CN208707519U - 控制开关电路及开关电源电路 - Google Patents

控制开关电路及开关电源电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种控制开关电路及开关电源电路，阈值判断模块的输入端根据PFC电路的后级电路的补偿端输入的电信号，输出控制信号到控制开关模块的受控端，控制控制开关模块的输入端与输出端导通或关断，以控制PFC电路工作或关闭。其中，后级电路的补偿端的电信号与后级电路所带负载的大小呈正相关关系，只在所带负载大于预设值时，电信号也大于阈值判断模块设定的阈值，才使阈值判断模块输出控制信号。基于此，实现在后级电路所带负载小于预设值时，控制PFC电路处于关闭状态，以降低PFC电路对开关电源工作效率的影响；同时，在后级电路所带负载大于预设值时，控制PFC电路处于工作状态，以降低大负载对开关电源工作效率的影响。

Description

控制开关电路及开关电源电路
技术领域
本实用新型涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种控制开关电路及开关电源电路。
背景技术
开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失。因此，在开关电源中，会通过PFC(Power Factor Correction功率因数校正)电路提高功率因数。
其中，在PFC电路的后级电路所带负载较大时，容性负载对电网的干扰较大，会显著影响开关电源的效率，此时PFC电路可有效地降低大负载对开关电源的效率的影响。然而，在PFC电路的后级电路所带负载较小时，开关电源的输入电流小，负载对开关电源的效率影响较小，此时PFC电路进行工作的作用不大。相反，在PFC电路的后级电路所带负载较小时，PFC电路进行工作会降低开关电源的工作效率。
实用新型内容
基于此，有必要针对在PFC电路的后级电路所带负载较小时，PFC电路进行工作会降低开关电源的工作效率的问题，提供一种控制开关电路及开关电源电路。
一种控制开关电路，应用于具备PFC电路和PFC电路的后级电路的开关电源，包括阈值判断模块和控制开关模块；
阈值判断模块的输入端连接PFC电路的后级电路的补偿端；
阈值判断模块的输出端连接控制开关模块的受控端；
控制开关模块的输入端连接供电电源，其输出端连接PFC电路的电源端。
在其中一个实施例中，控制开关模块包括信号处理模块和受控开关；
信号处理模块的受控端为控制开关模块的受控端；
信号处理模块的输入端用于连接信号源；
信号处理模块的输出端连接受控开关的受控端；
受控开关的输入端连接供电电源，其输出端连接PFC电路的电源端。
在其中一个实施例中，信号处理模块包括第一晶体管；
第一晶体管的基极为信号处理模块的受控端；
第一晶体管的发射极为信号处理模块的输入端；
第一晶体管的集电极为信号处理模块的输出端。
在其中一个实施例中，受控开关包括第二晶体管；
第二晶体管的基极为受控开关的受控端；
第二晶体管的发射极为受控开关的输入端；
第二晶体管的集电极为受控开关的输出端。
在其中一个实施例中，信号处理模块还包括调节电阻；
信号处理模块的受控端通过调节电阻连接信号处理模块的输入端。
在其中一个实施例中，受控开关还包括抗干扰电阻；
受控开关的受控端通过抗干扰电阻连接受控开关的输入端。
在其中一个实施例中，阈值判断模块为第一二极管；
第一二极管的负极为阈值判断模块的输入端；
第一二极管的正极为阈值判断模块的输出端。
在其中一个实施例中，第一二极管为瞬变二极管。
在其中一个实施例中，还包括电路保护模块；
阈值判断模块的输入端通过电路保护模块连接PFC电路的后级电路的补偿端。
在其中一个实施例中，电路保护模块为第二二极管；
第二二极管的正极连接PFC电路的后级电路的补偿端；
第二二极管的负极连接阈值判断模块的输入端。
一种开关电源电路，包括PFC电路、反激电路和上述的控制开关电路；
阈值判断模块的输入端连接反激电路的补偿端；
阈值判断模块的输出端连接控制开关模块的受控端；
控制开关模块的输入端连接供电电源，其输出端连接PFC电路的电源端。
上述控制开关电路及开关电源电路中，阈值判断模块的输入端根据PFC电路的后级电路的补偿端输入的电信号，输出控制信号到控制开关模块的受控端，控制控制开关模块的输入端与输出端导通或关断，以控制PFC电路工作或关闭。其中，后级电路的补偿端的电信号与后级电路所带负载的大小呈正相关关系，只在所带负载大于预设值时，电信号也大于阈值判断模块设定的阈值，才使阈值判断模块输出控制信号。基于此，实现在后级电路所带负载小于预设值时，控制PFC电路处于关闭状态，以降低PFC电路对开关电源工作效率的影响；同时，在后级电路所带负载大于预设值时，控制PFC电路处于工作状态，以降低大负载对开关电源工作效率的影响。
附图说明
图1为控制开关电路模块结构图；
图2为一实施方式的控制开关电路模块结构图；
图3为另一实施方式的控制开关电路模块结构图；
图4为控制开关电路图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本发明实施例提供一种控制开关电路：
图1为控制开关电路模块结构图，如图1所示，控制开关电路应用于具备PFC电路和PFC电路的后级电路的开关电源，包括阈值判断模块100和控制开关模块101；
阈值判断模块100的输入端连接PFC电路的后级电路的补偿端COMP；
一般地，PFC电路的后级电路为开关电源中的反激控制电路。对应的后级电路的补偿端COMP为反激控制电路的补偿引脚COMP。其中，后级电路的补偿端COMP的电信号与后级电路所带负载大小呈正相关关系。以反激控制电路为例，反激控制电路的补偿引脚COMP的电压，与反激控制电路所带负载大小呈正相关关系，即补偿引脚COMP的电压随所带负载的增大而增大。
其中，阈值判断模块100用于在其输入端接收后级电路的补偿端COMP的电信号，对补偿端COMP的电信号进行阈值判断。在补偿端COMP的电信号大于阈值判断模块100设定的阈值时，阈值判断模块100的输出端输出控制信号。
在其中一个实施例中，阈值判断模块100为比较电路。其中，补偿端COMP连接比较电路的一个输入端，比较电路的另一个输入端用于接入基准信号。在接收到补偿端COMP的电信号后，比较电路对电信号与基准信号进行比较，输出比较结果，作为阈值判断模块100输出的控制信号。
在其中一个实施例中，阈值判断模块100为或电路。其中，补偿端COMP连接或电路的一个输入端，或电路的另一端用于接入低电位信号。其中，阈值判断模块100的设定的阈值为或电路的最小高电位信号。在接收到补偿端COMP的电信号后，若补偿端COMP的电信号大于设定的阈值，或电路的输出端输出高电位信号，作为阈值判断模块100输出的控制信号。
在其中一个实施例中，阈值判断模块100为第一二极管；第一二极管的负极为阈值判断模块的输入端；第一二极管的正极为阈值判断模块的输出端。
其中，阈值判断模块100设定的阈值为第一二极管的反向导通电压，第一二极管的负极接收补偿端COMP的电信号，在补偿端COMP的电信号大于反向导通电压时，第一二极管反向导通，大于设定的阈值的电信号通过第一二极管的正极输出，作为控制信号。
其中，作为一种较优的实施方式，阈值判断模块100选用瞬变二极管。阈值判断模块100选用瞬变二极管，以使瞬变二极管在反向导通时，瞬变二极管对补偿端COMP的电信号的影响较小。同时，降低阈值判断模块100被击穿的概率，保证电电路工作稳定。
图2为一实施方式的控制开关电路模块结构图，如图2所示，控制开关电路还包括电路保护模块200；
阈值判断模块100的输入端通过电路保护模块200连接PFC电路的后级电路的补偿端COMP。
其中，电路保护模块200为阈值判断模块100与补偿端COMP的中间电路，起电路保护作用，隔离阈值判断模块100的后级电路对补偿端COMP的反涌，保护PFC电路的后级电路。
在其中一个实施例中，电路保护模块200为隔离电路。阈值判断模块100的输入端通过隔离电路连接PFC电路的后级电路的补偿端COMP。
在其中一个实施例中，电路保护模块200为第二二极管；
第二二极管的正极连接PFC电路的后级电路的补偿端；
第二二极管的负极连接阈值判断模块的输入端。
其中，第二二极管的负极连接阈值判断模块100的输入端，在阈值判断模块100出现反涌时，第二二极管隔离反涌电信号。在反涌电信号较大时，第二二极管击穿形成断路，以保护PFC电路的后级电路。
阈值判断模块100的输出端连接控制开关模块101的受控端；
其中，阈值判断模块100的输出端输出控制信号到控制开关模块101的受控端，以控制控制开关模块101的输入端和输出端间导通或关断。
控制开关模块101的输入端连接供电电源，其输出端连接PFC电路的电源端VCC。
其中，在控制开关模块101的输入端与输出端导通时，供电电源与PFC电路的电源端VCC连接，PFC电路上电后进行工作。在控制开关模块101的输入端与输出端关断时，PFC电路断电关闭。
在其中一个实施例中，控制开关模块101包括电子开关。电子开关的受控端根据阈值判断模块100传输的控制信号，控制其开关导通或关断，以控制控制开关模块101的输入端和输出端间导通或关断。
图3为另一实施方式的控制开关电路模块结构图，如图3所示，控制开关模块101包括信号处理模块300和受控开关301；
信号处理模块300的受控端为控制开关模块101的受控端；
其中，信号处理模块300用于对阈值判断模块100传输的控制信号进行处理，以匹配受控开关301的控制逻辑。
信号处理模块300的输入端用于连接信号源；
信号处理模块300的输出端连接受控开关301的受控端；
其中，在信号处理模块300的受控端接收到相应控制信号后，控制其输入端与输出端导通，将信号源的信号发送至受控开关301的受控端.
受控开关301的输入端连接供电电源，其输出端连接PFC电路的电源端VCC。
其中，受控开关301的受控端在接收到信号源的信号后，导通其输入端与输出端，使供电电源与PFC电路的电源端VCC连接上电。
图4为控制开关电路图，如图4所示，包括第一二极管D1和第二二极管D2。在其中一个实施例中，如图4所示，信号处理模块300包括第一晶体管Q1；
第一晶体管Q1的基极为信号处理模块300的受控端；
第一晶体管Q1的发射极为信号处理模块300的输入端；
第一晶体管Q1的集电极为信号处理模块300的输出端。
其中，图4以第一晶体管Q1为npn三极管对信号处理模块300的工作原理进行解释。需要注意的是，图4中的信号源为地信号源，地信号源并非对信号源的限定，可根据第一晶体管Q1的类型进行调整。
如图4所示，当阈值判断模块100输入第一晶体管Q1的基极的控制信号为高电位信号时，第一晶体管Q1导通，信号源的信号依次通过第一晶体管Q1的发射极和基极传输至受控开关301的受控端。如图4所示，即将受控开关301的受控端拉低至地电位。
在其中一个实施例中，如图4所示，信号处理模块300还包括调节电阻R1；
信号处理模块300的受控端通过调节电阻R1连接信号处理模块300的输入端。
如图4所示，阈值判断模块100输入的电信号即补偿端COMP的电位，调节电阻R1可起分压作用，并改变第一晶体管Q1的基极电位。因此，调节电阻R1通过调整导通第一晶体管Q1的电位，使补偿端COMP的电位达到不同的设定的阈值才可导通第一晶体管Q1。基于此，通过调节电阻R1，改变阈值判断模块100的控制信号满足第一晶体管Q1导通的条件，间接调整后级电路所带负载可使PFC电路工作的大小。
在其中一个实施例中，还包括限流电阻R2，阈值判断模块100的输出端通过限流电阻R2连接第一晶体管Q1的基极。通过限流电阻R2，以保护第一晶体管Q1，防止过流。
在其中一个实施例中，如图4所示，受控开关301包括第二晶体管Q2；
第二晶体管Q2的基极为受控开关301的受控端；
第二晶体管Q2的发射极为受控开关301的输入端；
第二晶体管Q2的集电极为受控开关301的输出端。
其中，图4以第二晶体管Q2为pnp三极管对受控开关301的工作原理进行解释。需要注意的是，图4中的信号源为地信号源，地信号源并非对信号源的限定，可根据第二晶体管Q2与第一晶体管Q1的类型配合进行调整。
如图4所示，当第一晶体管Q1导通时，第二晶体管Q2的基极被拉到地电位。由于第二晶体管Q2的发射极连接高电位供电电源，因此第二晶体管Q2导通，供电电源与PFC电路的电源端VCC导通，PFC电路上电工作。
需要注意的是，第一晶体管Q1与第二晶体管Q2的类型并非上述限定。如信号源采用与供电电源存在电位差的高电位信号源，且该电位差大于第一晶体管Q1与第二晶体管Q2的导通电压。第一晶体管Q1与第二晶体管Q2选用不同类型配合也可实现上述工作逻辑，在此不进行赘述。
在其中一个实施例中，如图4所示，受控开关301还包括抗干扰电阻R3；
受控开关301的受控端通过抗干扰电阻R3连接受控开关301的输入端。
通过抗干扰电阻R3，保证第二晶体管Q2基极与发射极的电位关系，防止第二晶体管Q2的基极在悬空或无信号接入时受信号干扰，使第二晶体管Q2错误导通或关断。
上述控制开关电路，阈值判断模块100端根据PFC电路的后级电路的补偿端COMP信号，输出控制信号到控制开关模块101端，控制控制开关模块101端与输出端导通或关断，以控制PFC电路工作或关闭。其中，后级电路的补偿端的电信号与后级电路所带负载的大小呈正相关关系，只在所带负载大于预设值时，电信号也大于阈值判断模块设定的阈值，才使阈值判断模块输出控制信号。基于此，实现在后级电路所带负载小于预设值时，控制PFC电路处于关闭状态，以降低PFC电路对开关电源工作效率的影响；同时，在后级电路所带负载大于预设值时，控制PFC电路处于工作状态，以降低大负载对开关电源工作效率的影响。
在其中一个实施例中，还提供了一种开关电源电路，包括PFC电路、反激电路和上述的控制开关电路；
阈值判断模块的输入端连接反激电路的补偿端COMP；
阈值判断模块的输出端连接控制开关模块的受控端；
控制开关模块的输入端连接供电电源，其输出端连接PFC电路的电源端。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种控制开关电路，应用于具备PFC电路和PFC电路的后级电路的开关电源，其特征在于，包括阈值判断模块和控制开关模块；
所述阈值判断模块的输入端连接PFC电路的后级电路的补偿端；
所述阈值判断模块的输出端连接所述控制开关模块的受控端；
所述控制开关模块的输入端连接供电电源，其输出端连接所述PFC电路的电源端。
2.根据权利要求1所述的控制开关电路，其特征在于，所述控制开关模块包括信号处理模块和受控开关；
所述信号处理模块的受控端为所述控制开关模块的受控端；
所述信号处理模块的输入端用于连接信号源；
所述信号处理模块的输出端连接所述受控开关的受控端；
所述受控开关的输入端连接供电电源，其输出端连接所述PFC电路的电源端。
3.根据权利要求2所述的控制开关电路，其特征在于，所述信号处理模块包括第一晶体管；
所述第一晶体管的基极为所述信号处理模块的受控端；
所述第一晶体管的发射极为所述信号处理模块的输入端；
所述第一晶体管的集电极为所述信号处理模块的输出端。
4.根据权利要求2所述的控制开关电路，其特征在于，所述受控开关包括第二晶体管；
所述第二晶体管的基极为所述受控开关的受控端；
所述第二晶体管的发射极为所述受控开关的输入端；
所述第二晶体管的集电极为所述受控开关的输出端。
5.根据权利要求3所述的控制开关电路，其特征在于，所述信号处理模块还包括调节电阻；
所述信号处理模块的受控端通过所述调节电阻连接所述信号处理模块的输入端。
6.根据权利要求1所述的控制开关电路，其特征在于，所述阈值判断模块为第一二极管；
所述第一二极管的负极为所述阈值判断模块的输入端；
所述第一二极管的正极为所述阈值判断模块的输出端。
7.根据权利要求6所述的控制开关电路，其特征在于，所述第一二极管为瞬变二极管。
8.根据权利要求1所述的控制开关电路，其特征在于，还包括电路保护模块；
所述阈值判断模块的输入端通过所述电路保护模块连接PFC电路的后级电路的补偿端。
9.根据权利要求8所述的控制开关电路，其特征在于，所述电路保护模块为第二二极管；
所述第二二极管的正极连接所述PFC电路的后级电路的补偿端；
所述第二二极管的负极连接所述阈值判断模块的输入端。
10.一种开关电源电路，其特征在于，包括PFC电路、反激电路和如权利要求1至9任意一项所述的控制开关电路；
所述阈值判断模块的输入端连接所述反激电路的补偿端；
所述阈值判断模块的输出端连接所述控制开关模块的受控端；
所述控制开关模块的输入端连接供电电源，其输出端连接所述PFC电路的电源端。
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