CN205681285U - 非隔离式升压电路pwm控制芯片的自供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非隔离式升压电路PWM控制芯片的自供电电路，它包括倍压整流电路和整流电容，其中：倍压整流电路的两个输入端分别与非隔离式升压电路的升压电感上的辅助供电绕组的两个接线端连接，倍压整流电路的正、负输出端之间连接整流电容后，倍压整流电路的正输出端与PWM控制芯片的电源引脚连接而负输出端与PWM控制芯片的接地引脚连接。本实用新型根据非隔离式升压电路自身特点，将倍压整流电路与升压电感相结合，用简单的电路形式实现了向PWM控制芯片提供稳定电源电压的目的，且电压转换效率高，占用空间面积小，制造成本低，可广泛应用于开关电源的非隔离式升压电路中。

Description

非隔离式升压电路PWM控制芯片的自供电电路

技术领域

本实用新型涉及一种用于非隔离式升压电路中的PWM控制芯片的自供电电路，属于开关电源领域。

背景技术

非隔离式升压电路一直以来被广大电源工程师们所青睐，如图1所示，非隔离式升压电路主要包括输入电路(包括输入滤波电容C1)、单元升压电路、控制芯片电路(包括PWM控制芯片U1及其外围电路)和电压反馈电路(包括光耦隔离器U3、稳压管DZ1～DZ4)，其中：单元升压电路包括升压电感L1、整流二极管D4、电容C10～C12、高频开关电路(包括开关管Q3)和电流采样电路(包括电流互感器T1、二极管D6)。

从实际实施中可以看到，虽然非隔离式升压电路具有电路简单、成本低等特点，但其核心部分PWM控制芯片U1在供电方面存在一些问题：

PWM控制芯片U1有两种供电方式——外加辅助电源供电和半波或全波整流方式供电。对于外加辅助电源供电(未给出图示)，其优点很明显，如电压稳定，但其具有明显的缺点，如占用PCB板的面积较大，以致增加了制造成本等。对于半波或全波整流方式供电，参见图1中示出的半波/全波整流供电电路200，其由整流二极管D3’以及整流电容C2’、C3’、C4’构成。半波/全波整流供电电路200的优点是电路较为简单、实用，但其缺点也很明显。假设整流电容C2’、C3’、C4’的容量足够大，从关系式VCC_IN＝Vin/N可以看出，输入电压Vin为变量，升压电感L1上的主励磁绕组与辅助供电绕组之间的匝数比N为定量，那么，经过整流二极管D3’以及整流电容C2’、C3’、C4’输出的整流电压VCC_IN会跟随输入电压Vin的变化而变化，而PWM控制芯片U1的供电需要很稳定的电压，否则会造成PWM控制芯片U1损坏，故在实际应用中，往往要在整流电容C2’、C3’、C4’整流后额外增加一级稳压电路300(包括稳压芯片U2)，但这样做的话就会大大降低转换效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种非隔离式升压电路PWM控制芯片的自供电电路，其解决了PWM控制芯片额外增加辅助电源所带来的空间和成本劣势，以及解决了半波或全波整流方式供电带来的电压不稳定、转换效率低下的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种非隔离式升压电路PWM控制芯片的自供电电路，其特征在于：它包括倍压整流电路和整流电容，其中：倍压整流电路的两个输入端分别与非隔离式升压电路的升压电感上的辅助供电绕组的两个接线端连接，倍压整流电路的正、负输出端之间连接整流电容后，倍压整流电路的正输出端与PWM控制芯片的电源引脚连接而负输出端与PWM控制芯片的接地引脚连接。

所述倍压整流电路为桥式二倍压整流电路。

本实用新型的优点是：

本实用新型根据非隔离式升压电路自身特点，将倍压整流电路与升压电感L1相结合，用简单的电路形式实现了向PWM控制芯片提供稳定电源电压的目的，且电压转换效率高，占用空间面积小，制造成本低，可广泛应用于开关电源的非隔离式升压电路中。

附图说明

图1是传统的非隔离式升压电路示意图。

图2是本实用新型自供电电路应用在非隔离式升压电路中的说明图。

具体实施方式

本实用新型自供电电路100用于开关电源的非隔离式升压电路中。如图2，非隔离式升压电路包括输入电路、单元升压电路、控制芯片电路和电压反馈电路，其中：输入电路包括输入滤波电容C1，单元升压电路包括升压电感L1、整流二极管D4、电容C10～C12、高频开关电路，升压电感L1的输入侧为主励磁绕组21，输出侧为辅助供电绕组22和功能信号绕组23，高频开关电路包括开关管Q3及其通断控制电路，在实际中，可为开关电路设计电流采样电路，电流采样电路可包括电流互感器T1、二极管D6和电阻R11～R13，控制芯片电路包括PWM控制芯片U1及其外围电路，电压反馈电路包括光耦隔离器U3、稳压管DZ1～DZ4和电阻R14～R16，非隔离式升压电路接收输入电压Vin，向负载提供输出电压Vo。

如图2，本实用新型自供电电路100包括倍压整流电路和整流电容C3，其中：倍压整流电路的两个输入端分别与非隔离式升压电路的升压电感L1上的辅助供电绕组22的两个接线端连接，倍压整流电路的正、负输出端之间连接整流电容C3后，倍压整流电路的正输出端与PWM控制芯片U1的电源引脚(VCC引脚)连接而负输出端与PWM控制芯片U1的接地引脚(GND引脚)连接(即倍压整流电路的负输出端与非隔离式升压电路的负输入端连接)。

在本实用新型中，倍压整流电路选为桥式二倍压整流电路。如图2，桥式二倍压整流电路包括二极管D1、D3(又称整流管)、电容C2、C4，桥式二倍压整流电路为本领域的熟知电路，故其具体构成和原理不在这里详述。

如图2，在实际应用中，PWM控制芯片U1的电源引脚(VCC引脚)通过二极管D5与倍压整流电路的正输出端连接。

开关电源的非隔离式升压电路应用了本实用新型自供电电路100后，PWM控制芯片U1不用额外设计外置的辅助电源。

本实用新型的工作过程和原理为：

如图2，假设升压电感L1的主励磁绕组21与辅助供电绕组22之间的匝数比为N，整个非隔离式升压电路的输入电压为Vin，升压后提供给负载的输出电压为Vo。

当控制开关管Q3导通时，输入电压Vin对升压电感L1进行充电，此时升压电感L1的主励磁绕组21上的电压为Vin，而辅助供电绕组22上的电压为Vin/N，此时辅助供电绕组22通过二极管D3对电容C4充电(电容C4的电压极性为左边负极、右边正极)，于是整流后电容C4两端的等效电压Vf1为(Vin/N)-V_D3，其中V_D3为二极管D3的管压降。

当控制开关管Q3关断时，输出电压Vo由升压电感L1和电容C11、C12提供，此时升压电感L1的主励磁绕组21上的电压为Vo-Vin，辅助供电绕组22上的电压为(Vo-Vin)/N，此时辅助供电绕组22通过二极管D1对电容C2充电(电容C2的电压极性为左边负极、右边正极)，于是整流后电容C2两端的等效电压Vf2为(Vo-Vin)/N-V_D1，其中V_D1为二极管D1的管压降。

如上所述，开关管Q3在导通与关断的一个周期内，本实用新型自供电电路100最终向PWM控制芯片U1提供的整流电压VCC_IN(电压VCC_IN通过二极管D5后提供给PWM控制芯片U1的VCC引脚)为Vf1与Vf2之和，即VCC_IN＝Vf1+Vf2＝(Vin/N)-V_D3+(Vo-Vin)/N-V_D1，化简此式可得：

VCC_IN＝Vo/N--V_D1--V_D3

由上式可知，Vo是经过电压反馈电路稳压后输出的稳定电压，为定量，匝数比N、二极管D1的管压降V_D1、二极管D3的管压降V_D3也都是定量，因此本实用新型自供电电路100向PWM控制芯片U1提供的整流电压VCC_IN必为定量，也就是说为一个稳定的电压，不会随输入电压Vin的变化而变化，故而可实现向PWM控制芯片U1稳定供电的目的，解决了半波或全波整流方式供电带来的电压不稳定、转换效率低下的问题，以及解决了PWM控制芯片额外增加辅助电源所带来的空间和成本劣势。

本实用新型的优点是：

本实用新型根据非隔离式升压电路自身特点，将倍压整流电路与升压电感L1相结合，用简单的电路形式实现了向PWM控制芯片提供稳定电源电压的目的，且电压转换效率高，占用空间面积小，制造成本低，可广泛应用于开关电源的非隔离式升压电路中。

以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (4)

1.一种非隔离式升压电路PWM控制芯片的自供电电路，其特征在于：它包括倍压整流电路和整流电容，其中：倍压整流电路的两个输入端分别与非隔离式升压电路的升压电感上的辅助供电绕组的两个接线端连接，倍压整流电路的正、负输出端之间连接整流电容后，倍压整流电路的正输出端与PWM控制芯片的电源引脚连接而负输出端与PWM控制芯片的接地引脚连接。

2.如权利要求1所述的非隔离式升压电路PWM控制芯片的自供电电路，其特征在于：

所述倍压整流电路为桥式二倍压整流电路。

3.如权利要求1所述的非隔离式升压电路PWM控制芯片的自供电电路，其特征在于：

所述PWM控制芯片的电源引脚通过二极管与所述倍压整流电路的正输出端连接。

4.如权利要求1或2或3所述的非隔离式升压电路PWM控制芯片的自供电电路，其特征在于：

所述PWM控制芯片不与额外外置的辅助电源连接。