CN207321118U - 一种辅助输出隔离控制电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种辅助输出隔离控制电路及开关电源，该辅助输出隔离控制电路包括与电源的第一输出端连接的第一隔离电路、与第一隔离电路连接的第二隔离电路；第二隔离电路，还与电源的第二输出端连接，在电源处于待机状态时输出辅助电压至负载；第一隔离电路，在电源的第一输出端输出主电压时启动，输出隔离信号至第二隔离电路以使第二隔离电路与负载隔离，并将主电压传输至负载。本方案结构简单、设计成本更低，通过在电源启动时电路自动切换，直接由主输出给负载提供工作电压，并将待机输出与负载隔离，降低损坏，有效提升整机的变换效率。

Description

一种辅助输出隔离控制电路及开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源的技术领域，更具体地说，涉及一种辅助输出隔离控制电路及开关电源。

背景技术

在能源危机控制及绿色环保双重要求下，作为电力转换核心的开关电源的效率要求越来越高。

在标准CRPS(Common Redundant Power Supplies，常见的冗余电源)两组输出：主输出与待机输出的条件下，待机输出带载能力较小，基本都采用反激变换结构实现，但由于其架构的主功率器件(如主Mos)是硬开关方式以及漏感问题，往往会导致效率低下，热耗高，进而影响整机的变换效率，难以实现较高的整机变换效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种辅助输出隔离控制电路及开关电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种辅助输出隔离控制电路，包括与电源的第一输出端连接的第一隔离电路、与所述第一隔离电路连接的第二隔离电路；

第二隔离电路，还与电源的第二输出端连接，在电源处于待机状态时输出辅助电压至负载；

第一隔离电路，在电源的第一输出端输出主电压时启动，输出隔离信号至所述第二隔离电路以使所述第二隔离电路与负载隔离，并将所述主电压传输至负载。

优选地，所述第一隔离电路包括第一开关控制电路和第一隔离开关；

所述第一开关控制电路分别与电源的供电端、所述电源的第一输出端和所述第一隔离开关连接，用于在所述电源的第一输出端输出主电压时控制所述第一隔离开关导通以将所述主电压传输至负载；

第一隔离开关分别与所述第一开关控制电路和第二隔离电路连接，并基于所述第一开关控制电路导通以隔离所述第二隔离电路与负载。

优选地，所述第一隔离电路还包括第一限流电阻，所述第一限流电阻的第一端与电源的供电端连接，所述第一限流电阻的第二端与所述第一开关控制电路连接。

优选地，所述第一开关控制电路包括三极管Q1，所述三极管Q1包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；

所述三极管Q1的第一引脚与电源的第一输出端连接，所述三极管Q1的第二引脚和第五引脚与所述第一限流电阻的第二端连接；

所述三极管Q1的第三引脚与负载连接，用于实时检测负载上的电压，并在负载上的电压大于所述电源的第一输出端的电压时控制所述第一隔离开关关断；

所述三极管Q1的第四引脚与所述第一限流电阻的第二端连接；所述三极管Q1的第六引脚与所述第一隔离开关连接，且所述三极管Q1的第六引脚还与所述第一限流电阻的第二端连接。

优选地，所述第一隔离开关包括MOS管Q3，其中，

所述MOS管Q3的栅极与所述三极管Q1的第六引脚连接，所述MOS管Q3的漏极与所述电源的第一输出端连接，所述MOS管Q3的源极与所述第二隔离电路连接。

优选地，所述第二隔离电路包括第二开关控制电路和第二隔离开关；

所述第二开关控制电路分别与电源的供电端、电源的第二输出端和负载连接，用于实时检测负载上的电压并在负载上的电压高于电源的第二输出端输出的辅助电压时控制所述第二隔离开关关断；

所述第二隔离开关分别与所述第二开关控制电路和电源的第二输出端连接，根据第二开关控制电路关断以阻断辅助电压传输至负载。

优选地，所述第二隔离电路还包括第二限流电阻，所述第二限流电阻的第一端与电源的供电端连接，所述第二限流电阻的第二端与所述第二开关控制电路连接。

优选地，还包括连接在负载与第二隔离开关之间的采样电阻；

所述第二开关控制电路包括三极管Q2，所述三极管Q2包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；

所述三极管Q2的第一引脚与所述电源的第二输出端连接，所述三极管Q2的第二引脚与第五引脚以及第四引脚与所述第二限流电阻的第二端连接；

所述三极管Q2的第三引脚与负载和采样电阻之间的节点连接，用于实时检测负载和采样电阻之间的节点电压，并在负载和采样电阻之间的节点电压大于所述电源的第二输出端的电压时控制所述第二隔离开关关断；

所述三极管Q2的第六引脚与所述第二隔离开关连接，且所述三极管Q2的第六引脚还与所述第二限流电阻的第二端连接。

优选地，所述第二隔离开关包括MOS管Q4，其中，

所述MOS管Q4的栅极与所述三极管Q2的第六引脚连接，所述MOS管Q4的漏极与所述电源的第二输出端连接，所述MOS管Q4的源极通过所述采样电阻连接至负载。

本实用新型还提供一种开关电源，包括如上所述的辅助输出隔离控制电路。

实施本实用新型的辅助输出隔离控制电路，具有以下有益效果：本实用新型的辅助输出隔离控制电路结构简单、设计成本更低，通过在电源启动时直接由电路自动切换至主输出给负载提供工作电压，并将待机输出与负载隔离，降低损坏，有效提升整机的变换效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种辅助输出隔离控制电路实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型一种辅助输出隔离控制电路实施例二的结构示意图；

图3是本实用新型一种辅助输出隔离控制电路实施例二的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型通过在电源的辅助输出端与负载总线之间设置隔离控制电路，可以实现在电源启动时自动切换电源的两路输出，即在电源启动时自动将给负载的供电由辅助输出电路切换至主输出电路，并将辅助输出电路与负载隔离，进而使辅助输出电路在电源启动后不再向负载提供输出，利用主输出电路的软开关特性提升整机变换效率，降低辅助输出电路的功耗，提升电源的整体效率。

参阅图1，图1是本实用新型一种辅助输出隔离控制电路实施例一的结构示意图。本实施例的辅助输出隔离控制电路可应用于标准CRPS电源。如图1所示，本实施例的辅助输出隔离控制电路包括第一隔离电路10和第二隔离电路20，其中第一隔离电路10和第二隔离电路20在电源的输出端为并联的模式。具体地，

第一隔离电路10，与电源的第一输出端11连接，主要用于在电源的第一输出端11输出主电压时启动，输出隔离信号至第二隔离电路20以使第二隔离电路20与负载隔离，并将主电压传输至负载。可以理解地，在本实施例中，电源的第一输出端11即为CRPS电源的主输出端。

在此需要说明的是，由于在待机时由电源的辅助输出电路给负载供电可以节省能耗，但是，电源的辅助输出电路输出的辅助电压带载能力较小，且其基本都采用反激变换结构实现，但由于其架构的主Mos是硬开关方式以及存在漏感问题，因而往往会导致效率低下，当电源启动时，辅助输出仍然给负载供电，热耗高，因此，难以实现较高的整机变换效率。相比于现有技术方案，本方案通过设置第一隔离电路10，在电源的第一输出端11输出主电压时(即电源启动时)，自动输出隔离信号至第二隔离电路20使第二隔离电路20与负载隔离，并迅速切换由主电压给负载供电，辅助输出不再向负载供电，而与电源的第一输出端11连接的主输出电路采用的是软开关的LLC变换，其转换效率明显高于辅助输出电路的转换效率，因此，利用主输出电路的高转换效率的特点有效地提升了电源的整机变换效率。

第二隔离电路20，分别与第一隔离电路10和电源的第二输出端12连接，主要用于在电源处于待机状态时输出辅助电压至负载。即当电源处于待机状态时，电源的第一输出端11没有输出，由电源的第二输出端12输出辅助电压给负载供电。可以理解地，电源的第二输出端12即为CRPS电源的辅助输出电路的输出端。

参阅图2，图2是本实用新型一种辅助输出隔离控制电路实施例二的结构示意图。

如图2所示，在该实施例中，第一隔离电路10包括第一开关控制电路101和第一隔离开关102。

第一开关控制电路101，分别与电源的供电端、电源的第一输出端11和第一隔离开关102连接，用于在电源的第一输出端11输出主电压时控制第一隔离开关102导通，进而将主电压传输至负载，由主输出电路给负载供电。

进一步地，本实施例的第一开关控制电路101还与负载连接，用于实时检测负载的输入电压。将第一开关控制电路101与负载连接以对负载的输入电压进行实时检测，并与电源的第一输出端11的电压进行比较，若此时，负载的输入电压低于电源的第一输出端11的电压时，控制第一隔离开关102关断，避免了电源的第一输出端11误输出时做出错误判断而误开启第二隔离开关202。提高了电路的可靠性和稳定性。

作为选择，本实施例的第一开关控制电路101可由三极管实现，例如可采用型号为PBSS416DS(不限于该型号)的三极管实现，该三极管包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚。其中，本实施例所采用的PBSS416DS三极管为由两个三极管通过集成形成为一个三极管。本实施例的第一开关控制电路101还可通过两个独立的三极管。可以理解地，本实施例的第一开关控制电路101也可通过两个独立的三极管实现，其中，两个独立的三极管在本实用新型的辅助输出隔离控制电路中所实现的功能与前述的PBSS416DS三极管所实现的功能相同。

通过设置第一开关控制电路101，可以在电源的第一输出端11输出主电压(即电源启动时)自动迅速地控制第一隔离开关102导通，进而使第二隔离电路20与负载隔离，快速地切换由主电压给负载供电。

第一隔离开关102，分别与第一开关控制电路101和第二隔离电路20连接，并基于第一开关控制电路101导通以隔离第二隔离电路20与负载。

作为选择，第一隔离开关102可由MOS管实现，其中，MOS管的栅极与第一开关控制电路101连接，根据第一开关控制电路101输出的控制电压导通或关断。可以理解地，本实施例中的第一隔离开关102在电源处于待机状态时处于关断状态，即第一隔离开关102不工作，可以有效地节省能耗。当电源启动时，第一开关控制电路101此时可自动检测到电源的第一输出端11有电压输出，第一开关控制电路101随即控制第一隔离开关102导通，并将主电压通过第一隔离开关102传输至负载，由主电压给负载供电；同时通过第一隔离开关102输出隔离信号至第二隔离电路20，进而通过隔离信号阻断第二隔离电路20给负载供电。

在本实施例中，隔离信号的具体隔离原理为：主电压经第一隔离开关102传输至第二隔离电路20与负载之间的节点时，由于主电压稍高于辅助电压，此压差可使得电路中电压的流向直接由主电压流向负载，从而隔断了第二隔离电路20与负载之间的电压流向。

作为选择，本实施例的辅助输出隔离控制电路还包括第一限流电阻，其中，第一限流电阻设置在电源的供电端与第一开关控制电路101之间，用于对电源的供电端输出的供电电压进行限流采样，以输出采样电压至第一开关控制电路101。

第二隔离电路20包括第二开关控制电路201和第二隔离开关202。

第二开关控制电路201，分别与电源的供电端、电源的第二输出端12和负载连接，用于实时检测负载总线上的电压并在负载总线上的电压高于电源的第二输出端12输出的辅助电压时控制第二隔离开关202关断。

作为选择，本实施例的第二开关控制电路201可由三极管实现，例如可采用型号为PBSS416DS(不限于该型号)的三极管实现，该三极管包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚。其中，本实施例所采用的PBSS416DS三极管为由两个三极管通过集成形成为一个三极管。本实施例的第二开关控制电路201还可通过两个独立的三极管。可以理解地，本实施例的第二开关控制电路201也可通过两个独立的三极管实现，其中，两个独立的三极管在本实用新型的辅助输出隔离控制电路中所实现的功能与前述的PBSS416DS三极管所实现的功能相同。

在此需要说明的是，通过设置第二开关控制电路201，可以在电源启动时，由第二开关控制电路201对负载总线上的电压的实时检测并判断出有主电压输出，进而自动输出相应的控制电压控制第二隔离开关202关断，使电源的第二输出端12输出的辅助电压不能传输至负载，进一步确保了第二隔离电路20可稳定地与负载隔离。

作为选择，第二隔离开关202可由MOS管实现，其中，MOS管的栅极与第二开关控制电路201连接，根据第二开关控制电路201输出的控制电压导通或关断。可以理解地，本实施例中的第二隔离开关202在电源处于待机状态时处于导通状态，以将辅助电压传输至负载给负载供电；当电源启动时，根据第一隔离电路10输出的隔离信号，由第二开关控制电路201控制第二隔离开关202关断，使第二隔离电路20稳定地与负载隔离，且第二隔离开关202处于关断状态，可有效地降低热耗，大大提升了电源的整机转换效率的同时，进一步降低能耗。

优选地，本实施例辅助输出隔离控制电路还包括第二限流电阻。第二限流电阻设置在电源的供电端与第二开关控制电路201之间，用于对电源的供电端输出的供电电压进行限流采样，以输出采样电压至第二开关控制电路201。

进一步地，本实施例的辅助输出隔离控制电路还包括采样电阻，其中，采样电阻设置在第二隔离电路20与负载之间。具体地，第二隔离开关202通过采样电阻连接至负载。

优选地，本实施例的辅助输出隔离控制电路还包括第三限流电阻和第四限流电阻，其中，第三限流电阻设置在第一限流电阻与三极管Q1的第四引脚之间，具体地，第三限流电阻的第一端与第一限流电阻的第二端连接，第三限流电阻的第二端与三极管Q1的第四引脚连接。第四限流电阻设置在第二限流电阻与三极管Q2的第四引脚之间，具体地，第四限流电阻的第一端与第二限流电阻的第二端连接，第四限流电阻的第二端与三极管Q2的第四引脚连接。

参阅图3，图3是本实用新型一种辅助输出隔离控制电路实施例二的电路原理图。在本实施例中，电源的供电端如图所示以30Vcc表示、电源的第一输出端11输出的主电压以+12V表示、电源的第二输出端12输出的辅助电压以+12Vsa表示，负载的接收电压以12Vsb表示。即本实施例的电源输出的标准主电压为12V。

第一隔离电路10包括第一限流电阻R1、第一开关控制电路101、第三限流电阻R3和第一隔离开关102。

第一开关控制电路101包括三极管Q1，三极管Q1包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚。

第一隔离开关102包括MOS管Q3。

第一限流电阻R1的第一端与电源的供电端连接，第一限流电阻R1的第二端与第三限流电阻R3的第一端连接，第三限流电阻R3的第二端与三极管Q1的第四引脚、第五引脚以及第二引脚连接；第一限流电阻R1的第二端还与三极管Q1的第六引脚连接，三极管Q1的第三引脚连接至负载(12Vsb)，三极管Q1的第一引脚与电源的第一输出端11(+12V)连接。

MOS管Q3的栅极与第一限流电阻R1和三极管Q1的第六引脚的节点连接，其中，第一限流电阻R1的第二端的采样电压用于控制MOS管Q3的栅极，通过该采样电压控制MOS管Q3的导通或关断。MOS管Q3的漏极与电源的第一输出端11(+12V)连接，MOS管Q3的源极与采样电阻R5的第一端连接。

第二隔离电路20包括第二限流电阻R2、第二开关控制电路201、第四限流电阻R4和第二隔离开关202。

第二开关控制电路201包括三极管Q2，三极管Q2包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚。

第二隔离开关202包括MOS管Q4。

第二限流电阻R2的第一端与电源的供电端连接，第二限流电阻R2的第二端与第四限流电阻R4的第一端连接，第四限流电阻R4的第二端与三极管Q2的第四引脚、第五引脚以及第二引脚连接；第二限流电阻R2的第二端还与三极管Q2的第六引脚连接，三极管Q2的第三引脚与采样电阻R5的第二端连接，用于对采样电阻R5第二端的端电压进行实时检测采样；三极管Q2的第一引脚与电源的第二输出端12(+12Vsa)连接。

MOS管Q4的栅极与第二限流电阻R2和三极管Q2的第六引脚的节点连接，其中，第二限流电阻R2的第二端的采样电压用于控制MOS管Q4的栅极，通过该采样电压控制MOS管Q3的导通或关断。MOS管Q3的漏极与电源的第二输出端12(+12Vsa)连接，MOS管Q3的源极与采样电阻R5的第一端连接。

以下基于图3为例对本实用新型的辅助输出隔离控制电路的具体工作原理进行说明。

在本实施例中，假设电源的第一输出端11(+12V)的初始电压为12.05V，电源的第二输出端12(+12Vsa)的初始电压为11.9V。

当电源处于待机状态时，仅有电源的输出输出电路待机输出，由反激变换得到的辅助电压(11.9V)由电源的第二输出端12(+12Vsa)输出，经MOS管Q4传输至负载总线(12Vsb)，给负载供电。

当电源开启时，即电源的第一输出端11输出主电压，三极管Q1的第一引脚检测到电源的第一输出端11有电压输出，控制MOS管Q3导通，电源的第一输出端11输出的主电压(12.05V)经MOS管Q3传输至MOS管Q4与采样电阻R5之间的节点，由于电源的第一输出端11输出的主电压(12.05V)高于电源的第二输出端12输出的辅助电压(11.9V)，电源的第一输出端11输出的主电压(12.05V)经MOS管Q3切至负载总线(12Vsb)上并实现拉载，而原来由电源的第二输出端12(+12Vsa)输出的辅助电压(11.9V)略低于12V将表现为输出拉载变为空载状态，从而减小变换效率低下而导致的更多损耗。

进一步地，当电源的第一输出端11输出的主电压(12.05V)经MOS管Q3切至负载总线(12Vsb)上并实现拉载时，三极管Q2的第三引脚检测到采样电阻R5第二端的端电压大于其第一引脚检测到的电源的第二输出端12的电压，进而控制MOS管Q4关断，使辅助输出电路与负载稳定隔离。

综上，本实用新型通过增加辅助输出隔离控制电路，实现了待机时由辅助输出自行接载，但在电源开启(有主电压输出)时由待机辅助输出自动切换至主输出电路，由主输出电路给负载提供供电电压，使辅助输出电路与负载隔离。而由于主输出电路采用的是软开关的LLC变换，其转换效率高，因此，可以有效地提升整机的变换效率。

本实用新型还提供了一种开关电源，该开关电源包括前述辅助输出隔离控制电路，通过设置上述辅助输出隔离控制电路可使电源开启后，隔离辅助输出电路与负载，控制电源的输出由辅助输出切换至主输出，将变换效率低下的反激拉载切换至软开关的LLC变换，实现电源更高的效率及良好的温度控制，降低电源的损耗，有效保护电源内部的功率器件。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种辅助输出隔离控制电路，其特征在于，包括与电源的第一输出端连接的第一隔离电路、与所述第一隔离电路连接的第二隔离电路；

第二隔离电路，还与电源的第二输出端连接，在电源处于待机状态时输出辅助电压至负载；

第一隔离电路，在电源的第一输出端输出主电压时启动，输出隔离信号至所述第二隔离电路以使所述第二隔离电路与负载隔离，并将所述主电压传输至负载。

2.根据权利要求1所述的辅助输出隔离控制电路，其特征在于，所述第一隔离电路包括第一开关控制电路和第一隔离开关；

所述第一开关控制电路分别与电源的供电端、所述电源的第一输出端和所述第一隔离开关连接，用于在所述电源的第一输出端输出主电压时控制所述第一隔离开关导通以将所述主电压传输至负载；

第一隔离开关分别与所述第一开关控制电路和第二隔离电路连接，并基于所述第一开关控制电路导通以隔离所述第二隔离电路与负载。

3.根据权利要求2所述的辅助输出隔离控制电路，其特征在于，所述第一隔离电路还包括第一限流电阻，所述第一限流电阻的第一端与电源的供电端连接，所述第一限流电阻的第二端与所述第一开关控制电路连接。

4.根据权利要求3所述的辅助输出隔离控制电路，其特征在于，所述第一开关控制电路包括三极管Q1，所述三极管Q1包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；

所述三极管Q1的第一引脚与电源的第一输出端连接，所述三极管Q1的第二引脚和第五引脚与所述第一限流电阻的第二端连接；

所述三极管Q1的第三引脚与负载连接，用于实时检测负载上的电压，并在负载上的电压大于所述电源的第一输出端的电压时控制所述第一隔离开关关断；

所述三极管Q1的第四引脚与所述第一限流电阻的第二端连接；所述三极管Q1的第六引脚与所述第一隔离开关连接，且所述三极管Q1的第六引脚还与所述第一限流电阻的第二端连接。

5.根据权利要求4所述的辅助输出隔离控制电路，其特征在于，所述第一隔离开关包括MOS管Q3，其中，

所述MOS管Q3的栅极与所述三极管Q1的第六引脚连接，所述MOS管Q3的漏极与所述电源的第一输出端连接，所述MOS管Q3的源极与所述第二隔离电路连接。

6.根据权利要求1所述的辅助输出隔离控制电路，其特征在于，所述第二隔离电路包括第二开关控制电路和第二隔离开关；

所述第二开关控制电路分别与电源的供电端、电源的第二输出端和负载连接，用于实时检测负载上的电压并在负载上的电压高于电源的第二输出端输出的辅助电压时控制所述第二隔离开关关断；

所述第二隔离开关分别与所述第二开关控制电路和电源的第二输出端连接，根据第二开关控制电路关断以阻断辅助电压传输至负载。

7.根据权利要求6所述的辅助输出隔离控制电路，其特征在于，所述第二隔离电路还包括第二限流电阻，所述第二限流电阻的第一端与电源的供电端连接，所述第二限流电阻的第二端与所述第二开关控制电路连接。

8.根据权利要求7所述的辅助输出隔离控制电路，其特征在于，还包括连接在负载与第二隔离开关之间的采样电阻；

所述第二开关控制电路包括三极管Q2，所述三极管Q2包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；

所述三极管Q2的第一引脚与所述电源的第二输出端连接，所述三极管Q2的第二引脚与第五引脚以及第四引脚与所述第二限流电阻的第二端连接；

所述三极管Q2的第三引脚与负载和采样电阻之间的节点连接，用于实时检测负载和采样电阻之间的节点电压，并在负载和采样电阻之间的节点电压大于所述电源的第二输出端的电压时控制所述第二隔离开关关断；

所述三极管Q2的第六引脚与所述第二隔离开关连接，且所述三极管Q2的第六引脚还与所述第二限流电阻的第二端连接。

9.根据权利要求8所述的辅助输出隔离控制电路，其特征在于，所述第二隔离开关包括MOS管Q4，其中，

所述MOS管Q4的栅极与所述三极管Q2的第六引脚连接，所述MOS管Q4的漏极与所述电源的第二输出端连接，所述MOS管Q4的源极通过所述采样电阻连接至负载。

10.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的辅助输出隔离控制电路。