CN203967980U - 开关电源电路及电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源电路包括变压器、用于控制变压器工作的开关控制芯片，与所述变压器中第一绕组连接的第一电源输出模块，用于对所述第一电源输出模块的输出电压进行采样的电压采样模块、光电耦合器和第一电容；其中所述光电耦合器中发光二极管与所述电压采样模块连接，光电耦合器中三极管连接于所述第一电容的两端；所述第一电容的一端与所述开关控制芯片的电压反馈端连接，另一端与接地端连接；所述开关电源电路还包括用于在开关电源电路启动的过程中，增大第一电容两端电容量的电容调整模块，所述电容调整模块并联于所述第一电容的两端。本实用新型还公开了一种电源装置。本实用新型提高了开关电源电路带负载能力及工作的稳定性。

Description

开关电源电路及电源装置

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其涉及开关电源电路及电源装置。 

背景技术

众所周知，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。 

开关电源具有体积小、重量轻、效率高、自身抗干扰性强、输出电压范围宽等优点可以做到模块化。甚至在价格方面，开关电源和线性电源相比，二者的成本虽都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率不同。线性电源成本在高于某一输出功率点上，成本反而高于开关电源。 

但是，开关电源的设计非常复杂，硬件设计与走线布局也一直是硬件设计工程师们比较头疼的问题，稍有设计不合理，就会造成各种各样的保护。尤其是在负载为重载或容性负载，在开关电源电路启动时，常常由于变压器输出的电压建立较慢，使得开关控制芯片内部产生过流保护，从而使得变压器输出的电压无法达到正常输出电压，从而无法正常为负载供电。 

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。 

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种具有相同发明构思开关电源电路及电源装置，旨在提高开关电源电路带负载能力及工作的稳定性。 

为了实现上述目的，本实用新型提供的开关电源电路包括变压器、用于 控制所述变压器工作的开关控制芯片，与所述变压器中第一绕组连接的第一电源输出模块，用于对所述第一电源输出模块的输出电压进行采样的电压采样模块、光电耦合器和第一电容；其中所述光电耦合器中发光二极管与所述电压采样模块连接，光电耦合器中三极管连接于所述第一电容的两端；所述第一电容的一端与所述开关控制芯片的电压反馈端连接，另一端与接地端连接；所述开关电源电路还包括用于在开关电源电路启动的过程中，增大第一电容两端电容量的电容调整模块，所述电容调整模块并联于所述第一电容的两端。 

优选地，所述电容调整模块包括稳压二极管和第二电容，所述稳压二极管的阳极与接地端连接，阴极通过所述第二电容与开关控制芯片的电压反馈端连接。 

优选地，所述第一电源输出模块包括第一二极管、第三电容和第四电容，其中所述第一二极管的阳极与所述变压器中第一绕组的一端连接，阴极与所述第三电容的正极连接；所述第三电容的负极与接地端及所述第一绕组的另一端连接；所述第四电容并联于所述第三电容的两端。 

优选地，所述电压采样模块包括三端可调分流基准电压源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电容；其中所述三端可调分流基准电压源的阳极与接地端连接，阴极与所述光电耦合器中发光二极管的阴极连接，参考端通过第一电阻与接地端连接；所述第二电阻的一端与三端可调分流基准电压源的参考端连接，另一端与所述第三电容的正极连接；所述第三电阻的一端通过所述第四电阻与所述光电耦合器中发光二极管的阳极连接，另一端与所述三端可调分流基准电压源的阴极连接；所述第四电阻与第三电阻的公共端连接至所述第三电容的正极；所述第五电容的一端与所述三端可调分流基准电压源的阴极连接，另一端与所述三端可调分流基准电压源的参考端连接。 

优选地，所述开关电源电路还包括第二电源输出模块，所述第二电源输出模块包括第二二极管、三端集成稳压器、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容；所述第二二极管的阳极与所述变压器中第二绕组的一端连接，阴极与所述第六电容的正极连接，该第六电容的负极与所述第二绕组的另一端连接；所述三端集成稳压器的输入端与所述第六电容的正极连接，接地端 与第六电容的负极连接，输出端通过第七电容与所述第六电容的负极连接；第八电容并联于所述第六电容的两端；第九电容的正极与所述三端集成稳压器的输出端连接，负极与所述第六电容的负极连接。 

优选地，所述开关电源电路还包括第三二极管、第十电容和第五电阻，所述第三二极管的阳极与所述开关控制芯片的漏极端连接，阴极通过第十电容与所述变压器中第三绕组的一端连接；所述第五电阻并联于所述第十电容的两端；所述第三绕组的另一端与所述第三二极管的阳极连接。 

优选地，所述开关电源电路还包括第四二极管、第十一电容、第十二电容和第六电阻，其中所述第四二极管的阴极与所述开关控制芯片的电源端连接，阳极通过第六电阻与变压器中第四绕组的一端连接；所述第十一电容的正极与所述第四二极管的阴极连接，负极与所述第四绕组的另一端连接；所述第十二电容并联于所述第十一电容的两端。 

本实用新型进一步提供的电源装置包括开关电源电路，所述开关电源电路包括变压器、用于控制所述变压器工作的开关控制芯片，与所述变压器中第一绕组连接的第一电源输出模块，用于对所述第一电源输出模块的输出电压进行采样的电压采样模块、光电耦合器和第一电容；其中所述光电耦合器中发光二极管与所述电压采样模块连接，光电耦合器中三极管连接于所述第一电容的两端；所述第一电容的一端与所述开关控制芯片的电压反馈端连接，另一端与接地端连接；所述开关电源电路还包括用于在开关电源电路启动的过程中，增大第一电容两端电容量的电容调整模块，所述电容调整模块并联于所述第一电容的两端。 

本实用新型在开关电源电路启动时，通过设置电容调整模块增大第一电容两端电容量，从而延长第一电容两端的电压达到预置电压的充电时间，因此延长了第一电源输出模块输出电压建立的时间，防止了因外接重载或容性负载，无法完成开关电源电路的启动，导致第一电源输出模块无法正常为负载供电。即本实用新型提供的开关电源电路提高了开关电源电路带负载能力及工作的稳定性。 

附图说明

图1为本实用新型开关电源电路一实施例的电路结构示意图。 

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

本实用新型提供一种开关电源电路，参照图1，在一实施例中，该开关电源电路包括变压器10、用于控制所述变压器10工作的开关控制芯片20、与所述变压器10中第一绕组T1连接的第一电源输出模块30、用于对所述第一电源输出模块30的输出电压进行采样的电压采样模块40、光电耦合器50和第一电容C1；其中所述光电耦合器50中发光二极管与所述电压采样模块40连接，光电耦合器50中三极管连接于所述第一电容C1的两端；所述第一电容C1的一端与所述开关控制芯片20的电压反馈端(FB)连接，另一端与接地端连接；所述开关电源电路还包括用于在开关电源电路启动的过程中，增大第一电容C1两端电容量的电容调整模块60，所述电容调整模块60并联于所述第一电容C1的两端。 

本实施例中，上述变压器包括多个绕组，上述开关控制芯片20内设有场效应管，具有漏极端D和源极端S，其中漏极端与一绕组连接，源极端接地，通过控制源极和漏极的导通和截止时间，从而使得与漏极端连接的一绕组上产生交变电流；该交变电流经过耦合使得第一绕组T1两端产生电压，并通过第一电源输出模块30将该电压输出到相应的负载上。 

与开关控制芯片20连接的一初级绕组(即T3)的电感电流控制是以电压反馈端FB的电压VFB作为参考电压的，VFB电压的波形与初级绕组中电感电流的峰值成正比。控制VFB的上升时间即可控制初级绕组中电感电流峰值的上升时间，即增加传递能量的时间，初级绕组中电感电流越大，输出的电压上升得越快，输出的电压也越高，反之，则输出的电压上升得越慢，输出电压低。每款开关控制芯片20都具有过流保护功能，过流保护功能是检测 VFB电压是否达到预置电压而实现的，预置电压为开关控制芯片20检测到过流时所对应的保护电压。 

在外接重载或容性负载的情况下，开关电源电路启动时，由于第一电源输出模块30输出电压建立较慢，输出电压未达到正常值前，电压采样模块40采集的电压较低，从而使得通过光电耦合器50中二极管的电流小，光电耦合器50中三极管呈高阻态(趋向关断)的时间较长，开关控制芯片20内部电流源给与电压反馈端FB相连接的第一电容C1充电较快。若在第一电源输出模块30输出电压建立前，VFB上升到预置电压时，开关控制芯片20中的场效应管将关断，即开关控制芯片20的漏极端和源极端将被关断。 

本实用新型在开关电源电路启动时，通过设置电容调整模块60增大第一电容C1两端电容量，从而延长第一电容C1两端的电压达到预置电压的充电时间，因此延长了第一电源输出模块30输出电压建立的时间，防止了因外接重载或容性负载，无法完成开关电源电路的启动，导致第一电源输出模块30无法正常为负载供电。即本实用新型提供的开关电源电路提高了开关电源电路带负载能力及工作的稳定性。 

具体地，上述电容调整模块60包括稳压二极管ZD1和第二电容C2，所述稳压二极管ZD1的阳极与接地端连接，阴极通过所述第二电容C2与开关控制芯片20的电压反馈端连接，从而通过稳压二极管ZD1可控制的将所述第二电容C2并联至第一电容C1的相对两端。 

上述第一电源输出模块30包括第一二极管D1、第三电容C3和第四电容C4，其中所述第一二极管D1的阳极与所述变压器10中第一绕组T1的一端连接，阴极与所述第三电容C3的正极连接；所述第三电容C3的负极与接地端及所述第一绕组T1的另一端连接；所述第四电容C4并联于所述第三电容C3的两端。 

上述电压采样模块40包括三端可调分流基准电压源41(例如为TL431A)、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电容C5；其中所述三端可调分流基准电压源41的阳极与接地端连接，阴极与所述光电耦合器50中发光二极管的阴极连接，参考端通过第一电阻R1与接地端连接；所述第二电阻R2的一端与三端可调分流基准电压源41的参考端 连接，另一端与所述第三电容C3的正极连接；所述第三电阻R3的一端通过所述第四电阻R4与所述光电耦合器50中发光二极管的阳极连接，另一端与所述三端可调分流基准电压源41的阴极连接；所述第四电阻R4与第三电阻R3的公共端连接至所述第三电容C3的正极；所述第五电容C5的一端与所述三端可调分流基准电压源41的阴极连接，另一端与所述三端可调分流基准电压源41的参考端连接。 

本实施例中，当输出电压未达到正常值时，通过第一电阻R1和第二电阻R2进行分压后，由于三端可调分流基准电压源41参考端的电压较低，使得三端可调分流基准电压源41的阴极与阳极呈高阻态，从而使得光电耦合器50处于微导通状态或截止状态。开关控制芯片20内部的电流源将给与电压反馈端FB相接的第一电容C1充电，当第一电容C1两端的电压大于稳压二极管ZD1两端电压时，电流源将给第一电容C1和第二电容C2同时充电，相当于提高了第一电容C1两端的电容量，从而使得了第一电容C1两端的电压上升的速度降低，即延长了第一电容C1两端的电压达到预置电压的时间。因此本实用新型提供的开关电源电路消除了输出电压未达到，而开关控制芯片20已达到了过流保护电压，使开关控制芯片20内部场效应管关断，使开关电源电路启动失败，而不能输出正常的工作电压。 

当输出电压达到正常值时，三端可调分流基准电压源41和光电耦合器50均处于导通状态，电压反馈端FB的电压较小，从而使得稳压二极管ZD1处于截止状态，因此增加的稳压二极管ZD1和第二电容C2对开关控制芯片20正常的开关工作不产生任何影响，因此保证了开关电源电路工作的稳定性。 

进一步，基于上述实施例，本实施例中上述开关电源电路还包括第二电源输出模块70，所述第二电源输出模块70包括第二二极管D2、三端集成稳压器U1(例如为7805)、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9；所述第二二极管D2的阳极与所述变压器10中第二绕组T2的一端连接，阴极与所述第六电容C6的正极连接，该第六电容C6的负极与所述第二绕组T2的另一端连接；所述三端集成稳压器U1的输入端与所述第六电容C6的正极连接，接地端与第六电容C6的负极连接，输出端通过第七电容C7与所述第六电容C6的负极连接；第八电容C8并联于所述第六电容C6的两端； 第九电容C9的正极与所述三端集成稳压器U1的输出端连接，负极与所述第六电容C6的负极连接。 

上述开关电源电路还包括第三二极管D3、第十电容C10和第五电阻R5，所述第三二极管D3的阳极与所述开关控制芯片20的漏极端连接，阴极通过第十电容C10与所述变压器10中第三绕组T3的一端连接；所述第五电阻R5并联于所述第十电容C10的两端；所述第三绕组T3的另一端与所述第三二极管D3的阳极连接。 

上述开关电源电路还包括第四二极管D4、第十一电容C11、第十二电容C12和第六电阻R6，其中所述第四二极管D4的阴极与所述开关控制芯片20的电源端连接，阳极通过第六电阻R6与变压器中第四绕组T4的一端连接；所述第十一电容C11的正极与所述第四二极管D4的阴极连接，负极与所述第四绕组T4的另一端连接；所述第十二电容C12并联于所述第十一电容C11的两端。 

本实用新型还提供一种电源装置，该电源装置包括开关电源电路，该开关电源电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的电源装置采用了上述开关电源电路的技术方案，因此该电源装置具有上述开关电源电路所有的有益效果。 

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。 

Claims (8)

1.一种开关电源电路，包括变压器、用于控制所述变压器工作的开关控制芯片、与所述变压器中第一绕组连接的第一电源输出模块、用于对所述第一电源输出模块的输出电压进行采样的电压采样模块、光电耦合器和第一电容；其中所述光电耦合器中发光二极管与所述电压采样模块连接，光电耦合器中三极管连接于所述第一电容的两端；所述第一电容的一端与所述开关控制芯片的电压反馈端连接，另一端与接地端连接；其特征在于，还包括用于在开关电源电路启动的过程中，增大第一电容两端电容量的电容调整模块，所述电容调整模块并联于所述第一电容的两端。 

2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述电容调整模块包括稳压二极管和第二电容，所述稳压二极管的阳极与接地端连接，阴极通过所述第二电容与开关控制芯片的电压反馈端连接。 

3.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述第一电源输出模块包括第一二极管、第三电容和第四电容，其中所述第一二极管的阳极与所述变压器中第一绕组的一端连接，阴极与所述第三电容的正极连接；所述第三电容的负极与接地端及所述第一绕组的另一端连接；所述第四电容并联于所述第三电容的两端。 

4.如权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于，所述电压采样模块包括三端可调分流基准电压源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电容；其中所述三端可调分流基准电压源的阳极与接地端连接，阴极与所述光电耦合器中发光二极管的阴极连接，参考端通过第一电阻与接地端连接；所述第二电阻的一端与三端可调分流基准电压源的参考端连接，另一端与所述第三电容的正极连接；所述第三电阻的一端通过所述第四电阻与所述光电耦合器中发光二极管的阳极连接，另一端与所述三端可调分流基准电压源的阴极连接；所述第四电阻与第三电阻的公共端连接至所述第三电容的正极；所述第五电容的一端与所述三端可调分流基准电压源的阴极连接，另 一端与所述三端可调分流基准电压源的参考端连接。 

5.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，还包括第二电源输出模块，所述第二电源输出模块包括第二二极管、三端集成稳压器、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容；所述第二二极管的阳极与所述变压器中第二绕组的一端连接，阴极与所述第六电容的正极连接，该第六电容的负极与所述第二绕组的另一端连接；所述三端集成稳压器的输入端与所述第六电容的正极连接，接地端与第六电容的负极连接，输出端通过第七电容与所述第六电容的负极连接；第八电容并联于所述第六电容的两端；第九电容的正极与所述三端集成稳压器的输出端连接，负极与所述第六电容的负极连接。 

6.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，还包括第三二极管、第十电容和第五电阻，所述第三二极管的阳极与所述开关控制芯片的漏极端连接，阴极通过第十电容与所述变压器中第三绕组的一端连接；所述第五电阻并联于所述第十电容的两端；所述第三绕组的另一端与所述第三二极管的阳极连接。 

7.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，还包括第四二极管、第十一电容、第十二电容和第六电阻，其中所述第四二极管的阴极与所述开关控制芯片的电源端连接，阳极通过第六电阻与变压器中第四绕组的一端连接；所述第十一电容的正极与所述第四二极管的阴极连接，负极与所述第四绕组的另一端连接；所述第十二电容并联于所述第十一电容的两端。 

8.一种电源装置，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的开关电源电路。