CN207368861U - 一种开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种开关电源，所述开关电源包括依次相连的滤波电路、整流电路、功率因数校正电路和变压器，还包括：第一切换模块，串联在所述滤波电路的第一泄放模块和第二泄放模块之间，用于当电器设备上电时，控制所述第一泄放模块和所述第二泄放模块处于断开状态，以降低功耗；和/或第二切换模块，连接在所述功率因数校正电路的采样反馈模块和功率因数校正芯片之间，用于当电子设备处于待机状态时，控制所述采样反馈模块关断，以降低功耗。通过采用上述技术方案，可降低电器设备在待机状态下的功率损耗，达到节能减排的效果。

Description

一种开关电源

技术领域

本实用新型实施例涉及电源技术领域，尤其涉及一种开关电源。

背景技术

目前随着电子技术和信息技术的发展，如开关电源等具有体积小、重量轻、功耗小以及效率高等特点的电子产品被广泛应用。同时，随着全球能源越来越紧张，节能减排已成为人们共同追求的目标，因此，对电子产品的节能和环保也提出了更高的要求，其中，电子产品的待机功耗就是其中一项重要的指标。

普通的开关电源为了实现较低的待机功耗，一般会通过增加待机电路来实现：即产品进入待机状态时，切断主供电电源，仅保留待机电路工作。同时尽量选用低待机功耗的电源控制芯片。但尽管如此，在待机状态下，开关电源的功耗仍不能有效地得到降低，原因在于：

(1)通用的电源开关一般都采用包含有安规电容的滤波电路，用于抑制电路中的差模干扰和共模干扰。通常为了满足电源的安全认证，即保证交流线断电后，电源插头不会引起人身触电，则需要在安规电容的两级之间增加泄放电阻用于安规电容放电。但是当待机电路在上电期间，上述泄放电阻将一直处于耗电状态，增加了电子产品的功耗。

(2)通用的电源开关一般也都采用功率因数校正电路，用于提高电源的功能因数，在功率因数校正电路中，通常需要采样电阻作为控制芯片的信号反馈采样电路，当电子产品处于待机状态时，采样电阻将持续耗电。

综上所述，由于上述两种原因的存在，导致电子产品的功耗增大，不能满足节能减排的要求。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种开关电源，降低了电子产品的待机功耗，达到了节能减排的效果。

本实用新型实施例提供了一种开关电源，包括依次相连的滤波电路、整流电路、功率因数校正电路和变压器，其特征在于，还包括：

第一切换模块，串联在所述滤波电路的第一泄放模块和第二泄放模块之间，用于当电器设备上电时，控制所述第一泄放模块和所述第二泄放模块处于断开状态，以降低功耗；和/或

第二切换模块，连接在所述功率因数校正电路的采样反馈模块和功率因数校正芯片之间，用于当电子设备处于待机状态时，控制所述采样反馈模块关断，以降低功耗。

进一步的，所述第一切换模块包括第一控制芯片；其中，

所述第一控制芯片内部集成有过零检测电路，以及与所述过零检测电路相连的开关管，当所述过零检测电路检测到过零信号时，触发所述开关管关断，以控制所述第一切换模块关断。

进一步的，所述第二切换模块包括第二控制芯片，所述第二控制芯片内部集成有控制模块和与所述控制模块相连的第一MOS管；

当所述控制模块接收到所述电器设备待机的触发信号时，控制所述第一MOS管关断，以控制所述第二切换模块关断。

进一步的，所述第一泄放模块，通过所述第一切换模块与所述第二泄放模块组成的电路并联在所述差模干扰抑制模块的两端；

所述共模干扰抑制模块，与所述差模干扰抑制模块相连，用于抑制交流信号中的共模干扰信号，所述差模干扰抑制模块用于抑制交流信号中的差模干扰信号。

进一步的，所述差模抑制模块包括第一电容和第二电容，所述共模抑制模块包括第三电容、第四电容、第一共模电感和第二共模电感；其中，

第一电容通过所述第一共模电感与所述第二电容并联；

所述第三电容和所述第四电容串联后的电路与所述第二共模电感相连；

所述第三电容和所述第四电容之间的连接点接地。

进一步的，所述第一泄放模块包括并联的第一电阻和第二电阻；

所述第二泄放模块包括并联的第三电阻和第四电阻。

进一步的，所述开关电源包括：

第五电容，连接在所述第二控制芯片的电源端与地之间；

并联的第六电容和第七电容，连接在所述功率因数校正芯片的电源端和地之间；

其中，所述第二控制芯片电源端的工作电压低于所述功率因数校正芯片电源端的工作电压；所述第五电容的电容量分别小于所述第六电容和所述第七电容的电容容量。

进一步的，所述采样模块的输入端与所述功率因数校正电路的输出端相连，所述采样电路的输出端与所述功率因数校正芯片相连，用于对所述功率因数校正电路输出端的电压进行检测，并产生采样电压信号输出到所述功率因数校正芯片；

所述功率因数校正芯片，用于根据所述采样电压信号调整所述功率因数校正电路的输出电压，使得所述输出电压保持恒定。

进一步的，所述采样反馈模块包括：第五电阻和第六电阻；其中，

所述第五电阻与所述第一MOS管的漏极相连，所述第六电阻连接在所述第一MOS管的源极和地之间；

所述第六电阻与所述第一MOS管的源极之间的连接点作为采样点，连接至所述第二控制芯片，所述第二控制芯片用于从所述采样点获取采样电压信号。

进一步的，所述功率因数校正电路包括第二MOS管，所述功率因数校正芯片内部集成有PWM发生器；其中，

所述PWM发生器与所述采样点相连，用于根据所述采样电压信号输出脉冲控制信号；

所述第二MOS管，与所述PWM发生器相连，用于根据所述脉冲控制信号调整所述第二MOS管开关状态的时间，以控制所述功率因数校正电路输出恒定的电压。

本实用新型实施例提供了一种开关电源，包括依次相连的滤波电路、整流电路、功率因数校正电路和变压器，还包括：第一切换模块，串联在所述滤波电路的第一泄放模块和第二泄放模块之间，用于当电器设备上电时，控制所述第一泄放模块和所述第二泄放模块处于断开状态，以降低功耗；和/或第二切换模块，连接在所述功率因数校正电路的采样反馈模块和功率因数校正芯片之间，用于当电子设备处于待机状态时，控制所述采样反馈模块关断，以降低功耗。通过增加第一切换模块，可以减少滤波电路泄放模块产生的功率损耗。通过增加第二切换模块，可以进一步减少电器设备在待机状态下采样反馈模块产生的功率损耗，达到节能减排的效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的一种开关电源的结构框图；

图2为本实用新型实施例一提供的一种第二控制芯片的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例二所提供的一种包含有第一切换模块的滤波电路的结构框图；

图4为本实用新型实施例二提供的一种优选的连接有第一控制芯片的滤波电路示意图；

图5为本实用新型实施例二提供的一种包含有第二控制芯片的功率因数校正电路示意图；

图6为本实用新型实施例二提供的一种第二控制芯片和功率因数校正芯片上电时序电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种开关电源的结构框图，该开关电源可应用到如电视等电器设备中，为电器设备供电。该电器设备可优选为电视机，也可以为如冰箱、空调或投影仪等其他电器设备。如图1所示，该开关电源100包括：依次相连的滤波电路110、整流电路120、功率因数校正电路130和变压器140。其中，该开关电源还可包括第一切换模块150和第二切换模块160。示例性的，该开关电源还可单独包括第一切换模块150或第二切换模块160。图1所示的开关电源优选为同时集成有第一切换模块150和第二开关模块160的方案。

其中，第一切换模块150，串联在滤波电路110的第一泄放模块111和第二泄放模块112之间，用于当电器设备上电时，控制第一泄放模块111和第二泄放模块112处于断开状态，以降低功耗。第二切换模块160，连接在功率因数校正电路130的采样反馈模块131和功率因数校正芯片132之间，用于当电子设备处于待机状态时，控制采样反馈模块131关断，以降低功耗。

示例性的，第一切换模块150包括第一控制芯片，第一控制芯片内部集成有过零检测电路，以及与过零检测电路相连的开关管，当过零检测电路检测到过零信号时，触发开关管关断，以控制第一切换模块关断。示例性的，第一控制芯片的型号优选为TEA1708。

示例性的，过零检测电路的具体工作原理如下：由于电网输出的是波形为正弦波的交流电信号，当正弦波的波形位于零相位和180度相位时，过零检测电路可检测到过零信号，表示电器设备已接入电网，处于上电状态。此时，过零检测电路触发开关管关断，进而使得第一控制芯片关断。此时，第一泄放模块和第二泄放模块之间处于断开状态，因此不会产生功率损耗，达到节省电能的效果。

示例性的，当过零检测电路一直未检测到过零信号时，表示开关电源处于断电状态。此时，过零检测电路将触发开关管导通，进而使得第一控制芯片正常工作。因此，与第一控制芯片相连的第一泄放模块和第二泄放模块也正常工作，实现电器设备在断电的情况下，供安规电容放电的作用，以避免电源插头引起人身触电的现象发生，提升电器设备开关电源的安全性。

示例性的，第二切换模块160包括第二控制芯片，第二控制芯片内部集成有控制模块和与控制模块相连的第一MOS管。当控制模块接收到电器设备进入待机状态的触发信号时，控制第一MOS管关断，以控制第二切换模块关断。示例性的，本实施例中的第二控制芯片的型号优选为SEN012DG。

具体的，图2为本实用新型实施例一提供的一种第二控制芯片的内部结构示意图。如图2所示，当电器设备的主控芯片向第二控制芯片的电源发送待机信号后，电源端VCC断开，控制电路控制第一MOS管的栅极为低电平信号，进而使得第一MOS管关断，因此，第二控制芯片关断。此时，与第二控制芯片相连的采样反馈模块也将处于断开状态，以降低采样反馈模块在待机状态下的功率损耗，达到节省电能的效果。

进一步的，本实施例中开关电源的整流电路优选为桥式整流电路。

本实施例提供了一种开关电源，包括滤波电路、整流电路、功率因数校正电路和变压器。通过增加第一切换模块，可以减少滤波电路泄放模块产生的功率损耗。通过增加第二切换模块，可以进一步减少电器设备在待机状态下采样反馈模块产生的功率损耗，达到节能减排的效果。

实施例二

本实施例二在上述实施例的基础上，分别对上述实施例中的滤波电路和功率因数校正电路进行了细化，并分别对滤波电路中的第一切换模块和功率因数校正电路中的第二切换模块的工作原理进行了详细说明。

图3为本实用新型实施例二所提供的一种包含有第一切换模块的滤波电路的结构框图。该滤波电路可集成到电器设备的开关电源中，用于滤除交流信号中的噪声信号。如图3所示，该滤波电路200具体包括：差模干扰抑制模块210、共模干扰抑制模块220、第一泄放模块230、第二泄放模块240和第一切换模块250。

其中，第一泄放模块230，通过第一切换模块250与第二泄放模块240组成的电路并联在差模干扰抑制模块210的两端。共模干扰抑制模块220，与差模干扰抑制模块210相连，用于抑制交流信号中的共模干扰信号，差模干扰抑制模块210用于抑制交流信号中的差模干扰信号。

示例性的，所述第一切换模块250包括第一控制芯片。图4为本实用新型实施例二提供的一种优选的连接有第一控制芯片(IC1)的滤波电路示意图。如图4所示，差模抑制模块210包括第一电容CX1和第二电容CX2，共模抑制模块220包括：第三电容CY1、第四电容CY2、第一共模电感LF1和第二共模电感LF2。

其中，第一电容CX1通过第一共模电感LY1与第二电容CX2并联；第三电容CY1和第四电容CY2串联后的电路与第二共模电感LY2相连；第三电容CY1和第四电容CY2之间的连接点接地。

其中，第一电容、第二电容、第三电容和第四电容均为安规电容，用于满足电源的安全性认证。第一泄放模块优选为并联的第一电阻R1和第二电阻R2。第二泄放模块优选为并联的第三电阻R3和第四电阻R4。通过采用上述技术方案，当电器设备上电时(不管电器设备是处于开机状态还是待机状态)，第一控制芯片处于关断状态，进而控制泄放电阻R1、R2与泄放电阻R3、R4之间处于断开状态，达到减少功耗，节能减排的效果。

示例性的，功率因数校正电路中的采样反馈模块的输入端与功率因数校正电路的输出端相连，采样反馈模块的输出端与功率因数校正芯片相连，用于对功率因数校正电路输出端的电压进行检测，并产生采样电压信号输出到功率因数校正芯片；功率因数校正芯片，用于根据采样电压信号调整功率因数校正电路的输出电压，使得输出电压保持恒定。

具体的，图5为本实用新型实施例二提供的一种包含有第二控制芯片(IC2)的功率因数校正电路示意图。如图5所示，采样反馈模块包括：第五电阻R5和第六电阻R6。其中，第五电阻R5与第一MOS管的漏极相连，第六电阻R6连接在第一MOS管的源极和地之间。第六电阻R6与第一MOS管的源极之间的连接点作为采样点，连接至第二控制芯片，第二控制芯片用于从采样点获取采样电压信号PFC_FB。如图5所示，电阻R7和R8也为采样反馈模块的另外一部分采样电阻，与采样电阻R5和R6串联，用于对功率因数校正电路的输出端电压进行检测，进而保持输出电压恒定。采样电阻R9、R10、R11和R12通过检测输出电压，具有对输出电压进行过压保护的功能。

具体的，下面对图5所示的功率因数校正电路降低功耗的工作原理进行说明：

当主控芯片发送待机信号时，PFC_VCC断电，继而控制第二控制芯片(IC2)处于关断状态，使得与第二控制芯片相连的电阻R5、R7、R8和R6之间，以及电阻R9、R10、R11和R12之间均处于断开状态，因此，采样电阻不产生功率损耗。而当电器设备由待机状态转为开机状态时，PFC_VCC正常上电，第二控制芯片内置的MOS管导通，第二控制芯片正常工作，电阻R5、R7、R8和R6之间，以及电阻R9、R10、R11和R12之间均处于导通状态，功率因数校正电路正常工作。

进一步的，如图5所示，该功率因数校正电路还包括第二MOS管(图5中为Q200)，同时功率因数校正芯片(IC3)内部集成有PWM发生器。其中，PWM发生器从采样点获取采样电压信号PFC_FB，并根据采样电压信号输出脉冲控制信号。第二MOS管，与PWM发生器相连，用于根据脉冲控制信号调整第二MOS管开关状态的时间，使得功率因数校正电路输出恒定的电压。

具体的，如图5所示，当功率因数校正电路处于正常开机状态时，功率因数校正电路的输出端V_PFC输出一个恒定的电压值，一般为380V。采样电阻对输出端的电压进行检测，产生采样电压信号PFC_FB，并反馈到功率因数校正芯片。示例性的，当V_PFC偏低时，采样电压也相应的偏低。此时，通过增大PWM发生器输出的脉冲信号的占空比，可使得第二MOS管导通的时间增大，进而使得输出电压升高。基于与上述过程相同的原理，当功率因数校正电路的输出电压偏高时，通过减小脉冲信号的占空比，可使得功率因数校正电路的输出电压降低。因此，通过采样反馈电路和功率因数校正芯片，可使得功率因数校正电路有稳定的输出电压。

可选的，如图5所示，桥式整流电路的两个交流输入端“L”和“N”可与本实施例所提供的滤波电路(例如，可以为图4所示的滤波电路)的交流输出端“L”和“N”分别相连，形成新的含有滤波电路的功率因数校正电路，并通过与变压器相连后，形成开关电源。由于该开关电源中含有第一切换模块，可降低电器设备在上电状态下(包含有待机和开机两种状态)泄放电阻的功率损耗。同时该开关电源也包含有第二切换模块，可降低电器设备待机状态下，采样电阻的功率损耗。因此，将本实施例提供的功率因素校正电路与上述实施例提供的滤波电路相结合，可以有效降低电器设备的待机功耗，例如可将开关电源的待机损耗降低到小于0.15W，达到节能减排的效果。

需要说明的是，本实施例提供的开关电源中的功率因数校正电路还包括第五电容C5，连接在第二控制芯片IC2的电源端(VCC)与地(G)之间。该开关电源还包括并联的第六电容C6和第七电容C7，连接在功率因素校正芯片IC3的电源端(VCC)和地(GND)之间。其中，第二控制芯片(以下简称IC2)电源端的工作电压低于功率因数校正芯片(以下简称IC3)电源端的工作电压；第五电容C5的电容量分别小于第六电容C6和第七电容C7的电容容量。这样设置是为了保证当电器设备从待机状态转为开机状态时，IC2先上电工作，IC3后上电工作。而当电器设备从开机状态转为待机状态时，IC3先掉电停止工作，IC2后掉电停止工作。

具体的，图6为本实用新型实施例二提供的一种第二控制芯片和功率因数校正芯片上电时序电路图。该时序电路的具体工作原理如下：

当电器设备从待机状态转换为开机状态时，电源PFC_VCC上电，IC2的VCC通过二极管D1充电，IC3的VCC通过R13充电。由于IC2电源端的工作电压低于IC3电源端的工作电压，所以，IC2先于IC3开始工作，因此与IC2相连的采样模块也先于IC3开始工作，进而可以保证功率因数校正电路安全稳定地工作。

当电器设备从开机状态转换为待机状态时，电源PFC_VCC断电。由于C5的电容量小于C6和C7的电容容量，因此，C6和C7放电，并给C5充电。同时由于IC2电源端的工作电压低于IC3电源端的工作电压，所以IC3先停止工作，IC2后停止工作。上述设置可以保证在IC3正常工作之前，采样电阻可处于正常工作的状态，进而保证功率因数校正电路安全稳定地工作。

本实施例在上述实施例的基础上，对上述实施例开关电源中的滤波电路和功率因数校正电路进行了进一步的细化，通过在滤波电路中增加差模干扰抑制模块和共模干扰抑制模块，可以抑制交流信号中的差模干扰和共模干扰信号。同时通过第一切换模块，可以减少滤波电路泄放电阻产生的功率损耗。通过功率因数校正电路中的采样反馈模块和功率因数校正芯片，可以使得功率因素校正电路输出稳定的电压。同时，通过第二切换模块，可进一步减少电器设备在待机状态下采样电阻产生的功率损耗。如果将第一切换模块和第二切换模块的同时应用到如电视机等电器设备中，可以使得电器设备的待机功耗降低到0.15W以下，有效提升了电器设备的节能性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种开关电源，包括依次相连的滤波电路、整流电路、功率因数校正电路和变压器，其特征在于，还包括：

第一切换模块，串联在所述滤波电路的第一泄放模块和第二泄放模块之间，用于当电器设备上电时，控制所述第一泄放模块和所述第二泄放模块处于断开状态，以降低功耗；和/或

第二切换模块，连接在所述功率因数校正电路的采样反馈模块和功率因数校正芯片之间，用于当电子设备处于待机状态时，控制所述采样反馈模块关断，以降低功耗。

2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述第一切换模块包括第一控制芯片；其中，

所述第一控制芯片内部集成有过零检测电路，以及与所述过零检测电路相连的开关管，当所述过零检测电路检测到过零信号时，触发所述开关管关断，以控制所述第一切换模块关断。

3.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述第二切换模块包括第二控制芯片，所述第二控制芯片内部集成有控制模块和与所述控制模块相连的第一MOS管；

当所述控制模块接收到所述电器设备待机的触发信号时，控制所述第一MOS管关断，以控制所述第二切换模块关断。

4.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述滤波电路还包括差模干扰抑制模块和共模干扰抑制模块；其中，

所述第一泄放模块，通过所述第一切换模块与所述第二泄放模块组成的电路并联在所述差模干扰抑制模块的两端，所述差模干扰抑制模块用于抑制交流信号中的差模干扰信号；

所述共模干扰抑制模块，与所述差模干扰抑制模块相连，用于抑制交流信号中的共模干扰信号。

5.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述差模抑制模块包括第一电容和第二电容，所述共模抑制模块包括第三电容、第四电容、第一共模电感和第二共模电感；其中，

第一电容通过所述第一共模电感与所述第二电容并联；

所述第三电容和所述第四电容串联后的电路与所述第二共模电感相连；

所述第三电容和所述第四电容之间的连接点接地。

6.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于：

所述第一泄放模块包括并联的第一电阻和第二电阻；

所述第二泄放模块包括并联的第三电阻和第四电阻。

7.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源包括：

第五电容，连接在所述第二控制芯片的电源端与地之间；

并联的第六电容和第七电容，连接在所述功率因数校正芯片的电源端和地之间；

其中，所述第二控制芯片电源端的工作电压低于所述功率因数校正芯片电源端的工作电压；所述第五电容的电容量分别小于所述第六电容和所述第七电容的电容容量。

8.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，

所述采样反馈模块的输入端与所述功率因数校正电路的输出端相连，所述采样反馈模块的输出端与所述功率因数校正芯片相连，用于对所述功率因数校正电路输出端的电压进行检测，并产生采样电压信号输出到所述功率因数校正芯片；

所述功率因数校正芯片，用于根据所述采样电压信号调整所述功率因数校正电路的输出电压，使得所述输出电压保持恒定。

9.根据权利要求8所述的开关电源，其特征在于，所述采样反馈模块包括：第五电阻和第六电阻；其中，

所述第五电阻与所述第一MOS管的漏极相连，所述第六电阻连接在所述第一MOS管的源极和地之间；

所述第六电阻与所述第一MOS管的源极之间的连接点作为采样点，连接至所述第二控制芯片，所述第二控制芯片用于从所述采样点获取采样电压信号。

10.根据权利要求9所述的开关电源，其特征在于，所述功率因数校正电路包括第二MOS管，所述功率因数校正芯片内部集成有PWM发生器；其中，

所述PWM发生器与所述采样点相连，用于根据所述采样电压信号输出脉冲控制信号；

所述第二MOS管，与所述PWM发生器相连，用于根据所述脉冲控制信号调整所述第二MOS管开关状态的时间，以控制所述功率因数校正电路输出恒定的电压。