CN204578381U - 一种可控的双路输出低待机开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可控的双路输出低待机开关电源，包括交流输入的滤波电路、整流电路、启动电流抑制电路、平波电容、开关变压器、吸收回路、芯片电源、控制芯片、非隔离输出整流滤波电路、15V-LDO、5V-LDO、隔离输出整流滤波电路、待机输出整流滤波电路、控制开关、反馈电路、模式转换电路和DC-DC转换模块。与现有电源相比较，本实用新型使电源可在正常模式和待机模式下工作。待机模式下，通过DC-DC转5V模块转换成5V输出给MCU供电，可以完全切断除MCU电源以外的其他电源，从而达到降低待机功率的目的。正常工作模式下，由于选择了低功耗的LDO和DC-DC转换模块，电源效率也有显著提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及节能电源领域，尤其涉及一种可控的双路输出低待机开关电源。可在冰箱空调等白电或黑电领域使用。
背景技术
电源是各电子设备，家电产品不可缺少的重要组成部分，然而开关电源又因为其效率高、体积小、成本低，而得到了广泛的应用。
目前，各家电产品普遍存在一个问题，待机功率很高，很多甚至达到数W以上。因为大量的家电产品长时间处于待机状态，造成了能源的巨大浪费。当前大多数使用开关电源的家电产品由于技术原因，在待机状态下，因为没有完全切断MCU电源以外的其他电源，使很多电路仍处于耗电状态，造成待机功率仍然很高。随着国家新的能耗标准的推出，对待机功耗也提出了明确的要求，在不远的将来，对冰箱等白电或黑电的待机功耗要求将越来越低。为了响应国家节能、环保政策，降低家电产品的待机功率必将成为一个趋势，更高的能耗标准也将会推出。
现今，市场上大多空调室内机使用了单路或双路的隔离输出电源，原因是大多空调产品使用了交流电机调速，不涉及直流电机的变频调速。而所述电源包含一路非隔离输出和两路隔离输出(一路是正常供电输出，一路是待机绕组输出)。其中非隔离输出用于直流无刷电机的变频模块，隔离输出用于主控和人机界面供电。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于提供一种可控的双路输出低待机开关电源，针对同一电控系统中需要多个供电电压的控制系统而设计，解决了冰箱、空调等家用电器待机功耗高等技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种可控的双路输出低待机开关电源，包括交流输入的滤波电路、整流电路、启动电流抑制电路、平波电容、开关变压器、吸收回路、芯片电源、控制芯片、非隔离输出整流滤波电路、15V-LDO、5V-LDO、隔离输出整流滤波电路、待机输出整流滤波电路、控制开关、反馈电路、模式转换电路和DC-DC转换模块，输入电源通过所述滤波电路和整流电路进行滤波整流，然后经过启动电流抑制电路进入平波电容进行滤波，滤波后的输出电压信号一路进入开关变压器，另一路通过连接吸收回路进入控制芯片，控制芯片再向开关变压器发出控制信号，所述开关变压器将电压信号变压后分四路输出，一路通过芯片电源进入控制芯片；一路通过非隔离输出整流滤波电路进入15V-LDO、5V-LDO进行输出；一路通过隔离输出整流滤波电路进入DC-DC转换模块然后降压输出；一路通过待机输出整流滤波电路进入控制开关再通过DC-DC转换模块进行输出，所述模式转换电路控制控制开关打开或关闭。
作为优选，所述反馈电路采集隔离输出整流滤波电路和待机输出整流滤波电路输出的信号，并将信号输出给控制芯片。
作为优选，所述开关变压器包括初级绕组B1、辅助绕组B2、次级非隔离绕组B3、次级隔离绕组B4、次级待机绕组B5及电容C20，电容C20的一端连接开关变压器的次级非隔离绕组B3第4脚，另一端连接次级隔离绕组B4第7脚。
作为优选，所述交流输入滤波电路包括两个X电容和一个共模电感，两个X电容为电容C7和电容C15，所述电容C7两端连接在共模电感的1脚和3脚，电容C15的两端连接到共模电感的2脚和4脚
作为优选，所述吸收回路06由一只快恢复二极管VD10、一只200V的TVS管VD6及一只高压瓷介电容C19组成。
作为优选，所述芯片电源的电路由二极管VD7、滤波电容C18、电阻R35及滤波电容C48组成。
作为优选，所述非隔离输出整流滤波电路由整流二极管VD8、滤波电容C49、滤波电感L10及滤波电容C31组成。
作为优选，所述隔离输出整流滤波电路由整流二极管VD15、电阻R4、瓷介电容C22、滤波电容C25、滤波电感L11及滤波电容C26组成。
作为优选，所述待机输出整流滤波电路由开关变压器T1的待机绕组B5及整流二极管VD9组成，实现待机输出的整流滤波，正常工作时，悬空输出30V左右电压，不向外界供电；待机时，输出6.5V，流经控制开关到DC-DC转换模块给MCU待机供电。
作为优选，所述15V-LDO、5V-LDO均为二次稳压电路。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型各电路协同工作，可使电源在正常模式和待机模式下工作。待机模式下，待机绕组输出较低电压(6.5V)，通过DC-DC转5V模块转换成5V输出给MCU供电。可以完全切断除MCU电源以外的其他电源(15V和12V)，从而达到降低待机功率的目的。其余几路输出均被拉低或切断，使待机时功耗特别小，经实测在待机模式下，给5V加8mA以下负载，可使输入功率在0.1W以下。正常工作模式下，各路正常输出供电，由于选择了超低功耗、高效的LDO和DC-DC转换模块，电源效率也有显著提升。
附图说明
图1为本实用新型结构框图；
图2为本实用新型电路结构示意图。
具体实施方式
下面将对本实用新型作进一步说明。
实施例：参见图1，一种可控的双路输出低待机开关电源。包括交流输入的滤波电路、整流电路、启动电流抑制电路、平波电容、开关变压器、吸收回路、芯片电源、控制芯片、非隔离输出整流滤波电路、15V-LDO、5V-LDO、隔离输出整流滤波电路、待机输出整流滤波电路、控制开关、反馈电路、模式转换电路、DC-DC转换模块。220V交流输入电源通过交流输入的滤波电路滤波，再流入到整流电路整流，整流后的脉动直流电压流过启动电流抑制电路，经平波电容滤波成平稳的310V电压。开关变压器接收平波电容输出的电压信号，连接吸收回路，通过控制芯片给出的信号进行变压，将变压后的电压信号输出给芯片电源、非隔离输出整流滤波电路、隔离输出整流滤波电路及待机输出整流滤波电路，再通过15V-LDO、5V-LDO、DC-DC转换模块降压。反馈电路接收隔离输出整流滤波电路和待机输出整流滤波电路输出的信号，并将信号输出给控制芯片。模式转换电路可接收MCU给出的信号，将控制开关打开或关闭，切换电源工作模式。
开关变压器包括初级绕组B1、辅助绕组B2、次级非隔离绕组B3、次级隔离绕组B4、次级待机绕组B5及电容C20，电容C20的一端连接开关变压器的次级非隔离绕组B3第4脚，另一端连接次级隔离绕组B4第7脚。
如图2所示所述交流输入滤波电路包括两个X电容C7、C15和一个共模电 感。电容C7两端连接在共模电感的1脚和3脚，电容C15的两端连接到共模电感的2脚和4脚，可实现电源的EMI滤波。
如图2所示，所述整流电路由四只快恢复二极管(VD1-VD4)组成的桥式整流电路，该部分电路是完成交流电到脉动直流电的过程。
如图2所示，所述启动电流抑制电路包含一个NTC热敏电阻R2，NTC热敏电阻R2一脚连接到整流二极管VD1、VD2的负极，另一脚连接到平波电容C16的正极主要是抑制启动时的电流过冲。。
如图2所示，所述平波电容包含一个高压铝电解电容C16，其正极与热敏电阻R2相连，负极与整流极管VD3、VD4的正极相连，成为热地，主要是将整流后的脉动直流电滤波成较平稳的直流电。
如图2所示，所述开关变压器包含一个高频变压器T1，此高频变压器有五个绕组，一个初级绕组B1、一个芯片供电绕组B2、一个非隔离输出绕组B3、一个隔离输出绕组B4、一个待机输出绕组B5。初级绕组B1同名端与二极管VD10的正极相连；芯片供电绕组B2的同名端与地相连；非隔离输出绕组B3的同名端与二极管VD8的正极相连；隔离输出绕组B4的同名端与二极管VD15的正极相连；待机输出绕组B5的同名端与二极管VD9的正极相连。
如图2所示，所述吸收回路06包含高压瓷介电容C19、TVS管VD6、二极管VD10。电容C19与TVS管VD6并联，二极管VD10的负极与TVS管的负极相连，二极管VD10的正极与开关变压器的2脚相连。用于吸收功率开关管关断时候的尖峰电压，抑制EMI干扰。
如图2所示，所述芯片电源包含二极管VD7、电解电容C18、电阻R35、贴片电容C48。二极管VD7正极与开关变压器的3脚相连，负极与电解电容C18的正极相连，电解电容C18的负极与开关变压器的4脚相连，电阻R35的一端连 接到电解电容C18的正极，另一端连接到贴片电容C48的一脚，贴片电容C48的另一脚连接到热地端。主要是为控制芯片供电，提升电源的工作效率。为保证电源能正常工作在待机模式，此路输出采用正激方式输出，当电源芯片D1内置MOS管开通时给电容C18充电。此方式可以使辅助供电绕组B2独立于次级绕组，不受次级负载变化和电压变化的影响，使电源在正常工作和待机时都能保证工作于高效模式。
如图2所示，所述控制芯片包含一个控制芯片D1。D1的1脚连接到电阻R34，2脚连接到电容C48，6脚连接到开关变压器的2脚，7到12脚都连接到热地端。控制芯片D1是电源正常工作的核心器件，其集成了一只耐压高、开通电阻小的MOS管，可实现80％的转换效率。该电源芯片还可实现过流、过热、和短路保护。控制芯片采用TNY289K。
如图2所示，所述非隔离输出整流滤波电路包含二极管VD8、电解电容C49、电感L10、贴片电容C31。二极管VD8的正极连接到开关变压器的5脚，二极管VD8的负极连接到电解电容的正极和电感L10的一端，电感L10的另一端与贴片电容C31的一端相连，贴片电容C31的另一端与热地端连接。主要是正常工作模式实现18V非隔离输出整流滤波，待机模式时输出电压被下拉到8V左右。
如图2所示，所述15V-LDO包含电阻R36、R23、集成电路D3、电解电容C50和贴片电容C40。电阻R36的一端与集成电路D3的6脚和电感L10相连，另一端连接到集成电路D3的3脚并与R23的一端相连，R23的另一端连接到热地。电解电容C50的正极与集成电路D3的1脚和贴片电容C40的一端相连,电解电容50的负极与贴片电容C40的另一端相连并连接到热地。集成电路D3的2脚和5脚连接到热地。15V-LDO是二次稳压电路，由高效的、低静态功耗的LDO及外围电路组成。可实现从18V到15V的转换。其输出电压精度可达±1％，静态 电流0.1uA，与现用三端稳压器相比大大提升了效率，降低待机损耗。其中，通过电阻R36及电阻R23组成的分压电路可实现在待机模式下完全切断15V输出，降低待机功耗。电容C50和电容C40是15V输出滤波及下一级输入滤波。集成电路D3选择S-1142BF0I
如图2所示，所述5V-LDO包含集成电路D9、电解电容C52和贴片电容C42。集成电路D9的6脚和3脚连接到电解电容C50的正极，集成电路D9的1脚连接到电解电容C52的正极并与贴片电容C42的一端相连，电解电容C52的负极和贴片电容C42的另一端连接到热地。集成电路D9的2脚和5脚连接到热地。该电路亦为二次稳压电路，由高效的、低静态功耗的LDO及外围电路组成。可实现从15V到5V的转换。电容C52和电容C42是5V输出滤波电路。集成电路D9选择S-1142B50I。
如图2所示，所述隔离输出整流滤波电路包含二极管VD15、电阻R4、瓷介电容C22、电解电容C25、电感L11及电解电容C26。二极管VD15正极与开关变压器的8脚相连，负极与电解电容C25正极和电感L11的一端相连。电阻R4与电容C22串联后并联到二极管VD15上。电感L11的另一端连接到电解电容C26的正极，电解电容C25和C26的负极连接到隔离地。主要是正常工作模式实现12V隔离输出的整流滤波，待机模式时输出电压被下拉到5V左右。其中，电阻R4及电容C22是抑制浪涌电压和浪涌电流的作用。
如图2所示，所述待机输出整流滤波电路包含二极管VD9、电解电容C23。电解电容VD9正极连接到开关变压器的9脚，负极连接到电解电容C23的正极，电解电容C23的负极连接到隔离地。实现待机输出的整流滤波。正常工作时，悬空输出30V左右电压，不向外界供电；待机时，输出6.5V，流经控制开关到DC-DC转换模块给MCU待机供电。
如图2所示，所述控制开关包含电感L7、L9、三极管V1、电阻R5、电解电容C24。电感L7一端连接到电容C23的正极，电感L7另一端连接到三极管V1的E级，三极管V1的C级连接到电感L9的一端，电感L9的另一端连接到电容C24正极，电阻R5连接到三极管V1的E级和B级。电容C24的负极连接到隔离地。实现开关电源工作模式的切换：当开关三极管V1开通，电源工作在待机模式。当开关三极管V1关断，电源工作在正常输出模式。
如图2所示，所述反馈电路包含二极管(VD16、VD17、VD18、VD20)、电阻(R37、R10、R7、R38、R39、R25、R31)、光耦D4、电阻R34、及精密稳压集成电路TL431。二极管VD16正极连接到电解电容C25的正极，负极与电阻R10、R37的一端及二极管VD17D的负极相连，电阻R37的另一端与光耦D4的1脚相连，电阻R10的另一端与光耦D4的2脚、电阻R7的一端及D6的3脚相连，R7的另一端与电容C51一端相连，C51的另一端与D6的1脚及R31、R25的一脚相连，D6的2脚连接隔离地，R31的另一脚连接隔离地，R25的另一端连接R39的一脚，R39另一脚与VD17的正极、电阻R38的一脚、二极管VD20的负极相连，R38的另一脚与二极管VD18的负极相连，VD18的正极连接到电解电容C26的正极，VD20的正极连接到电解电容C24的正极。正常工作模式时：通过二极管VD16给光耦D4初边供电，通过D6到地，再通过二极管VD18到电阻R38，到电阻R39，到电阻R25，到电阻31，实现输出电压分压反馈；待机模式时：通过二极管VD20再到VD17给光耦D4初边供电，通过D6到地，通过二极管VD20到电阻R39，到电阻R25，到电阻31，实现输出电压分压反馈。电阻R7及电容C51是精密稳压集成电路的补偿回路，使动态响应更好。电阻R34连接到光耦D4的次级及控制芯片的EN/UV脚，可抑制噪声，使电源工作更稳定。
如图2所示，所述模式转换电路包含三极管V3、电阻R40、R41、R8及电容 C41。电阻R40的一端连接到三极管V1的B级，另一端连接到电容C41的一端和三极管V3的C级，电容C41的另一端连接到隔离地，三极管V3的B级与电阻R41、R8的一端相连，电阻R8的另一端连接到隔离地，电阻R41的另一端连接到MCU，三极管V3的E级连接到隔离地。实现电源工作模式的切换。电容C41可抑制开关三极管V3的浪涌电压。
如图2所示，所述DC-DC转换模块包含二极管VD22、VD21、电解电容C28、C53、贴片电容C29及DC-DC转5V模块。二极管VD22的正极连接到电解电容C26的正极，二极管VD22负极连接到电解电容C28的正极、二极管VD22的负极、贴片电容C29的一端及DC-DC转5V模块的输入脚IN，二极管VD22的正极连接到电解电容C24的正极，DC-DC转5V模块的输出脚OUT连接到电解电容C53的正极，电解电容C28、C53、贴片电容C29另一端及DC-DC转5V模块的GND脚连接到隔离地。在正常工作时，12V通过VD21到滤波电容C28、C29，再通过DC-DC转5V模块转换成5V输出。在待机模式时，6.5V通过二极管VD22到滤波电容C28、C29，再通过DC-DC转5V模块D5转换成5V输出，C53滤波。此DC-DC转5V模块的转换效率可达到90％。
家用电器的待机功耗主要分为待机时开关电源自身损耗、控制电路损耗、芯片损耗。所述电源是通过对电源本身的控制，使电源能工作在待机模式和正常工作模式。待机模式时，待机绕组输出6V，通过DC-DC模块转换成5V为MCU供电，其他各路输出均被拉低；正常工作模式时，电源各路正常输出供电(待机绕组悬空输出30V，不向外界供电)。
本实用新型通过一个控制信号可进行两种不同的工作模式，其工作在待机模式时，可以完全切断除MCU电源以外的其他电源(15V和12V)，从而达到降低待机功率的目的。其工作在正常工作模式时，由于采用高效率的LDO和DC-DC 模块做二次稳压，使得电源整体效率提高。
以上对本实用新型所提供的一种可控的双路输出低待机开关电源进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本实用新型的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种可控的双路输出低待机开关电源，其特征在于：包括交流输入的滤波电路、整流电路、启动电流抑制电路、平波电容、开关变压器、吸收回路、芯片电源、控制芯片、非隔离输出整流滤波电路、15V-LDO、5V-LDO、隔离输出整流滤波电路、待机输出整流滤波电路、控制开关、反馈电路、模式转换电路和DC-DC转换模块，输入电源通过所述滤波电路和整流电路进行滤波整流，然后经过启动电流抑制电路进入平波电容进行滤波，滤波后的输出电压信号一路进入开关变压器，另一路通过连接吸收回路进入控制芯片，控制芯片再向开关变压器发出控制信号，所述开关变压器将电压信号变压后分四路输出，一路通过芯片电源进入控制芯片；一路通过非隔离输出整流滤波电路进入15V-LDO、5V-LDO进行输出；一路通过隔离输出整流滤波电路进入DC-DC转换模块然后降压输出；一路通过待机输出整流滤波电路进入控制开关再通过DC-DC转换模块进行输出，所述模式转换电路控制控制开关打开或关闭。
2.根据权利要求1所述的一种可控的双路输出低待机开关电源，其特征在于：所述反馈电路采集隔离输出整流滤波电路和待机输出整流滤波电路输出的信号，并将信号输出给控制芯片。
3.根据权利要求1所述的一种可控的双路输出低待机开关电源，其特征在于：所述开关变压器包括初级绕组B1、辅助绕组B2、次级非隔离绕组B3、次级隔离绕组B4、次级待机绕组B5及电容C20，电容C20的一端连接开关变压器的次级非隔离绕组B3第4脚，另一端连接次级隔离绕组B4第7脚。
4.根据权利要求1所述的一种可控的双路输出低待机开关电源，其特征在于：所述交流输入滤波电路包括两个X电容和一个共模电感，两个X电容为电容C7和电容C15，所述电容C7两端连接在共模电感的1脚和3脚，电容C15的两端连接到共模电感的2脚和4脚。
5.根据权利要求1所述的一种可控的双路输出低待机开关电源，其特征在于：所述吸收回路06由一只快恢复二极管VD10、一只200V的TVS管VD6及一只高压瓷介电容C19组成。
6.根据权利要求1所述的一种可控的双路输出低待机开关电源，其特征在于：所述芯片电源的电路由二极管VD7、滤波电容C18、电阻R35及滤波电容C48组成。
7.根据权利要求1所述的一种可控的双路输出低待机开关电源，其特征在于：所述非隔离输出整流滤波电路由整流二极管VD8、滤波电容C49、滤波电感L10及滤波电容C31组成。
8.根据权利要求1所述的一种可控的双路输出低待机开关电源，其特征在于：所述隔离输出整流滤波电路由整流二极管VD15、电阻R4、瓷介电容C22、滤波电容C25、滤波电感L11及滤波电容C26组成。
9.根据权利要求1所述的一种可控的双路输出低待机开关电源，其特征在于：所述待机输出整流滤波电路由开关变压器T1的待机绕组B5及整流二极管VD9组成，实现待机输出的整流滤波，正常工作时，悬空输出30V左右电压，不向外界供电；待机时，输出6.5V，流经控制开关到DC-DC转换模块给MCU待机供电。
10.根据权利要求1所述的一种可控的双路输出低待机开关电源，其特征在于：所述15V-LDO、5V-LDO均为二次稳压电路。
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