CN206727894U - 一种用于为控制电路供电的电源电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于为控制电路供电的电源电路及包括该电源电路的开关电源。电源电路包括主绕组电路，还包括辅助绕组电路以及调整电路。在电源电路正常负载状态下，仅由输出电压较低的辅助绕组电路向控制电路供电，因此降低了电源电路整体的功耗。而在电源电路轻载或空载状态下，控制电路由调整电路和辅助绕组电路共同供电，控制电路的电源端电压处于控制电路可正常工作的电压范围内。本实用新型所提供的电源电路，在轻载状态下输出电压稳定，在正常负载状态下功耗低，并且电路整体成本低。此外，包括该电源电路的开关电源同样具有上述效果。

Description

一种用于为控制电路供电的电源电路及开关电源

技术领域

本实用新型涉及电源电路设计领域，特别是涉及一种用于为控制电路供电的电源电路及开关电源。

背景技术

随着人们生活质量的提高，在工作或生活中越来越愿意选用具有调光、调色、通信功能的智能化LED照明灯具，这无疑将是中大功率LED灯具未来的主流，势必要使用驱动电源内嵌以MCU或FPGA控制芯片的控制电路用以实现通信、调光或调色功能。

为提高LED驱动电源效率，减小驱动电源内部的温升，中大功率LED灯具往往采用“高压小电流”驱动方式，即LED驱动电源输出电压较高。而控制电路内部的MCU、FPGA控制芯片工作电压低，且这类控制芯片对供电电源稳定度要求高，当供电电压不稳定时容易造成控制系统运行异常或控制芯片复位。

图1为现有技术提供的一种用于为控制电路供电的电源电路图，主绕组N_S1输出电压V_O高，作LED照明芯片组的驱动电源；辅助绕组N_S2输出电压V_CC低，作控制电路的电源。但是当驱动电源处于轻载或空载状态时，辅助绕组N_S2输出电压V_CC偏低，且稳定性差，控制电路内的MCU往往不能正常工作。

为了解决上述电路存在的在轻载或空载情况下辅助绕组N_S2输出电压低、稳定性差的问题，一些电源电路采用如图2或图3所示的电路连接方式。在图2所示的连接方式下，当辅助绕组N_S2输出电压偏低时，主绕组N_S1输出电压V_O通过电阻R1向控制电路供电，考虑到主绕组N_S1输出电压V_O高，在辅助绕组N_S2输出滤波电容C₂两端并联稳压二极管D_Z，使控制电路电源V_CC稳定；在图3所示的连接方式下，直接将LED驱动电压V_O经线性串联稳压电路降压、稳压后作控制电路的电源。但这两类驱动电路功耗大，严重影响了驱动电源的效率，加剧了内部的温升。可见，如图2和图3所示的电路连接方式仅适用于控制电路平均工作电流不大或主输出电压V_O较低的情形。

图4为现有技术提供的另一种电源电路的连接方式示意图。如图4所示，主输出电压V_O经DC-DC变换器降压、稳压后作控制电路的电源，彻底解决了损耗大，以及控制电路电源电压V_CC与LED驱动电源电压V_O不匹配问题。但由于DC-DC变换器体积大、成本高，导致这种电路连接方式在应用范围上受到了很大的限制。

由此可见，提供一种轻载情况下输出电压稳定，功耗低且成本低的电源电路是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于为控制电路供电的电源电路及开关电源，以达到在电路正常负载状态或重载状态下，整体功耗低；在电路轻载状态或空载状态下，输出电压稳定的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于为控制电路供电的电源电路，包括主绕组电路，还包括辅助绕组电路以及调整电路，

辅助绕组电路包括辅助绕组，第二二极管，第二电容；

其中，辅助绕组同名端与第二二极管的正极相连，第二二极管的负极与第二电容正极相连，第二电容负极与辅助绕组的异名端相连，并接地；

调整电路包括稳压二极管、NPN型三极管、第一电阻以及第二电阻；

其中，第一电阻的一端与稳压二极管的负极相连，并连接NPN型三极管的基极，稳压二极管的正极接地，第一电阻的另一端与第二电阻的一端相连，并连接主绕组电路的整流滤波输出端，第二电阻的另一端与NPN型三极管的集电极相连，NPN型三极管的发射极与第二电容正极相连，并连接控制电路的电源端。

优选的，进一步包括第四二极管，第四二极管的正极与NPN型三极管的发射极相连，第四二极管的负极与第二电容正极相连。

优选的，进一步包括线性稳压电路，线性稳压电路的一端与第二电容的正极相连，线性稳压电路的另一端与控制电路的电源端相连。

优选的，进一步包括第五二极管，第五二极管的负极与NPN型三极管的基极相连，第五二极管的正极与第二电容的正极相连。

优选的，进一步包括第三电阻，第三电阻的一端与第二二极管的负极相连，第三电阻的另一端与第二电容的正极相连。

优选的，进一步包括第三电容，第三电容的正极与第二二极管的负极相连，第三电容的负极接地。

优选的，主绕组电路中的主绕组的异名端与辅助绕组的同名端相连。

优选的，线性稳压电路具体为由线性集成稳压芯片构成的电路，或由TL431构成的并联稳压电路或由二极管构成的稳压电路。

此外，本实用新型还提供一种开关电源，包括控制电路，还包括上述用于为控制电路供电的电源电路。

本实用新型所提供的用于为控制电路供电的电源电路，包括主绕组电路，还包括辅助绕组电路以及调整电路。其中，辅助绕组同名端与第二二极管的正极相连，第二二极管的负极与第二电容正极相连，第二电容负极与辅助绕组的异名端相连，并接地。第一电阻一端与稳压二极管负极相连，并连接到NPN型三极管的基极，稳压二极管的正极接地。第一电阻的另一端与第二电阻的一端相连，并连接主绕组的整流滤波输出端，第二电阻的另一端与NPN型三极管的集电极相连。NPN型三极管的发射极与第二电容正极相连，并连接到控制电路的电源端。

由于在电源电路正常负载的状态下，辅助绕组电路的输出电压较高，第二电容正极电压高于NPN型三极管基极处的电压，导致NPN型三极管截止，阻止电流流过第二电阻，进而仅由输出功率较低的辅助绕组电路向控制电路供电，因此降低了电源电路的整体功耗。而在电源电路轻载或空载的状态下，由于辅助绕组电路的输出电压低，导致NPN型三极管导通，进而控制电路由调整电路和辅助绕组电路共同供电，控制电路的电源端电压处于控制电路可正常工作的电压范围内。

可见，本实用新型所提供的电源电路，在轻载状态下输出电压稳定，在正常负载状态下功耗低，并且电路整体成本低。由于本实用新型提供的开关电源包括上述电源电路，所以同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种为控制电路供电的电源电路；

图2为现有技术提供的另一种为控制电路供电的电源电路；

图3为现有技术提供的另一种为控制电路供电的电源电路；

图4为现有技术提供的另一种为控制电路供电的电源电路；

图5为本实用新型实施例提供的一种为控制电路供电的电源电路图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种为控制电路供电的电源电路图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种为控制电路供电的电源电路图；

图8为本实用新型实施例提供的另一种为控制电路供电的电源电路图；

图9为本实用新型实施例提供的另一种为控制电路供电的电源电路图。

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一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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范围。

本实用新型的核心是提供一种用于为控制电路供电的电源电路，在该电路中包括调整电路和辅助绕组电路。在电源电路正常负载状态或重载状态时，只由辅助绕组电路向控制电路供电，以达到整体功耗低的目的；在电源电路轻载状态或空载状态时，由辅助绕组电路和调整电路共同向控制电路供电，保证了控制电路的电源端电压稳定，进而保证了控制电路内部的控制芯片的正常工作。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例一

图5为本实用新型实施例提供的一种电源电路图。请参考图5，电源电路包括具有主绕组N_S1的主绕组电路，还包括辅助绕组电路1以及调整电路2，辅助绕组电路1包括辅助绕组N_S2，第二二极管D2，第二电容C₂；

其中，辅助绕组N_S2的同名端与第二二极管D2的正极相连，第二二极管D2的负极与第二电容C₂正极相连，第二电容C₂负极与辅助绕组N_S2的异名端相连，并接地；

调整电路2包括稳压二极管Dz、NPN型三极管Q1、第一电阻R1以及第二电阻R2；

其中，第一电阻R1的一端与稳压二极管Dz的负极相连，并连接NPN型三极管Q1的基极，稳压二极管Dz的正极接地，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端相连，并连接主绕组电路的整流滤波输出端V_O，第二电阻R2的另一端与NPN型三极管Q1的集电极相连，NPN型三极管Q1的发射极与第二电容C₂正极相连，并连接控制电路的电源端V_CC。

在具体实施中，根据控制电路电源端V_CC合理地选择稳压二极管Dz的稳压电压V_Z以及辅助绕组N_S2的匝数，使电源电路在正常负载或重载状态下第二电容C₂正极A点的电压V_A高于NPN型三极管Q1基极B点的电压V_B，进而使NPN型三极管Q1截止，仅由输出电压较低的辅助绕组电路1给控制电路供电，降低了电源电路在重载状态或正常负载状态时的整体损耗。

在电源电路处于轻载或空载状态下，辅助绕组输出电压下降，当A点电压V_A比NPN型三极管Q1基点B点的电压V_B低0.5V以上时，NPN型三极管Q1导通，使A点电压V_A稳定在(V_Z-0.7)V附近，给控制电路提供了稳定的电源，避免了控制电路内部部件因为供电不足而导致运行异常的现象。NPN型三极管Q1导通后，其发射极电流大小与控制电路及辅助绕组电路1输出的电压V_A有关，相当于在主绕组电路的整流滤波输出端V_O与辅助绕组电路1输出电压V_A之间串联了一个可变电阻，即调整电路2可以视为一个可变电阻。

作为本实施例中的更优选方案，可以进一步增加第四二极管D4，如图6所示，第四二极管D4的正极与NPN型三极管Q1的发射极相连，第四二极管D4的负极与第二电容C₂的正极相连。第四二极管D4的作用是防止电源电路在重载状态时，辅助绕组电路1输出电压V_A偏高而引起NPN型三极管Q1发射结被反向击穿而形成大电流而损坏NPN型三极管Q1发射结及稳压二极管Dz，同时也是为了避免NPN型三极管Q1发射结出现反向漏电流，造成辅助绕组电路1的额外损耗。

本实施例所提供的电源电路，由于其在正常负载的状态下，辅助绕组电路的输出电压较高，第二电容正极电压高于NPN型三极管基极处的电压，导致NPN型三极管截止，阻止调整电路中通过电流，进而仅由输出功率较低的辅助绕组电路向控制电路供电，因此降低了电源电路整体的功耗。而在电源电路轻载或空载的状态下，由于辅助绕组电路的输出电压低，导致NPN型三极管导通，进而控制电路由调整电路和辅助绕组电路共同供电，使控制电路的电源端电压V_CC处于控制电路可正常工作的电压范围内。

可见，本实用新型所提供的电源电路，在轻载状态下输出电压稳定，在正常负载状态下功耗低，并且电路整体成本低。

实施例二

图7为本实用新型实施例提供的另一种电源电路图。在图6的基础上，更进一步的，包括线性稳压电路3，线性稳压电路3的一端与第二电容的正极相连，线性稳压电路3的另一端与控制电路的电源端相连。当控制电路的电源端V_CC精度要求很高的情况下，可以在第二电容C₂的正极与控制电路的电源端V_CC之间连接线性稳压电路3。此种连接情况下，在选择稳压二极管Dz的稳压电压V_Z以及辅助绕组N_S2的匝数时，也要考虑到所用线性稳压电路3的特性。所选用的线性稳压电路3，可以为由线性集成稳压芯片构成的电路，或由TL431构成的并联稳压电路以及由二极管构成的稳压电路等，在此不做限定。

另一方面，为了更加方便的调节辅助绕组电路1的输出电压V_A，可以在辅助绕组电路1中增加第三电阻R3，如图7所示，由于第三电阻R3的阻值需要根据电路具体需要而选取，在此并不做限定。

进一步的，可以在辅助绕组电路1中增加第三电容C₃，如图7所示，第三电容C₃的正极与第二二极管D2的负极相连，其负极接地，这样做的好处在于进一步提高了电源电路输出电压的稳定性。

图8为本实用新型实施例提供的另一种电源电路图。在具体实施中，主绕组N_S1的异名端可以接地，如图7所示。作为一种优选的实施方式，主绕组N_S1与辅助绕组N_S2之间的可以按照串联方式进行连接，即主绕组N_S1的异名端接辅助绕组N_S2的同名端，辅助绕组N_S2的异名端接地，如图8所示。

在如图8所示的电源电路环境中，假设第二电容C₂输出电压V_A最小值为10V，则稳压二极管Dz稳压电压V_Z可取11V或12V；第一电阻R1大小与主输出电压V_O和NPN型三极管Q1负载电流有关，为减小功耗，原则上流过第一电阻R1的电流控制在0.1mA～0.2mA之间，如V_O为60V、V_Z为12V时，第一电阻R1可取240K～470KΩ；第二电阻R2大小由控制电路输入电流决定；第二二极管D2和第四二极管D4可选用通用高频小功率管，如1N4148等。根据主输出V_O大小，合理选择辅助绕组N_S2的匝数与第三电阻R3的阻值，使电路在正常负载状态或重载状态下，第二电容C₂输出电压V_A略大于稳压二极管Dz的稳压电压V_Z，这样就能保证负载变化时控制电路供电稳定。

实施例三

图9为本实用新型实施例提供的另一种电源电路图。如图9所示,由于考虑到有些电源电路对于控制电路的电源电压V_CC稳定度要求不高，故在电路中增加第五二极管D5，取消线性稳压电路3的连接与第四二极管D4。如图9所示，新增加的第五二极管D5的负极与NPN型三极管Q1的基极相连，其正极与第二电容D2的正极相连。

如果稳压二极管D3稳压电压V_Z为4.7V，则在电路正常负载下，输出电压V_A偏高，第五二极管D5导通后，输出电压V_A被箝位在(V_Z+V_D5)，当第五二极管D5为通用高频小功率二极管时，导通压降V_D5约为0.7V，A点电位被箝位在5.4V附近。当第五二极管D5为小功率肖特基二极管时，导通压降V_D5约为0.3V，A点电位被箝位在5.0V附近。在轻载、空载状态下，辅助绕组N_S2输出电压V_A下降，当V_A小于(4.7-0.7)V，即4.0V时，NPN型三极管Q1开始导通，使A点最小电位被箝位在(4.7-0.7)V，即在4.0V附近。可见，本实施例中的电源电路适用于控制电路的电源端V_CC稳定度要求不高的场合。

在上述实施例中，详细说明了用于为控制电路供电的电源电路的实施例。本实用新型还提供一种开关电源，包括了上述电源电路。由于上述实施例中详细说明了电源电路对应的各实施例，因此，开关电源部分的实施例请参见上文描述，本实施例不再赘述。

以上对本实用新型所提供的用于为控制电路供电的电源电路及包括该电源电路的开关电源进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种用于为控制电路供电的电源电路，包括主绕组电路，其特征在于，还包括辅助绕组电路以及调整电路，

所述辅助绕组电路包括辅助绕组，第二二极管，第二电容；

其中，所述辅助绕组同名端与所述第二二极管的正极相连，所述第二二极管的负极与所述第二电容正极相连，所述第二电容负极与所述辅助绕组的异名端相连，并接地；

所述调整电路包括稳压二极管、NPN型三极管、第一电阻以及第二电阻；

其中，所述第一电阻的一端与所述稳压二极管的负极相连，并连接所述NPN型三极管的基极，所述稳压二极管的正极接地，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端相连，并连接所述主绕组电路的整流滤波输出端，所述第二电阻的另一端与所述NPN型三极管的集电极相连，所述NPN型三极管的发射极与所述第二电容正极相连，并连接所述控制电路的电源端。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，进一步包括第四二极管，所述第四二极管的正极与所述NPN型三极管的发射极相连，所述第四二极管的负极与所述第二电容正极相连。

3.根据权利要求2所述的电源电路，其特征在于，进一步包括线性稳压电路，所述线性稳压电路的一端与所述第二电容的正极相连，所述线性稳压电路的另一端与所述控制电路的电源端相连。

4.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，进一步包括第五二极管，所述第五二极管的负极与所述NPN型三极管的基极相连，所述第五二极管的正极与所述第二电容的正极相连。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的电源电路，其特征在于，进一步包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二二极管的负极相连，所述第三电阻的另一端与所述第二电容的正极相连。

6.根据权利要求5所述的电源电路，其特征在于，进一步包括第三电容，所述第三电容的正极与所述第二二极管的负极相连，所述第三电容的负极接地。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的电源电路，其特征在于，所述主绕组电路中的主绕组的异名端与所述辅助绕组的同名端相连。

8.根据权利要求3所述的电源电路，其特征在于，所述线性稳压电路具体为由线性集成稳压芯片构成的电路，或由TL431构成的并联稳压电路或由二极管构成的稳压电路。

9.一种开关电源，包括控制电路，其特征在于，还包括权利要求1-8任意一项所述的电源电路。