CN1925298A - 一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,它是以原有作为主电源部分的EMI电路、整流电路、PFC电路、DC/DC主电源电路为基础,没有设辅助电源部分,且在DC/DC主电源电路设有主电源和辅助电源的二路输出,在主电源输出端设有关断器,关断器接受待机控制信号而切断主电源输出,在辅助电源输出端接有电源管理CPU,电源管理CPU在待机指令的触发下产生待机控制信号,待机控制信号送给关断器以切断主电源输出,待机控制信号还通过控制电路送给PFC电路以关闭PFC电路工作。本发明通过待机时关断PFC电路,使得主电源仍能实现低待机功耗,由于不设辅助电源,极大地降低了产品成本,提高了系统可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关电源,特别是涉及一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源。
背景技术
通常,中、大功率开关电源按照目前国标的要求均需要有功率因数校正(PFC)电路,以满足谐波电流测试要求。由于目前所采用的有源PFC电路工作时本身有一定的功耗,特别是在低负载状态下效率较低,整个电源在轻负载或待机状态下电源本身损耗较大,使得待机功耗大大超过国标要求。为了解决待机功耗问题,目前通用的做法是引进另外一个单独的待机辅助电源,当系统待机时关掉主电源,仅由待机辅助电源供电,因此,现有技术的中、大功率开关电源都是由主电源和待机电源构成。图1是现有的由待机电源和主电源构成的电源系统结构示意方框图,电源系统中的电路包括有二路,第一路由继电器11′、EMI电路12′、整流电路13′、PFC电路14′、DC/DC主电源电路15′构成,该路用于输出主电源,即向后级电路提供工作时所需的电压,如向功放、主CPU、显示装置等提供电压;第二路由EMI电路22′、整流电路23′、电容C2′、DC/DC待机电源电路25′构成,该路用于输出待机电源,即向后级电路提供待机时所需的电压,如向电源管理CPU提供电压等。在正常工作时,主电源及待机电源均有电压输出,它们分别向各自的后级电路提供电压,当进入待机状态时,电源管理CPU就会送出一个控制信号给继电器11′,使继电器11′关断,主电源停止向后级电路供电,则PFC电路也不工作,此时,只有第二路的待机电源向后级电路供电,从而实现了低待机功耗。然而,由于引进了额外的待机辅助电源,即采用二路供电,使得整个电源的成本增加、系统繁杂,而且容易引起EMC、EMI等方面的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足,提供一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,通过待机时关断PFC电路,使得主电源仍能实现低待机功耗,极大地降低了产品成本,提高了系统可靠性,而且在电路功能上不产生任何负面影响,增加了产品的竞争力,具有很强的实用性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,它包括原有作为主电源部分的EMI电路、整流电路、PFC电路、DC/DC主电源电路,其中:EMI电路的输入接至交流电,EMI电路的输出接至整流电路的输入,整流电路的输出接至PFC电路的输入,PFC电路的输出接至DC/DC主电源电路的输入;
在DC/DC主电源电路的输出端设有二路电源输出,第一路为主电源输出,用于提供正常工作状态下后级电路所需的电压;第二路为辅助电源输出,用于实现在主电源关闭情况下输出待机电源;在第一路主电源的输出端设有关断器,关断器接受待机控制信号而切断主电源输出;
DC/DC主电源电路的辅助电源输出接至电源管理CPU,电源管理CPU在待机指令的触发下产生待机控制信号,待机控制信号送给关断器以切断主电源输出,待机控制信号还通过控制电路送给PFC电路以关闭PFC电路工作,控制电路的输入接至电源管理CPU的输出,控制电路的输出接至PFC电路。
所述的关闭PFC电路工作由关断PFC控制IC的供电来实现。
所述的关闭PFC电路工作由PFC控制IC的保护功能使其进入保护状态来实现。
所述的关闭PFC电路工作由控制信号接至Enable引脚使PFC控制IC停止工作来实现。
本发明的一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,是系统在收到待机信号后,仅关断PFC电路,而仍然由主开关电源供电,无需引进额外的待机辅助电源。
本发明的一种电源系统中无待机电源的中、太功率开关电源,工作时,其后级电路所需电压仍由主电源提供,待机时,通过待机信号控制断开主供电的输出,只给后级系统提供待机电压,另外通过待机信号控制PFC电路,使得PFC电路在系统待机时停止工作,从而实现低待机功耗。这样,可以在不增加待机电源的情况下实现低待机功耗,使产品具有较大的竞争优势。
使用时,在正常工作状态下,接入的交流电依次经EMI电路、整流电路、PFC电路、DC/DC主电源电路处理后成所需的直流电压输出,其中DC/DC主电源电路的输出端设有二路电源输出,第一路为主电源输出,用于提供正常工作状态下后级电路所需的电压,如向后级电路的功放、主CPU、显示装置等提供电压;第二路为辅助电源输出,用于实现在主电源关闭情况下输出待机电源,如向电源管理CPU提供电压等;上述二路均有电源输出,此时的关断器处于导通状态,PFC电路也在工作状态。当系统进入待机时,电源管理CPU在待机指令的触发下产生待机控制信号,该待机控制信号一方面送给关断器,使关断器转为断开状态,主电源的输出被切断;同时,待机控制信号还通过控制电路送给PFC电路,去关闭PFC电路,使PFC电路不工作,由整流电路输出的电量被直接输送给DC/DC主电源电路,再由DC/DC主电源电路的辅助电源输出端输出给相应的后级电路。此时,由于电量不经过功率因数校正,能量只被处理一次,在PFC电路损耗的能量几乎为0,从而使得待机功耗明显降低,实现了低待机功耗。
本发明的有益效果是,由于采用了原有作为主电源部分的EMI电路、整流电路、PFC电路、DC/DC主电源电路来为作为电源系统的基础,且在DC/DC主电源电路的输出端设有二路电源输出,第一路为主电源输出,用于提供正常工作状态下后级电路所需的电压,第二路为辅助电源输出,用于实现在主电源关闭情况下输出待机电源,在第一路主电源的输出端设有关断器,关断器接受待机控制信号而切断主电源输出;DC/DC主电源电路的辅助电源输出接至电源管理CPU,电源管理CPU在待机指令的触发下产生待机控制信号,待机控制信号送给关断器以切断主电源输出,待机控制信号还通过控制电路送给PFC电路以关闭PFC电路工作,这样,通过待机时关断PFC电路,使得主电源仍能实现低待机功耗,因此可以在电源系统中无待机电源情况下,电路功能上不产生任何负面影响,极大地降低了产品成本,提高了系统可靠性,而且在增加了产品的竞争力,具有很强的实用性。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明;但本发明的一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源不局限于实施例。
图1是现有的由待机电源和主电源构成的电源系统结构示意方框图;
图2是本发明的系统结构示意方框图;
图3是现有的带boost型PFC的系统电路示意图;
图4是实施例一本发明的电路示意图;
图5是实施例二本发明的电路示意图;
图6是实施例三本发明的电路示意图。
具体实施方式
实施例一,参见图2至图4所示,本发明的一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,它包括原有作为主电源部分的EMI电路11、整流电路12、PFC电路13、DC/DC主电源电路14,其中:EMI电路11的输入接至交流电,EMI电路11的输出接至整流电路12的输入,整流电路12的输出接至PFC电路13的输入,PFC电路13的输出接至DC/DC主电源电路14的输入;
在DC/DC主电源电路14的输出端设有二路电源输出,第一路为主电源输出,用于提供正常工作状态下后级电路所需的电压;第二路为辅助电源输出,用于实现在主电源关闭情况下输出待机电源;在第一路主电源的输出端设有关断器15,关断器15接受待机控制信号而切断主电源输出;
DC/DC主电源电路14的辅助电源输出接至电源管理CPU16,电源管理CPU16在待机指令的触发下产生待机控制信号,待机控制信号送给关断器15以切断主电源输出,待机控制信号还通过控制电路17送给PFC电路13以关闭PFC电路13工作,控制电路17的输入接至电源管理CPU16的输出,控制电路17的输出接至PFC电路13。
本发明的一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,是系统在收到待机信号后,仅关断PFC电路13,而仍然由主开关电源供电,无需引进额外的待机辅助电源。
本发明的一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,工作时,其后级电路所需电压仍由主电源提供,待机时,通过待机信号控制断开主供电的输出,只给后级系统提供待机电压,另外通过待机信号控制PFC电路13,使得PFC电路13在系统待机时停止工作,从而实现低待机功耗。这样,可以在不增加待机电源的情况下实现低待机功耗,使产品具有较大的竞争优势。
使用时,在正常工作状态下,接入的交流电依次经EMI电路11、整流电路12、PFC电路13、DC/DC主电源电路14处理后成所需的直流电压输出,其中DC/DC主电源电路14的输出端设有二路电源输出,第一路为主电源输出,用于提供正常工作状态下后级电路所需的电压,如向后级电路的功放、主CPU、显示装置等提供电压;第二路为辅助电源输出,用于实现在主电源关闭情况下输出待机电源,如向电源管理CPU16提供电压等;上述二路均有电源输出,此时的关断器15处于导通状态,PFC电路13也在工作状态。当系统进入待机时,电源管理CPU16在待机指令的触发下产生待机控制信号,该待机控制信号一方面送给关断器15,使关断器15转为断开状态,主电源的输出被切断;同时,待机控制信号还通过控制电路17送给PFC电路13,去关闭PFC电路13,使PFC电路13不工作,由整流电路12输出的电量被直接输送给DC/DC主电源电路14,再由DC/DC主电源电路14的辅助电源输出端输出给相应的后级电路。此时,由于电量不经过功率因数校正,能量只被处理一次,在PFC电路13损耗的能量几乎为0,从而使得待机功耗明显降低,实现了低待机功耗。
参见图3所示,目前普遍应用的有源PFC电路13大部分都是采用boost拓扑结构,其电路结构中PFC电路13由电感L1、二极管D1、电容C1、MOS管Q1、PFC控制芯片IC1构成,电感L1的一端与整流电路的输出正极相连接,电感L1的另一端与MOS管Q1的漏极相连接,MOS管Q1的源极接至整流电路的输出负极,MOS管Q1的栅极与PFC控制芯片IC1的输出端相连接,二极管D1的正极连接在电感L1另一端与MOS管Q1漏极的连接处,二极管D1的负极与电容C1的正极相连接,电容C1的负极与整流电路的输出负极相连接,电容C1的正、负极作为PFC电路13的正、负极输出端与后级电路相连接。
图4是本发明的加入关断PFC控制电路的电路示意图,即在PFC电路13与电源管理CPU16之间加了控制电路17,本实施例关闭PFC电路13工作是由关断PFC控制IC的供电来实现的。
控制电路17由三极管Q2、光耦芯片IC2、电阻R1、R2、R3构成,光耦芯片IC2的二极管的正极接电阻R3的一端,电阻R3的另一端接至电源管理CPU16的Stand_by引脚上,光耦芯片IC2的二极管的负极接地,光耦芯片IC2的三极管的集电极接电阻R1的一端,电阻R1的另一端接至三极管Q2的基极,三极管Q2的集电极接至PFC控制芯片IC1的VCC端,电阻R2的一端接于三极管Q2的发射极,电阻R2的另一端接至光耦芯片IC2的三极管的集电极,三极管Q2的发射极接至18V电位。当系统进入待机时,电源管理CPU16的Stand_by引脚输出低电平,光耦截止,三极管Q2也处于截止状态,PFC控制芯片IC1的VCC供电引脚与18V断开,因此PFC控制芯片IC1停止工作,MOS管Q1被关断;在正常工作状态时,电源管理CPU16的Stand_by引脚输出高电平,光耦饱和导通,三极管Q2也饱和导通,PFC控制芯片IC1的供电VCC引脚上获得18V电源,则PFC控制芯片IC1正常工作,PFC电路13处于正常工作状态。由于在待机状态,MOS管Q1保持关断状态,电量不经过功率因数校正,通过电感L1和二极管D1直接输送到后级,此时,电源系统的能量只被处理一次,在PFC级损耗的能量几乎为0,从而使得待机功耗明显降低,这种方式既可以保证PFC控制IC在待机时停止工作,又可使其消耗的电能非常低。
实施例二,参见图5所示,本发明的一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,与实施例一的不同之处在于,其关闭PFC电路工作是由PFC控制IC的保护功能使其进入保护状态来实现的。
控制电路17由二极管D2、光耦芯片IC2、电阻R3、R4、R5、R6构成,电阻R6的一端接5V电位,电阻R6的另一端分别与二极管D2的正极、光耦芯片IC2的三极管的集电极相连接,二极管D2的负极接至PFC控制芯片IC1的FeedBack引脚,电阻R4的一端接PFC控制芯片IC1的FeedBack引脚,电阻R4的另一端接电容C1的正极,电阻R5的一端接PFC控制芯片IC1的FeedBack引脚,电阻R5的另一端接地。正常工作时,PFC控制芯片IC1的FeedBack引脚上电压为3.2V,当进入待机状态时,电源管理CPU16的Stand_by引脚输出低电平,光耦截止,PFC控制芯片IC1的FeedBack引脚电压上升,则PFC控制芯片IC1认为是输出过压,进入保护状态,使PFC电路13停止工作。
实施例三,参见图6所示,本发明的一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,与实施例一的不同之处在于,其关闭PFC电路工作是由控制信号接至Enable引脚使PFC控制IC停止工作来实现的。
控制电路17由三极管Q3、光耦芯片IC2、电阻R3、R7、R8、R9、R10构成,电阻R7的一端接5V电位,电阻R7的另一端接三极管Q3的发射极,三极管Q3的集电极接至PFC控制芯片IC1的Enable引脚,电阻R8的一端接PFC控制芯片IC1的Enable引脚,电阻R8的另一端接地,电阻R9的一端接三极管Q3的基极,电阻R9的另一端接光耦芯片IC2的三极管的集电极,电阻R10的一端接三极管Q3的发射极,电阻R10的另一端接光耦芯片IC2的三极管的集电极。正常工作状态下,PFC控制芯片IC1的Enable引脚上的电压为5V,PFC控制芯片IC1正常工作,PFC电路13也正常工作;待机状态时,PFC控制芯片IC1的Enable引脚电压为0V,PFC控制芯片IC1停止工作,PFC电路13也停止工作。
Claims (4)
1.一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,它包括原有作为主电源部分的EMI电路、整流电路、PFC电路、DC/DC主电源电路,其中:EMI电路的输入接至交流电,EMI电路的输出接至整流电路的输入,整流电路的输出接至PFC电路的输入,PFC电路的输出接至DC/DC主电源电路的输入;其特征在于:
在DC/DC主电源电路的输出端设有二路电源输出,第一路为主电源输出,用于提供正常工作状态下后级电路所需的电压;第二路为辅助电源输出,用于实现在主电源关闭情况下输出待机电源;在第一路主电源的输出端设有关断器,关断器接受待机控制信号而切断主电源输出;
DC/DC主电源电路的辅助电源输出接至电源管理CPU,电源管理CPU在待机指令的触发下产生待机控制信号,待机控制信号送给关断器以切断主电源输出,待机控制信号还通过控制电路送给PFC电路以关闭PFC电路工作,控制电路的输入接至电源管理CPU的输出,控制电路的输出接至PFC电路。
2.根据权利要求1所述的一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,其特征在于:所述的关闭PFC电路工作由关断PFC控制IC的供电来实现。
3.根据权利要求1所述的一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,其特征在于:所述的关闭PFC电路工作由PFC控制IC的保护功能使其进入保护状态来实现。
4.根据权利要求1所述的一种电源系统中无待机电源的中、大功率开关电源,其特征在于:所述的关闭PFC电路工作由控制信号接至Enable引脚使PFC控制IC停止工作来实现。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |