开关电路40接通时所产生的电压下降的程度。
下面参照图4和图3的时序图描述其工作。开关56开启时，第二输出线26将功率提供给包括卫星调谐器27、U/V调谐器28、微处理器50和远程控制信号接收电路29的副负载。微处理器50使控制信号57为高电平而接通开关56，从而从微处理器50产生电视电路通/断信号46的高电平输出以启动开关电路40的另一预定时间T1前的时刻起，在一预定时间T2中，开关56闭合。因此，在开关电路40启动前的时间T2内，开关56保持闭合。
因此，第二输出线26的功率通过开关56和二极管55，将第一整流平滑电路19的平滑电容充电到第二输出线26的电压。在经过了时间T1以后，开关电路40的晶体管45开启，而第二误差放大晶体管42关断。这时，开关20变成导通。因此，第一输出线21上的电压由于通过第一整流平滑电路19从次级绕组9提供给它的电源而上升。第一输出电压检测和误差放大电路30被启动，并且光敏晶体管16受控，从而第一输出线21上的电压受控变成是常数。
当高负载侧上第一输出线21上的电压已经受控变成是常数时，低负载侧上第二输出线26上的电压也变成基本上是常数。
由于第一输出线21上的电压已经上升达到一稳定值时第二误差放大晶体管42是关断的，所以第二输出线26上的电压免于上升。
另外，在开关20接通之前，第一平滑电容18被充电至第二输出线26上的电压电平。所以，当开关20接通时，不会有大电流流入第一平滑电容18。
所以，就限制了第二输出线26上出现的电压下降。
另外，如果第二输出线26上电压在向副负载(卫星调谐器27、U/V调谐器28、微处理器50以及远程控制信号接收电路29)施加电源时被设置在略高的值上，那么即使在第二输出线26上出现上述某些电压下降时，副负载也可以更稳定地工作。
按照上述本实施例的描述，即使在将第二输出线的控制切换到第一输出线的控制时，第二输出线26上的电压也不会有大的电压下降。所以由副电源运行的副负载电路可以更稳定地工作。
本发明并非仅限于上述实施例。例如可以有下述变更：
(1)可以有各种方式来修改开关调节器(switching regulator)和电压控制电路的变压器6初级侧上的电路。
例如，晶体管8可以用FET来代替，而晶体管8可以通过提供一种脉宽调制(PWM)电路以分开激励的方式而受通/断控制，而不是由第四绕组11来进行自激励振荡。
(2)通过将控制晶体管置于光敏晶体管16的位置上，可以由光敏晶体管16来控制控制晶体管的基极。
按照本发明电源电路的上述描述，当开始将电源施加到电视电路上时，启动与副电源相连的副负载电路时，可以提供稳定的电源电压，其中，电视电路是比副负载电路更大的负载，它与主电源相连。

Claims (2)

1.一种电源电路，其特征在于，它包含：
(a)变压器，包括初级绕组和一次级绕组，以及与所述初级绕组磁耦合的第三绕组；
(b)通过所述变压器的初级绕组，连接在一直流电源电路的一端和另一端之间的开关元件；
(c)通过与所述次级绕组的一端串联相连而插在第一电路中的开关电路；
(d)与所述开关电路的另一端串联相连的第一整流平滑电路；
(e)与所述第三绕组相连用来向一第二电路施加电源的第二整流平滑电路；
(f)获得与从所述第一整流平滑电路得到的第一输出电压检测值和第一参考电压之间的差值相应的信号的第一输出电压检测和误差放大电路；
(g)获得与从所述第二整流平滑电路得到的第二输出电压检测值和第二参考电压之间的差值相应的信号的第二输出电压检测和误差放大电路；
(h)微处理器，用来启动所述开关电路和所述第二输出电压检测和误差放大电路，从而
(1)当仅将电源提供给所述第二电路时，启动所述第二输出电压检测和误差放大电路，
(2)在接通所述开关电路以后，向所述第一电路提供电源，以及
(3)当所述开关电路接通时，停止所述第二输出电压检测和误差放大电路；
(i)控制电路，它包括光发射元件以及在光学上与所述光发射元件耦合的光接收元件，所述光发射元件响应于所述第一输出电压检测和误差放大电路和所述第二输出电压检测和误差放大电路的输出中的一个，
用来控制所述开关元件，从而按照所述光接收元件阻抗值的变化，将所述第一整流平滑电路的第一输出电压或上述第二整流平滑电路的第二输出电压控制成是常数；以及
(j)使第二输出电压升高的电路，该电路是由一电阻与另一开关电路的并联电路形成的，其中在所述开关电路变成导通前，在从第一预定时间起的第二预定时间内，所述微处理器保持所述另一开关电路开路。
2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，它还包含：
(k)检测所述第一输出电压的电压检测电路，其中，
在所述开关电路变成导通以后，在预定的时间里，所述微处理器还通过所述电压检测电路查看所述检测的输出电压，并且如果所述检测的输出电压不能达到一预定值，则关断所述直流电源。
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