CN202406024U - 一种包括待机电路的开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种包括待机电路的开关电源，还包括变压器、脉冲宽度调节控制芯片及与其连接的开关管、分别与电源输入端、变压器的初级线圈及开关管连接的第一滤波电路，与变压器的次级线圈连接的第二滤波电路、第三滤波电路，待机电路包括：接收控制信号输入端的信号进而控制输出电压的控制电路、稳定控制电路的输出电压的稳压器、与脉冲宽度调节控制芯片连接的光耦。本实用新型提供的包括待机电路的开关电源，其中，通过控制电路控制输出电压低于负载的正常工作电压，从而达到待机的目的，简化了电路结构，只需要一个变压器便实现开关电源待机的目的，降低了成本，节约PCB空间，易于布线，实用性更强，也在一定程度上提高EMC。

Description

一种包括待机电路的开关电源

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别涉及一种包括待机电路的开关电源。

背景技术

随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。为了降低待机功耗，在开关电源中加入待机部分也是必须的。

现有技术的开关电源的电路如图1所示，其包括两个变压器：变压器T1和变压器T2。所述变压器T2用于输出电压的DC-DC转换；所述变压器T1用于待机电路上（图中虚线部分为待机电路）：在次级有一路低压DC输出，在初级也有一路DC输出，初级的DC输出是给输出电路上的主输出芯片供电的，而待机就是切断主输出芯片的供电，继而保证电源无输出，达到待机的目的。但是上述电路中，需要两个变压器来实现待机的目的，电路结构比较复杂。如何能够在保证其基本功能的前提下，尽可能地简化电路结构，减少元器件的数量成为开关电源的发展方向。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的电路结构复杂，电子元器件多的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种包括待机电路的开关电源，以解决现有技术中的开关电源电子元器件较多所造成的成本较高的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种包括待机电路的开关电源，所述开关电源还包括变压器、脉冲宽度调节控制芯片与其连接的开关管、分别与电源输入端、所述变压器的初级线圈及所述开关管连接的第一滤波电路，与所述变压器的次级线圈连接的第二滤波电路、第三滤波电路，所述待机电路包括：

接收控制信号输入端的信号进而控制输出电压的控制电路、稳定所述控制电路的输出电压的稳压器、与所述脉冲宽度调节控制芯片连接的光耦，其中，所述第二滤波电路通过所述控制电路与所述稳压器连接，所述第三滤波电路通过所述稳压器与所述光耦连接。

本实用新型提供的包括待机电路的开关电源，其中，通过控制电路控制输出电压低于负载的正常工作电压，从而达到待机的目的，简化了电路结构，只需要一个变压器便实现开关电源待机的目的，降低了成本，节约了PCB空间，易于布线，实用性更强，也在一定程度上提高EMC。

附图说明

图1为现有技术的开关电源的电路原理图。

图2为本实用新型的包括待机电路的开关电源的电路框图。

图3为图2中的待机电路的电路原理图。

图4为本实用新型的包括待机电路的开关电源的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种包括待机电路的开关电源。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示，为本实用新型的包括待机电路的开关电源的电路框图。其中，所述开关电源除待机电路外还包括脉冲宽度调节控制芯片10、开关管20、变压器200、第一滤波电路100、第二滤波电路300、第三滤波电路310；所述待机电路包括：控制电路400、光耦500和稳压器600；具体地，所述变压器200连接开关管20；电源输入端30通过所述第一滤波电路100与所述变压器的初级线圈40连接；所述变压器的包括两个次级线圈，所述两次级线圈分别与所述第二滤波电路300、第三滤波电路310连接，第二滤波电路300通过所述控制电路400与所述稳压器600连接，所述第三滤波电路310通过所述稳压器600与所述光耦500连接，所述光耦500连接所述脉冲宽度调节控制芯片10；具体地，所述开关管20为NMOS管，所述脉冲宽度调节控制芯片10与所述开关管20的栅极连接，所述开关管20的源极接地，漏极与所述变压器200的初级线圈40连接。进一步地，如图3及图4所示，所述第二滤波电路300的输出端70与所述控制电路400连接，所述第三滤波电路310的输出端80与所述稳压器600连接。

具体说来，所述第一滤波电路100用于对通过电源输入端30输入的电压（一般为市电）进行滤波，其可以为桥式滤波电路或者其他的滤波电路；所述变压器200用于将输入的电压（经滤波后的）转换成各种输出电压后输出，在一般的功放电源中，所述输出电压为多种，以DVD功放为例，包括：数显部分的供电电压、机芯部分供电电压和功放部分的供电电压；其中，功放部分的供电电压一般较高，有42V，其他输出电压较低3.3V-12V。因此，在本实用新型实施例中，优选地，如图2、图3及图4所示，所述第一次级线圈用于向与所述第二滤波电路300输出42V电压，所述第二次级线圈用于向所述第三滤波电路310输出3.3V电压。应当理解地是，也可以根据实际需要来设定电压输出。当所述变压器的次级线圈输出的电压（在本实施例中，输出电压为两个）分别经过第二滤波电路300、第三滤波电路310滤波输出，其中所述第二滤波电路300的输出端70的输出电压进入所述控制电路400。由控制电路400根据控制信号输入端输入的信号（即高低电平信号），选取不同电压（在本实用新型实施例中，为42V或3.3V）到稳压器600（在本实施例中，所述稳压器的型号为TL341）中进行采样。在正常工作情况下，稳压器600对第二滤波电路300的输出端70的输出电压（例如42V）进行取样，然后，通过光耦500反馈达到输出稳定。

进一步地，在本实用新型的电路中，在本实用新型实施例中，所述变压器的次级输出绕组为反激式变压器，所述变压器的初级芯片供电绕组为正激式变压器。其中，正激式变压器开关电源输出电压受占空比的调制幅度，相对于反激式变压器开关电源来说要低很多，因此，正激式变压器开关电源要求调控占空比的误差信号幅度比较高，误差信号放大器的增益和动态范围也比较大。另外，正激式变压器开关电源为了减少变压器的励磁电流，提高工作效率，变压器的伏秒容量一般都取得比较大，并且为了防止变压器初级线圈产生的反电动势把开关管击穿，正激式变压器开关电源的变压器要比反激式变压器开关电源的变压器多一个反电动势吸收绕组，因此，正激式变压器开关电源的变压器的体积要比反激式变压器开关电源的变压器的体积大；当然，正激式变压器开关电源还有一个更大的缺点：在控制开关关断时，变压器初级线圈产生的反电动势电压要比反激式变压器开关电源产生的反电动势电压高。因为一般正激式变压器开关电源工作时，控制开关的占空比都取在0.5左右，而反激式变压器开关电源控制开关的占空比都取得比较小，即正激式变压器比较难调。因此，用户可以根据自己的需要来选择。

下面详细介绍下本实用新型的控制电路是如何根据控制信号实现电压选择的。如图3所示，为本实用新型实施例的控制电路的电路图。如图3及4所示，在本实施例中，所述控制电路400包括：控制信号输入端60、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3以及第一二极管D1；所述第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接控制信号输入端60，发射极接地，集电极分为两路，一路通过第二电阻R2与第一二极管D1的正极连接，另一路通过第三电阻R3连接第三滤波电路310的输出端80（见图3及图4）。所述第二三极管Q2的基极连接第一二极管D1的负极，发射极接地，集电极通过第四电阻R4与第三三极管Q3的基极连接；所述第三三极管Q3的基极通过第五电阻R5与第三三极管Q3的发射极连接，发射极还连接第一次级线圈70，集电极通过第六电阻R6连接稳压器TL431的R极；所述第一二极管D1的正极依次通过第二电阻R2、第三电阻R3连接第三三极管Q3的集电极，负极连接第二三极管Q2的基极。所述稳压器TL431的R极通过第七电阻R7接地、 A极接地、K极分为三路，一路连接所述第三滤波电路310、一路通过光耦500与所述脉冲宽度调节控制芯片10连接、另外一路连接所述控制电路400。

具体说来，开关电源正常工作时，控制信号输入端60输入的待机信号为高电平，第一三极管Q1的基极为高电平，因此Q1导通，而第二三极管Q2的基极被拉低，第二三极管Q2无导通电压而截止，此时变压器输出的42V电压（通过第二滤波电路300的输出端70输出）在R5、R4、Q2和GND之间不能构成通路（在第二三极管Q2的集电极、发射极之间断开），所以第三三极管Q3的基极、发射极之间电位相同，没有电势差，因此第三三极管Q3截止，此时，第二滤波电路300的输出端70输出的电压（42V）不能加到稳压器TL431上，稳压器TL431的取样是第三滤波电路310的输出端80输出的电压（3.3V），本实施例中，由于稳压器TL431的参考点电压是2.5V，所以在电阻R6、R7上选择合适的阻值，使3.3V通过电阻R6、R7的分压在稳压器TL431的参考点是2.5V，这时电路中的各种电压按设计值正常输出。

当开关电源进入待机时，控制信号输入端输入的待机信号为低电平，此时，第一三极管Q1的基极为低电平，所以第一三极管Q1截止，第三滤波电路310的输出端80的电压（3.3V）加到第二三极管Q2的基极，使第二三极管Q2导通，此时第二滤波电路300的输出端70的电压（42V）在R5、R4、Q2和GND之间构成通路，经过第五电阻R5、第四电阻R4分压后，在第三三极管Q3上产生一个降压，使第三三极管Q3导通，第一次级线圈的电压（42V）通过第二滤波电路300的输出端70输出，被加到稳压器TL431上进行取样，42V通过R6、R7分压加在稳压器TL431的参考点上，由于稳压器TL431的取样电压由3.3V变成42V，所以此时稳压器TL431参考点电压升高，稳压器TL431正负极导通，光耦初级侧二极管500B发光，光耦次级侧三极管500A导通，脉冲宽度调节控制芯片10的PWM控制芯片脚电压被拉低，芯片检测到此变化，逻辑控制开关管20的PWM驱动信号的频率和占空比降低，使输出电压按预置比例下降，此处的预置比例可以按照需要而设计，优选地，42V输出被拉到12V，3.3V被拉到0.9V，此电压低于主板的正常工作电压，实现待机目的。

在本实用新型实施例中，所述第一三极管为NPN型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管，所述第三三极管为PNP型三极。

经过试验，优选地，当所述第一电阻为1KΩ，所述第二电阻为1 KΩ，所述第三电阻为10 KΩ，所述第四电阻为22 KΩ，所述第五电阻为4.7 KΩ，所述第六电阻为1 KΩ，所述第七电阻为1 KΩ时，电路的稳定性和可靠性较佳，能够很好的实现待机功能。

在实际应用中，将本实用新型的待机电路设计到开关电源的电路中后，只需要一个变压器T1便实现开关电源待机的目的，其整个开关电源的电路原理图，如图4所示。应当理解地是，图4所示的开关电源电路只是本实用新型的一个实施例，设计者可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变。

更进一步地，所述开关电源可以采用flyback结构，变压器的次级线圈的输出绕组可以采用正激方式，初级线圈的芯片供电绕组为正激式。这样VCC的电压就不受是否待机的影响，直接由输入电压决定，此时此工作电压输出端的圈数可以调到很低（在本实施例中，优选地，工作电压输出端的圈数为8圈），这样就很容易使VCC电压设置在13V-28V的范围内。从而优化变压器的绕制工艺、降低成本，另外，由于变压器工作电压输出端绕组的输出电压在芯片的供电范围内，所以其外围的稳压电路也可以省略，进一步降低成本。

综上所述，本实用新型提供的包括待机电路的开关电源，其中，通过控制电路控制输出电压低于负载的正常工作电压，从而达到待机的目的，简化了电路结构，只需要一个变压器便实现开关电源待机的目的，降低了成本，节约PCB空间，易于布线，实用性更强，也在一定程度上提高EMC。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种包括待机电路的开关电源，所述开关电源还包括变压器、脉冲宽度调节控制芯片、与所述脉冲宽度调节控制芯片连接的开关管、分别与电源输入端、所述变压器的初级线圈及所述开关管连接的第一滤波电路，与所述变压器的次级线圈连接的第二滤波电路和第三滤波电路，其特征在于，所述待机电路包括：

接收控制信号输入端的信号进而控制输出电压的控制电路、稳定所述控制电路的输出电压的稳压器、与所述脉冲宽度调节控制芯片连接的光耦，其中，所述第二滤波电路通过所述控制电路与所述稳压器连接，所述第三滤波电路通过所述稳压器与所述光耦连接。

2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述变压器的次级线圈的输出绕组为反激式。

3.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述变压器的初级线圈的芯片供电绕组为正激式。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的开关电源，其特征在于，所述变压器的次级线圈包括分别连接所述第二滤波电路和第三滤波电路的第一次级线圈和第二次级线圈，所述第一次级线圈用于输出42V电压，所述第二次级线圈用于输出3.3V电压。

5.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述稳压器为TL341型号的稳压器。

6.根据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路包括：控制信号输入端、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一二极管；所述第一三极管的基极通过第一电阻连接控制信号输入端，发射极接地，集电极分为两路，一路通过第二电阻与所述第一二极管的正极连接，另外一路通过第三电阻与所述第三三极管的集电极连接；所述第二三极管的基极连接第一二极管的负极，发射极接地，集电极通过第四电阻与所述第三三极管的基极连接；所述第三三极管的基极通过第五电阻连接第三三极管的发射极，发射极连接所述第一次级线圈，集电极通过第六电阻连接稳压器的R极；

所述稳压器的R极通过第七电阻接地、A极接地、K极分为三路，一路连接所述第三滤波电路、一路通过光耦与所述脉冲宽度调节控制芯片连接、另外一路连接所述控制电路。

7.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于：所述第一三极管为NPN型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管，所述第三三极管为PNP型三极。

8.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于：所述第一电阻为1KΩ，所述第二电阻为1 KΩ，所述第三电阻为10 KΩ，所述第四电阻为22 KΩ，所述第五电阻为4.7 KΩ，所述第六电阻为1 KΩ，所述第七电阻为1 KΩ。

9.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于：所述开关管为NMOS管，所述开关管的栅极与所述脉冲宽度调节控制芯片连接、源极接地、漏极与所述变压器的初级线圈连接。

10.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于：所述光耦包括与所述稳压器连接的光耦初级侧二极管及与所述脉冲宽度调节控制芯片连接的光耦次级侧三极管。

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