CN116054608A - 一种低功耗高安全性的高压电源供电装置 - Google Patents

一种低功耗高安全性的高压电源供电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低功耗高安全性的高压电源供电装置，属于供电技术领域。所述装置提供一种启动电路和反馈供电电路相结合的方式将市电AC电源转换成低压DC电源给磁控管的驱动电路，启动电路只在启动阶段向VDD提供电压，其导通发热时间极大缩减，这样不仅可以大大降低功耗，而且对于提升整个系统的安全性也是效果显著的。进一步的，通过增加比较器和MOS开关替代了齐纳二极管稳定VDD电压，降低系统成本的同时，也避免了利用齐纳二极管进行稳压时因电流控制不准确导致器件的损坏的风险，提升了整个系统的可靠性及安全性。

Description

一种低功耗高安全性的高压电源供电装置
技术领域
本发明涉及一种低功耗高安全性的高压电源供电装置，属于供电技术领域。
背景技术
微波炉等家用电器通常采用市电AC电压直接供电，然后内部设置相应的转换电路将这个高压AC电源转换成低压DC电源给磁控管的驱动电路供电，以驱动磁控管工作。通常，市电AC经过整流滤波后的电压约为312V，而磁控管的驱动电路的工作电压VDD通常在十几伏左右，因此需要设置相应的降压电路。如图1所示，市电AC信号经过整流滤波后得到VCC，然后通过降压后，提供低压电源VDD给驱动电路供电，驱动电路再驱动磁控管工作。
如上所述，在VCC和VDD之间存在着近300V的压差，这个巨大的压差会跨在降压电路两端，而且驱动电路通常需要上百毫安的电流来驱动磁控管，这个电流会从VCC通过降压电路流向驱动电路。这样，降压电路两端的近300V压差以及流过它的上百毫安大电流就会产生非常大的功耗，这个功耗不仅非常不利于节能减排，而且其产生的巨大热量，对其自生及其周边元器件的安全性也会造成很大的威胁。
发明内容
为了降低功耗的损失，同时提高电器的安全性，本发明提供了一种低功耗高安全性的高压电源供电装置，所述装置用于将高压电源转换成低压电源；所述装置包括启动电路和反馈供电电路，所述启动电路和反馈供电电路之间设置有一开关元件，所述装置根据所述开关元件的开合状态处于启动阶段和反馈供电阶段；所述反馈供电电路包括磁控管和用于对磁控管所产生的交流信号进行整流的第二整流电路；所述启动电路为RC电路，包括一电阻R1和一电容C1。
可选的，所述装置还包括第一整流电路和磁控管的驱动电路，在启动阶段，所述开关元件导通时，高压电源的AC信号通过所述第一整流电路得到VCC，VCC通过所述启动电路和所述开关元件向磁控管的驱动电路提供电源VDD；当所述磁控管开始工作，启动阶段完成，所述开关元件断开，磁控管产生交流信号，所述交流信号通过所述第二整流电路反馈到VDD，实现对于驱动电路的反馈供电。
可选的，所述装置还包括稳压电路，所述稳压电路一端连接于VDD，另一端接地。
可选的，所述开关元件为一晶体管M1，所述电阻R1一端连接VCC，另一端连接所述晶体管M1的D极；所述电容C1一端连接于VDD，另一端接地；所述晶体管M1的S极连接于VDD，G极连接一个判断电路；所述判断电路通过电压检测电路连接于VDD；所述判断电路用于将VDD的采样电压与一参考电压进行比较，并根据比较结果使得所述晶体管M1呈导通或断开状态。
可选的，所述稳压电路包括迟滞比较器、晶体管M2和电阻R2；所述迟滞比较器一端连接于所述电压检测电路，另一端连接于所述晶体管M2的G极；所述电阻R2一端连接于VDD，另一端连接于所述晶体管M2的D极；所述晶体管M2的S极接地。
可选的，所述开关元件为一晶体管M1，所述电阻R1一端连接VCC，另一端连接所述晶体管M1的D极；所述电容C1一端连接于VDD，另一端接地；所述晶体管M1的S极连接于VDD，G极连接一个逻辑电路，所述逻辑电路通过计时器连接于VDD；所述计时器用于在启动电路开始工作后进行计时，所述逻辑电路用于将所述计时器的输出进行反相整形，并根据计时结果使得所述晶体管M1呈导通或断开状态。
可选的，所述第二整流电路采用二极管D1实现。
本发明有益效果是：
通过设计RC电路启动供电和现有磁控管反馈供电相结合的方式将市电AC电源转换成低压DC电源给磁控管的驱动电路，启动电路只在启动阶段向VDD提供电压，其导通发热时间极大缩减，这样不仅可以大大降低功耗，而且对于提升整个系统的安全性也是效果显著的。进一步的，通过增加比较器和晶体管替代了齐纳二极管稳定VDD电压，降低系统成本的同时，也避免了利用齐纳二极管进行稳压时因电流控制不准确导致器件的损坏的风险，提升了整个系统的可靠性及安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是磁控管传统供电装置构成示意图；
图2是本发明实施例一提供的低功耗高安全性的高压电源供电装置构成示意图；
图3是本发明实施例二提供的低功耗高安全性的高压电源供电装置构成示意图；
图4是本发明实施例三提供的低功耗高安全性的高压电源供电装置构成示意图；
图5是本发明实施例四提供的低功耗高安全性的高压电源供电装置构成示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一：
本实施例提供一种低功耗高安全性的高压电源供电装置，所述装置用于将市电AC电源转换成低压DC电源提供给磁控管的驱动电路以驱动磁控管工作；如图2所示，所述装置包括针对市电AC的第一整流电路、启动电路和反馈供电电路，所述启动电路和反馈供电电路之间设置有一开关元件S1，所述装置根据所述开关元件的开合状态处于启动阶段和对驱动电路的反馈供电阶段。启动阶段，开关元件S1在信号Sc控制下导通，在启动完成之后，开关元件S1断开，切断启动电路电流路径，极大的缩减启动电路的导通时间，可大大地降低功耗，并提升整个系统的安全性。
参见图2，启动电路用于在启动阶段向驱动电路提供电源VDD，磁控管和第二整流电路组成反馈供电电路。上电以后，AC信号先通过第一整流电路得到VCC，在启动阶段，S1导通，VCC通过启动电路和开关S1向驱动电路提供电源VDD。当启动结束以后，开关S1截止，磁控管开始工作，磁控管产生交流信号，此交流信号再通过第二整流电路反馈到VDD，给驱动电路进行反馈供电。在开关S1截止以后，VCC就不再向VDD供电，启动电路路径中就不再有电流。也即，启动电路只在启动阶段向VDD提供电压，其导通发热时间极大缩减，这样不仅可以大大降低功耗，而且对于提升整个系统的安全性也是效果显著的。
实施例二
本实施例提供一种低功耗高安全性的高压电源供电装置，参见图3，所述装置包括：针对市电AC的第一整流电路、启动电路、反馈供电电路和稳压电路，其中启动电路为RC电路，包括一电阻R1和一电容C1；磁控管和第二整流电路组成反馈供电电路，第二整流电路采用二极管D1实现，开关元件采用晶体管M1实现。电阻R1一端连接VCC，另一端连接所述晶体管M1的D极；电容C1一端连接于VDD，另一端接地；晶体管M1的S极连接于VDD，G极连接一个判断电路，根据判断电路的判断结果给出相应的开关元件的控制信号Sc；判断电路通过电压检测电路连接于VDD；所述判断电路用于将VDD的采样电压与一参考电压进行比较，并根据比较结果使得所述晶体管M1呈导通或断开状态。稳压电路一端连接于VDD，另一端接地。
AC信号刚上电时，电压检测电路检测到VDD电压很低，所以判断电路输出高电平，晶体管M1导通，整流以后的VCC通过电阻R1和晶体管M1向电容C1充电，VDD电压慢慢上升。判断电路通过电压检测电路得到的VDD采样电压值，将其与一参考电压进行比较，根据比较结果控制晶体管M1呈导通或断开状态。
电路启动阶段，VDD电压为零，随着电路的启动，VDD电压逐渐上升，当VDD电压上升到预设值后，判断电路输出低电平，晶体管M1截止，启动结束，驱动电路开始工作，并驱动磁控管工作，磁控管产生交流信号，此交流信号再通过整流二极管D1反馈到VDD，给驱动电路进行反馈供电。
稳压电路采用齐纳二极管D2实现，齐纳二极管D2用于稳定VDD的电压。在晶体管M1截止以后，VCC就不再向VDD供电，R1上也不再有电流。也就是说，VCC只在启动阶段向VDD提供电压，R1的导通发热时间极大缩减，这样不仅可以大大降低功耗，而且对于提升整个系统的安全性也是效果显著的。
实施例三
本实施例提供一种低功耗高安全性的高压电源供电装置，参见图4，与实施例二不同之处在于，本实施例提供的高压电源供电装置中以逻辑电路和计时器取代实施例二中的判断电路和电压检测电路，开关元件的控制信号Sc由逻辑电路给出。
所述装置中，电阻R1和电容C1组成启动电路，磁控管和整流二极管D1组成反馈供电电路，晶体管M1为一开关元件。电阻R1一端连接VCC，另一端连接所述晶体管M1的D极；电容C1一端连接于VDD，另一端接地；晶体管M1的S极连接于VDD，G极连接逻辑电路，根据逻辑电路的输出结果给出相应的开关元件的控制信号Sc；逻辑电路通过一计时器连接于VDD；所述计时器用于在启动电路开始工作后进行计时，所述逻辑电路用于将所述计时器的输出进行反相整形，并根据计时结果使得所述晶体管M1呈导通或断开状态。
AC信号刚上电时，逻辑电路输出高电平，晶体管M1导通，整流以后的VCC通过电阻R1和晶体管M1向电容C1充电，VDD电压慢慢上升。与此同时，计时器开始计时，当计时时间达到预设时间后，计时器的输出由低电平翻转为高电平，逻辑电路加以反相整形以后输出低电平，晶体管M1截止，启动结束，驱动电路开始工作，并驱动磁控管工作，磁控管产生交流信号，此交流信号再通过整流二极管D1反馈到VDD，给驱动电路进行反馈供电。齐纳二极管D2用于稳定VDD的电压。在晶体管M1截止以后，VCC就不再向VDD供电，R1上不再有电流。也就是说，VCC只在启动阶段向VDD提供电压，R1的导通发热时间极大缩减，这样不仅可以大大降低功耗，而且对于提升整个系统的安全性也是效果显著的。
实施例四
本实施例提供一种低功耗高安全性的高压电源供电装置，参见图5，在实施例三提供的装置的基础上增加了迟滞比较器、晶体管M2和电阻R2，其目的是取代齐纳二级管D2，以节省成本。VDD电压在上升过程中，当电压检测电路检测到的电压超过一预设参考电压时，迟滞比较器输出高电平，晶体管M2导通，透过电阻R2对VDD进行放电。当VDD电压放电到低于某一值时，即电压检测电路检测到的电压低于预设参考电压减去一迟滞电压时，迟滞比较器输出低电平，晶体管M2截止，然后VDD电压又上升，重复前面的动作。所以，最终VDD电压会稳定在某一范围内打三角波。
需要进行说明的是，本实施例也可以在实施例四提供的装置的基础上增加迟滞比较器、晶体管M2和电阻R2，其目的是取代齐纳二级管D2，以节省成本。
本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低功耗高安全性的高压电源供电装置，其特征在于，所述装置用于将高压电源转换成低压电源；所述装置包括启动电路和反馈供电电路，所述启动电路和反馈供电电路之间设置有一开关元件，所述装置根据所述开关元件的开合状态处于启动阶段和反馈供电阶段；所述反馈供电电路包括磁控管和用于对磁控管所产生的交流信号进行整流的第二整流电路；所述启动电路为RC电路，包括一电阻（R1）和一电容（C1）。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一整流电路和磁控管的驱动电路，在启动阶段，所述开关元件导通时，高压电源的AC信号通过所述第一整流电路得到VCC，VCC通过所述启动电路和所述开关元件向磁控管的驱动电路提供电源VDD；当所述磁控管开始工作，启动阶段完成，所述开关元件断开，磁控管产生交流信号，所述交流信号通过所述第二整流电路反馈到VDD，实现对于驱动电路的反馈供电。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括稳压电路，所述稳压电路一端连接于VDD，另一端接地。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述开关元件为一晶体管（M1），所述电阻（R1）一端连接VCC，另一端连接所述晶体管（M1）的D极；所述电容（C1）一端连接于VDD，另一端接地；所述晶体管（M1）的S极连接于VDD，G极连接一个判断电路；所述判断电路通过电压检测电路连接于VDD；所述判断电路用于将VDD的采样电压与一参考电压进行比较，并根据比较结果使得所述晶体管（M1）呈导通或断开状态。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述稳压电路包括迟滞比较器、晶体管（M2）和电阻（R2）；所述迟滞比较器一端连接于所述电压检测电路，另一端连接于所述晶体管（M2）的G极；所述电阻（R2）一端连接于VDD，另一端连接于所述晶体管（M2）的D极；所述晶体管（M2）的S极接地。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述开关元件为一晶体管（M1），所述电阻（R1）一端连接VCC，另一端连接所述晶体管（M1）的D极；所述电容（C1）一端连接于VDD，另一端接地；所述晶体管（M1）的S极连接于VDD，G极连接一个逻辑电路，所述逻辑电路通过计时器连接于VDD；所述计时器用于在启动电路开始工作后进行计时，所述逻辑电路用于将所述计时器的输出进行反相整形，并根据计时结果使得所述晶体管（M1）呈导通或断开状态。
7.根据权利要求1-6任一所述的装置，其特征在于，所述第二整流电路采用二极管（D1）实现。
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