CN205377637U - 开关电源和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种开关电源和电子设备，其中该开关电源包括电源IC、驱动输出开关电路和升压电路，驱动输出开关电路分别与电源IC和升压电路连接，驱动输出开关电路根据电源IC输出的PWM驱动信号进行通断以控制升压电路的升压变比，并向电源IC反馈升压电路中的电流，以调节PWM驱动信号的占空比；开关电源还包括电信号输出控制电路，以及用于根据电信号输出控制电路输出的电信号控制电源IC进行关断使能的电源使能控制电路；电源使能控制电路分别与电源IC、驱动输出开关电路和电信号输出控制电路连接。本实用新型能够实现电源IC的使能功能且开关电源成本低廉。

Description

开关电源和电子设备

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源和具有该开关电源的电子设备。

背景技术

开关电源广泛应用于工业自动化控制设备、军工设备、科研设备、照明设备、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、空气净化器，冰箱，液晶显示器，通讯设备，视听产品、安防设备、电脑机箱、数码产品等电子设备。

在一些开关电源的应用中，某些情况是需要电源具备使能功能，即要求电源在工作的过程中能够短时的停止工作，但又不破坏电源的工作状态，通常解决的方案是在电源IC中加一个使能端子的引脚，当给该引脚电信号时，电源IC控制输出的驱动信号消失，当不给电信号时，电源IC恢复驱动输出。但是，由于目前集成电路成本的限制，电源IC已经没有多余的引脚来完成这个使能功能，若增加使能引脚，则会大大的增加电源IC的成本，导致开关电源的成本增高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种开关电源，旨在实现电源IC的使能功能且开关电源成本低廉。

为实现上述目的，本实用新型提出的开关电源包括电源IC、驱动输出开关电路和升压电路，所述驱动输出开关电路分别与所述电源IC和升压电路连接，所述驱动输出开关电路根据所述电源IC输出的PWM驱动信号进行通断以控制所述升压电路的升压变比，并向所述电源IC反馈所述升压电路中的电流，以调节所述PWM驱动信号的占空比；

所述开关电源还包括电信号输出控制电路，以及用于根据所述电信号输出控制电路输出的电信号控制所述电源IC进行关断使能的电源使能控制电路；所述电源使能控制电路的输入端与所述电源IC的驱动信号输出端连接，所述电源使能控制电路的输出端与所述驱动输出开关电路的受控端连接，电源使能控制电路的受控端与所述电信号输出控制电路连接。

优选地，所述电源使能控制电路包括第一电子开关、第二电子开关、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管和光电耦合器；

所述第一电子开关的受控端经由所述第一电阻接地，所述第一电子开关的输入端与所述电源IC的驱动信号输出端连接，所述第一电子开关的输出端与所述驱动输出开关电路的受控端连接；所述第二电子开关的受控端经由所述第二电阻与所述光电耦合器中光电三极管的集电极连接，所述第二电子开关的输入端与所述电源IC的驱动信号输出端连接，所述第二电子开关的输出端经由所述第一电阻接地；

所述第一二极管的阴极与所述电源IC的驱动信号输出端连接，所述第一二极管的阳极与所述驱动输出开关电路的受控端连接；所述第二二极管的阳极与所述驱动输出开关电路的受控端连接，所述第二二极管的阴极与所述光电耦合器中光电三极管的集电极连接；所述光电耦合器中光电三极管的发射极接地，所述光电耦合器中发光二极管的阳极和阴极连接至所述电信号输出控制电路。

优选地，所述第一电子开关为PNP三极管，PNP三极管的基极作为所述第一电子开关的受控端，PNP三极管的发射极作为所述第一电子开关的输入端，PNP三极管的集电极作为所述第一电子开关的输出端；或者，所述第一电子开关为PMOS管，PMOS管的栅极作为所述第一电子开关的受控端，PMOS管的源极作为所述第一电子开关的输入端，PMOS管的漏极作为所述第一电子开关的输出端。

优选地，所述第二电子开关为PNP三极管，PNP三极管的基极作为所述第二电子开关的受控端，PNP三极管的发射极作为所述第二电子开关的输入端，PNP三极管的集电极作为所述第二电子开关的输出端；或者，所述第二电子开关为PMOS管，PMOS管的栅极作为所述第二电子开关的受控端，PMOS管的源极作为所述第二电子开关的输入端，PMOS管的漏极作为所述第二电子开关的输出端。

优选地，所述驱动输出开关电路包括NMOS管和第三电阻；所述NMOS管的栅极分别与所述第一电子开关的输出端、所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阳极连接，所述NMOS管的漏极连接所述升压电路，所述NMOS管的源极经由所述第三电阻接地，所述NMOS管的源极和所述第三电阻的公共连接端与所述电源IC的电流反馈输入端连接。

优选地，所述升压电路包括电源输入端、变压器、第三二极管、输出电容和电源输出端；

所述变压器中初级线圈的同名端与所述电源输入端连接，所述变压器中初级线圈的异名端与所述NMOS管的漏极连接，所述变压器中次级线圈的异名端接地，所述变压器中次级线圈的同名端与所述第三二极管的阳极连接；所述第三二极管的阴极与所述输出电容的正极连接，所述输出电容的负极接地，所述输出电容的正极与所述电源输出端连接。

本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括开关电源，所述开关电源包括电源IC、驱动输出开关电路和升压电路，所述驱动输出开关电路分别与所述电源IC和升压电路连接，所述驱动输出开关电路根据所述电源IC输出的PWM驱动信号进行通断以控制所述升压电路的升压变比，并向所述电源IC反馈所述升压电路中的电流，以调节所述PWM驱动信号的占空比；

所述开关电源还包括电信号输出控制电路，以及用于根据所述电信号输出控制电路输出的电信号控制所述电源IC进行关断使能的电源使能控制电路；所述电源使能控制电路的输入端与所述电源IC的驱动信号输出端连接，所述电源使能控制电路的输出端与所述驱动输出开关电路的受控端连接，电源使能控制电路的受控端与所述电信号输出控制电路连接。

本实用新型技术方案通过电源使能控制电路根据电信号输出控制电路输出的电信号控制电源IC进行关断使能，从而实现电源IC的使能功能，而且通过电源使能控制电路控制电源IC实现使能功能，电源IC无需增加使能引脚，电源IC的成本低，使得开关电源的成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型开关电源较佳实施例的模块结构示意图；

图2为本实用新型开关电源一具体实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	电源IC	20	驱动输出开关电路
30	升压电路	40	电信号输出控制电路
				50	电源使能控制电路	Q1	第一电子开关
Q2	第二电子开关	D1	第一二极管
				D2	第二二极管	D3	第三二极管
R1	第一电阻	R2	第二电阻
				R3	第三电阻	U1	光电耦合器
M1	NMOS管	C1	输出电容
				Vi	电源输入端	Vo	电源输出端
TR1	变压器

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

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提出一种开关电源。

参照图1，图1为本实用新型开关电源较佳实施例的模块结构示意图。

本实用新型一较佳实施例中，如图1所示，开关电源包括电源IC10、驱动输出开关电路20、升压电路30、电信号输出控制电路40和电源使能控制电路50。所述驱动输出开关电路20分别与所述电源IC10和升压电路30连接，所述驱动输出开关电路20根据所述电源IC10输出的PWM驱动信号进行通断以控制所述升压电路30的升压变比，并向所述电源IC10反馈所述升压电路30中的电流，以调节所述PWM驱动信号的占空比；所述电源使能控制电路50的输入端与所述电源IC10的驱动信号输出端连接，所述电源使能控制电路50的输出端与所述驱动输出开关电路20的受控端连接，电源使能控制电路50的受控端与所述电信号输出控制电路40连接，所述电源使能控制电路50根据所述电信号输出控制电路40输出的电信号控制所述电源IC10进行关断使能。

在本实施例中，在开关电源正常工作情况下，电源IC10的驱动信号输出端正常输出高低电平交替的PWM驱动信号(即PWM驱动信号为方波信号，电源IC10可调节PWM驱动信号的占空比)，驱动输出开关电路20根据电源IC10输出的PWM驱动信号进行通断，使得升压电路30交替储存能量和释放能量，同时升压电路30根据PWM驱动信号的占空比调节升压比，从而当电源IC10通过驱动信号输出端正常输出PWM驱动信号时，开关电源正常输出驱动电压。

若在开关电源正常工作输出驱动电压情况下，当电信号输出控制电路40向电源使能控制电路50输出电信号时，电源使能控制电路50切断电源IC10与驱动输出开关电路20的连接，使得电源IC10无法输出PWM驱动信号到驱动输出开关电路20，从而驱动输出开关电路20不工作，即输出开关电路20不能正常的交替通断，而是一直处于关断状态，此时升压电路30停止工作，即升压电路30不能正常的交替储存能量和释放能量，从而停止向负载输出驱动电压。而当电信号输出控制电路40停止向电源使能控制电路50输出电信号时，电源使能控制电路50接通电源IC10与驱动输出开关电路20的连接，使得电源IC10输出的PWM驱动信号能够输出到驱动输出开关电路20，此时驱动输出开关电路20正常工作，使得升压电路30恢复正常工作状态，即恢复输出驱动电压。

相对于现有技术，本实用新型的开关电源通过电源使能控制电路50根据电信号输出控制电路40输出的电信号控制电源IC10进行关断使能，从而实现电源IC10的使能功能，而且通过电源使能控制电路50控制电源IC10实现使能功能，电源IC10无需增加使能引脚，电源IC10的成本低，使得开关电源的成本低廉。

结合参照图2，图2为本实用新型开关电源一具体实施例的电路结构示意图。

如图2所示，所述电源使能控制电路50包括第一电子开关Q1、第二电子开关Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2和光电耦合器U1。

所述第一电子开关Q1的受控端经由所述第一电阻R1接地，所述第一电子开关Q1的输入端与所述电源IC10的驱动信号输出端V_PWM连接，所述第一电子开关Q1的输出端与所述驱动输出开关电路20的受控端连接；所述第二电子开关Q2的受控端经由所述第二电阻R2与所述光电耦合器U1中光电三极管Q01的集电极连接，所述第二电子开关Q2的输入端与所述电源IC10的驱动信号输出端V_PWM连接，所述第二电子开关Q2的输出端经由所述第一电阻R1接地。

所述第一二极管D1的阴极与所述电源IC10的驱动信号输出端V_PWM连接，所述第一二极管D1的阳极与所述驱动输出开关电路20的受控端连接；所述第二二极管D2的阳极与所述驱动输出开关电路20的受控端连接，所述第二二极管D2的阴极与所述光电耦合器U1中光电三极管Q01的集电极连接；所述光电耦合器U1中光电三极管Q01的发射极接地，所述光电耦合器U1中发光二极管D01的阳极和阴极连接至所述电信号输出控制电路40。

具体地，如图2所示，所述第一电子开关Q1为PNP三极管，PNP三极管的基极作为所述第一电子开关Q1的受控端，PNP三极管的发射极作为所述第一电子开关Q1的输入端，PNP三极管的集电极作为所述第一电子开关Q1的输出端；所述第二电子开关Q2为PNP三极管，PNP三极管的基极作为所述第二电子开关Q2的受控端，PNP三极管的发射极作为所述第二电子开关Q2的输入端，PNP三极管的集电极作为所述第二电子开关Q2的输出端。

本领域技术人员应当理解的是，所述第一电子开关Q1还可以是PMOS管，PMOS管的栅极作为所述第一电子开关Q1的受控端，PMOS管的源极作为所述第一电子开关Q1的输入端，PMOS管的漏极作为所述第一电子开关Q1的输出端；所述第二电子开关Q2还可以是PMOS管，PMOS管的栅极作为所述第二电子开关Q2的受控端，PMOS管的源极作为所述第二电子开关Q2的输入端，PMOS管的漏极作为所述第二电子开关Q2的输出端。

如图2所示，所述驱动输出开关电路20包括NMOS管M1和第三电阻R3；所述NMOS管M1的栅极分别与所述第一电子开关Q1的输出端、所述第一二极管D1的阴极和所述第二二极管D2的阳极连接，所述NMOS管M1的漏极连接所述升压电路30，所述NMOS管M1的源极经由所述第三电阻R3接地，所述NMOS管M1的源极和所述第三电阻R3的公共连接端与所述电源IC10的电流反馈输入端IS连接。

如图2所示，所述升压电路30包括电源输入端Vi、变压器TR1、第三二极管D3、输出电容C1和电源输出端Vo。

所述变压器TR1中初级线圈的同名端与所述电源输入端Vi连接，所述变压器TR1中初级线圈的异名端与所述NMOS管M1的漏极连接，所述变压器TR1中次级线圈的异名端接地，所述变压器TR1中次级线圈的同名端与所述第三二极管D3的阳极连接；所述第三二极管D3的阴极与所述输出电容C1的正极连接，所述输出电容C1的负极接地，所述输出电容C1的正极与所述电源输出端Vo连接。

下面具体描述图2所示的开关电源的工作原理：

在开关电源正常工作情况下，电源IC10通过驱动信号输出端V_PWM正常输出PWM驱动信号，当PWM驱动信号为高电平信号时，第一二极管D1关断，同时由于第一电阻R1的下拉作用，使得第一电子开关Q1的输入端(即PNP三极管的发射极)为低电平，第一电子开关Q1导通，PWM驱动信号输出至NMOS管M1的栅极，驱动NMOS管M1导通，此时变压器TR1的初级线圈存储电能；第三电阻R3对流过初级线圈的电流进行取样，并反馈电流取样信号到电源IC10的电流反馈输入端IS，电源IC10将电流取样信号对应的电压值与内部基准电压比较，从而根据比较结果调节所输出的PWM驱动信号的占空比，以调节流经变压器TR1的初级线圈的电流，进而调节变压器TR1的升压变比，即调节升压电路30输出的驱动电压，例如，当电流取样信号对应的电压值低于电源IC10的内部基准电压时，说明流经变压器TR1中的电流减小，此时电源IC10调大PWM驱动信号的占空比，使得变压器TR1中的电流达到基准值，使得升压电路30输出的驱动电压满足驱动要求。

当电源IC10通过驱动信号输出端V_PWM输出的PWM驱动信号为低电平信号时，第一二极管D1导通，同时第一电子开关Q1关断，从而NMOS管M1也关断，变压器TR1的初级线圈中的电流反向，变压器TR1的次级线圈产生交流感应电压，该交流感应电压经过第三二极管D3整流和输出电容C1滤波后输出直流的驱动电压，该直流驱动电压等于电源输入端Vi输入的电压与输出电容C1上的电压之和，从而对电源输入端Vi输入的电压进行升压后输出。

基于上述，若在开关电源正常工作情况下，当电信号输出控制电路40输出电信号时，电信号加到光电耦合器U1中发光二极管D01的阳极，发光二极管D01导通，使得光电耦合器U1中光电三极管Q01导通，即光电耦合器U1导通。由于第二电阻R2的下拉作用，使得第二电子开关Q2的受控端(即PNP三极管的基极)为低电平，从而第二电子开关Q2导通。第二电子开关Q2导通后，由于第一电阻R1的下拉作用，使得第一电子开关Q1的输入端(即PNP三极管的发射极)为低电平，从而第一电子开关Q1关断，此时电源IC10的驱动信号输出端V_PWM无法输出PWM驱动信号到NMOS管M1的栅极。此时由于NMOS管M1的栅极经由第二二极管D2、光电耦合器U1中的光电三极管Q01接到地，NMOS管M1的栅极为低电平，从而NMOS管M1关断。而由于电源IC10无法输出PWM驱动信号到NMOS管M1的栅极，因此NMOS管M1将一直处于关断状态，此时变压器TR1的初级线圈中没有电流，变压器TR1没有能量可以储存和释放，即变压器TR1停止工作，从而变压器TR1的次级线圈没有感应电压输出，进而电源输出端Vo没有驱动电压输出。从而，相当于对电源IC10进行关断使能，实现电源IC10的使能功能。

而当电信号输出控制电路40停止输出电信号时，光电耦合器U1关断，此时第二电子开关Q2也关断，第一电子开关Q1导通，电源IC10输出的PWM驱动信号能够输出到NMOS管M1的栅极，NMOS管M1恢复正常的通断交替状态，使得变压器恢复正常的储存能量和释放能量交替状态，即升压电路30恢复正常工作状态，正常输出驱动电压，从而不影响开关电源正常工作。

本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括开关电源，该开关电源的具体结构参照上述实施例，由于本实用新型电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述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，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种开关电源，包括电源IC、驱动输出开关电路和升压电路，所述驱动输出开关电路分别与所述电源IC和升压电路连接，所述驱动输出开关电路根据所述电源IC输出的PWM驱动信号进行通断以控制所述升压电路的升压变比，其特征在于：

所述开关电源还包括电信号输出控制电路，以及用于根据所述电信号输出控制电路输出的电信号控制所述电源IC进行关断使能的电源使能控制电路；所述电源使能控制电路的输入端与所述电源IC的驱动信号输出端连接，所述电源使能控制电路的输出端与所述驱动输出开关电路的受控端连接，电源使能控制电路的受控端与所述电信号输出控制电路连接。

2.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述电源使能控制电路包括第一电子开关、第二电子开关、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管和光电耦合器；

所述第一电子开关的受控端经由所述第一电阻接地，所述第一电子开关的输入端与所述电源IC的驱动信号输出端连接，所述第一电子开关的输出端与所述驱动输出开关电路的受控端连接；所述第二电子开关的受控端经由所述第二电阻与所述光电耦合器中光电三极管的集电极连接，所述第二电子开关的输入端与所述电源IC的驱动信号输出端连接，所述第二电子开关的输出端经由所述第一电阻接地；

所述第一二极管的阴极与所述电源IC的驱动信号输出端连接，所述第一二极管的阳极与所述驱动输出开关电路的受控端连接；所述第二二极管的阳极与所述驱动输出开关电路的受控端连接，所述第二二极管的阴极与所述光电耦合器中光电三极管的集电极连接；所述光电耦合器中光电三极管的发射极接地，所述光电耦合器中发光二极管的阳极和阴极连接至所述电信号输出控制电路。

3.如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述第一电子开关为PNP三极管，PNP三极管的基极作为所述第一电子开关的受控端，PNP三极管的发射极作为所述第一电子开关的输入端，PNP三极管的集电极作为所述第一电子开关的输出端。

4.如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述第一电子开关为PMOS管，PMOS管的栅极作为所述第一电子开关的受控端，PMOS管的源极作为所述第一电子开关的输入端，PMOS管的漏极作为所述第一电子开关的输出端。

5.如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述第二电子开关为PNP三极管，PNP三极管的基极作为所述第二电子开关的受控端，PNP三极管的发射极作为所述第二电子开关的输入端，PNP三极管的集电极作为所述第二电子开关的输出端。

6.如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述第二电子开关为PMOS管，PMOS管的栅极作为所述第二电子开关的受控端，PMOS管的源极作为所述第二电子开关的输入端，PMOS管的漏极作为所述第二电子开关的输出端。

7.如权利要求2至6中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述驱动输出开关电路包括NMOS管和第三电阻；所述NMOS管的栅极分别与所述第一电子开关的输出端、所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阳极连接，所述NMOS管的漏极连接所述升压电路，所述NMOS管的源极经由所述第三电阻接地，所述NMOS管的源极和所述第三电阻的公共连接端与所述电源IC的电流反馈输入端连接。

8.如权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述升压电路包括电源输入端、变压器、第三二极管、输出电容和电源输出端；

所述变压器中初级线圈的同名端与所述电源输入端连接，所述变压器中初级线圈的异名端与所述NMOS管的漏极连接，所述变压器中次级线圈的异名端接地，所述变压器中次级线圈的同名端与所述第三二极管的阳极连接；所述第三二极管的阴极与所述输出电容的正极连接，所述输出电容的负极接地，所述输出电容的正极与所述电源输出端连接。

9.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的开关电源。