CN209233503U - 一种ac-dc芯片自供电电路及充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种AC‑DC芯片自供电电路及充电器，其中AC‑DC芯片自供电电路包括整流滤波电路模块、电源转换芯片、第一电压采样模块、第二电压采样模块、储能模块以及储能变压模块，整流滤波电路模块用于整流滤波处理；电源转换芯片用于根据第一电压、第二电压以及预设的关断电压切换供电模式；储能模块用于对电源转换芯片进行供电，并且在第一电压大于第一关断电压时不进行充电和在第一电压不大于第一关断电压时进行充电；储能变压模块用于根据第二电压进行储能，未对三极管的预关断电压进行调节，提高了电源转换效率，电压稳定性好。

Description

一种AC-DC芯片自供电电路及充电器

技术领域

本实用新型属于集成电路技术领域，尤其涉及一种AC-DC芯片自供电电路及充电器。

背景技术

目前，如图1所示，AC-DC(Alternating Current-Direct Current，交流电-直流电)芯片自供电电路由储能电容2给整块AC-DC芯片1进行供电，而储能电容2的充电时间由AC-DC芯片自供电电路的预关断电压来调节，即通过调节三极管Q0的预关断电压来调节储能电容2的充电时间，以使充电时间和充电量达到动态平衡，从而使三极管的预关断电压一直处于动态调节状态，导致三极管不能固定的工作在最优状态，降低了电源转换效率。

因此，传统的技术方案中的AC-DC芯片自供电电路存在动态调节三极管的预关断电压不能固定工作在最优状态而导致电源转换效率低的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种AC-DC芯片自供电电路及充电器，旨在解决传统的技术方案中的AC-DC芯片自供电电路存在动态调节三极管的预关断电压不能固定工作在最优状态而导致电源转换效率低的问题。

本实用新型是这样实现的，一种AC-DC芯片自供电电路，包括：

与市电连接，用于整流滤波处理的整流滤波电路模块；

与所述整流滤波电路模块连接，用于根据第一电压、第二电压以及预设的关断电压切换供电模式的电源转换芯片；

与所述电源转换芯片连接，用于检测所述电源转换芯片电源端的电压信号以生成所述第一电压的第一电压采样模块；

与所述电源转换芯片连接，用于检测所述电源转换芯片电压反馈端的电压信号以生成所述第二电压的第二电压采样模块；

与所述电源转换芯片和所述第二电压采样模块连接，用于对所述电源转换芯片进行供电，并且在所述第一电压大于第一关断电压时不进行充电和在所述第一电压不大于所述第一关断电压时进行充电的储能模块；及

与所述第一电压采样模块连接，用于根据所述第二电压进行储能的储能变压模块；

其中，所述电源转换芯片包括：

与所述第一电压采样模块连接，用于根据所述第一电压和第一关断电压生成第一电平信号的第一比较单元；

与所述第二电压采样模块连接，用于根据所述第二电压和第二关断电压生成第二电平信号的第二比较单元；

与所述第一比较单元和所述第二比较单元连接，用于根据所述第一电平信号或者所述第二电平信号生成逻辑信号的逻辑单元；

与所述逻辑单元连接，用于根据所述逻辑信号导通或者关断以切换所述供电模式的第一开关单元；

与所述第二电压采样模块连接，用于根据所述第二电压、第三关断电压以及第四关断电压生成关断驱动信号的关断驱动单元；

与所述关断驱动单元连接，用于根据所述关断驱动信号导通或者关断以切换供电模式的第二开关单元；及

与所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第一电压采样单元以及所述储能模块连接，用于整流处理的整流单元。

在其中一个实施例中，所述电源转换芯片还包括：与所述第一比较单元、所述第二比较单元以及所述关断驱动单元连接，用于产生所述第一关断电压、所述第二关断电压、所述第三关断电压以及所述第四关断电压的基准电压产生单元。

在其中一个实施例中，所述第一比较单元包括：第一比较器，所述第一比较器的同相输入端为所述第一比较单元的第一输入端并与所述基准电压产生单元的输出端连接，所述第一比较器的反相输入端为所述第一比较单元的第二输入端并与所述第一电压采样模块的输出端连接，所述第一比较器的输出端为所述第一比较单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述第二比较单元包括：第二比较器，所述第二比较器的同相输入端为所述第二比较单元的第一输入端并与所述基准电压产生单元的输出端连接，所述第二比较器的反相输入端为所述第一比较单元的第二输入端并与所述第二电压采样模块的输出端连接，所述第二比较器的输出端为所述第二比较单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述逻辑单元包括：与非门，所述与非门的第一输入端为所述逻辑单元的第一输入端，所述与非门的第二输入端为所述逻辑单元的第二输入端，所述与非门的输出端为所述逻辑单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述关断驱动单元包括：第三比较器、第四比较器和驱动单元，所述第三比较器的同相输入端为所述关断驱动单元的第一输入端并与所述基准电压产生单元的输出端连接，所述第四比较器的同相输入端为所述关断驱动单元的第二输入端并与所述基准电压产生单元的输出端连接，所述第三比较器的反相输入端为所述关断驱动单元的第三输入端并与所述第二电压采样模块的输出端连接，所述第四比较器的反相输入端为所述关断驱动单元的第四输入端并与所述第二电压采样模块的输出端连接，所述第三比较器的输出端和所述第四比较器的输出端分别与所述驱动单元连接，所述驱动单元的输出端为所述关断驱动单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述第一电压采样模块包括：第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端接地，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端共接作为所述第一电压采样模块的输出端，所述第二电阻的第二端为所述第一电压采样模块的输入端。

在其中一个实施例中，所述第一开关单元包括：第一开关管，所述第一开关管的控制端为所述第一开关单元的控制端，所述第一开关管的输入端为所述第一开关单元的输入端，所述第一开关管的输出端为所述第一开关单元的输出端。

在其中一个实施例中，所述第二开关单元包括：第二开关管，所述第二开关管的控制端为所述第二开关单元的控制端，所述第二开关管的输入端为所述第二开关单元的输入端，所述第二开关管的输出端为所述第二开关单元的输出端。

此外，还提供了一种充电器，包括上述的AC-DC芯片自供电电路。

上述的AC-DC芯片自供电电路，通过第一电压采样模块检测电源转换芯片电源端的电压信号以生成第一电压，第二电压采样模块检测电源转换芯片电压反馈端的电压信号以生成第二电压，以使电源转换芯片根据第一电压、第二电压以及预设的关断电压切换供电模式，并且在第一电压大于第一关断电压时，直接从第一阶段进入第三阶段，不对储能模块进行充电，而在第一电压不大于第一关断电压时，从第一阶段进入第二阶段，对储能模块进行充电，实现两阶段和三阶段供电模式的切换，从而实现储能模块对电源转换芯片供电，并且未对预关断电压进行调节，提高了电源转换效率。

附图说明

图1为现有技术中的AC-DC芯片自供电电路的电路原理图；

图2为本实用新型一实施例提供的AC-DC芯片自供电电路的模块示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的AC-DC芯片自供电电路的模块示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的AC-DC芯片自供电电路的电路原理图。

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，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图2示出了本实用新型较佳实施例提供的AC-DC芯片自供电电路的模块示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

参考图2，一种AC-DC芯片自供电电路，包括：整流滤波电路模块60、电源转换芯片10、第一电压采样模块20、第二电压采样模块40、储能模块30以及储能变压模块50。

其中，整流滤波电路模块60与市电连接，用于整流滤波处理；电源转换芯片10与整流滤波电路模块60连接，用于根据第一电压、第二电压以及预设的关断电压切换供电模式；第一电压采样模块20与电源转换芯片10连接，用于检测电源转换芯片10电源端的电压信号以生成第一电压；第二电压采样模块40与电源转换芯片10连接，用于检测电源转换芯片10电压反馈端的电压信号以生成第二电压；储能模块30与电源转换芯片10和第二电压采样模块40连接，用于对电源转换芯片10进行供电，并且在第一电压大于第一关断电压VREF1时不进行充电和在第一电压不大于第一关断电压VREF1时进行充电；储能变压模块50与第一电压采样模块20连接，用于根据第二电压进行储能。在具体的实施例中，第二电压采样模块40包括第三电阻，第三电阻的第一端为第二电压采样模块40的输入端，第三电阻的第二端为第二电压采样模块40的输出端；储能模块30包括第一电容，第一电容的第一端为储能模块30的第一端，第一电容的第二端为储能模块30的第二端；储能变压模块50由变压器实现。

具体的，电源转换芯片10包括：第一比较单元101、第二比较单元102、逻辑单元103、第一开关单元104、关断驱动单元105、第二开关单元106以及整流单元107。其中，第一比较单元101与第一电压采样模块20连接，用于根据第一电压和第一关断电压VREF1生成第一电平信号；第二比较单元102与第二电压采样模块40连接，用于根据第二电压和第二关断电压VREF2生成第二电平信号；逻辑单元103与第一比较单元101和第二比较单元102连接，用于根据第一电平信号或者第二电平信号生成逻辑信号；第一开关单元104与逻辑单元103连接，用于根据逻辑信号导通或者关断以切换供电模式；关断驱动单元105与第二电压采样模块40连接，用于根据第二电压、第三关断电压VREF3以及第四关断电压VREF4生成关断驱动信号；第二开关单元106与关断驱动单元105连接，用于根据关断驱动信号导通或者关断以切换供电模式；整流单元107与第一开关单元104、第二开关单元106、第一电压采样单元以及储能模块30连接，用于整流处理。

在本实施例中，通过第一电压采样模块20检测电源转换芯片10电源端的电压信号以生成第一电压，第二电压采样模块40检测电源转换芯片10电压反馈端的电压信号以生成第二电压，以使电源转换芯片10根据第一电压、第二电压以及预设的关断电压切换供电模式，并且在第一电压大于第一关断电压VREF1时，直接从第一阶段进入第三阶段，不对储能模块30进行充电，而在第一电压不大于第一关断电压VREF1时，从第一阶段进入第二阶段，对储能模块30进行充电，实现了两阶段和三阶段供电模式的切换，从而实现储能模块30对电源转换芯片10的供电。未对第二开关管Q1的预关断电压进行调节，提高了电源转换效率，同时稳定性好。

在其中一个实施例中，参考图3，电源转换芯片10还包括基准电压产生单元108，该基准电压产生单元108与第一比较单元101、第二比较单元102以及关断驱动单元105连接，用于产生第一关断电压VREF1、第二关断电压VREF2、第三关断电压VREF3以及第四关断电压VREF4。

在其中一个实施例中，参考图4，第一比较单元101包括：第一比较器COMP1，第一比较器COMP1的同相输入端为第一比较单元101的第一输入端并与基准电压产生单元108的输出端连接，第一比较器COMP1的反相输入端为第一比较单元101的第二输入端并与第一电压采样模块20的输出端连接，第一比较器COMP1的输出端为第一比较单元101的输出端。

在其中一个实施例中，参考图4，第二比较单元102包括：第二比较器COMP2，第二比较器COMP2的同相输入端为第二比较单元102的第一输入端并与基准电压产生单元108的输出端连接，第二比较器COMP2的反相输入端为第一比较单元101的第二输入端并与第二电压采样模块40的输出端连接，第二比较器COMP2的输出端为第二比较单元102的输出端。

在其中一个实施例中，参考图4，逻辑单元103包括：与非门NAND，与非门NAND的第一输入端为逻辑单元103的第一输入端，与非门NAND的第二输入端为逻辑单元103的第二输入端，与非门NAND的输出端为逻辑单元103的输出端。

在其中一个实施例中，参考图4，关断驱动单元105包括：第三比较器COMP3、第四比较器COMP4和驱动单元，第三比较器COMP3的同相输入端为关断驱动单元105的第一输入端并与基准电压产生单元108的输出端连接，第四比较器COMP4的同相输入端为关断驱动单元105的第二输入端并与基准电压产生单元108的输出端连接，第三比较器COMP3的反相输入端为关断驱动单元105的第三输入端并与第二电压采样模块40的输出端连接，第四比较器COMP4的反相输入端为关断驱动单元105的第四输入端并与第二电压采样模块40的输出端连接，第三比较器COMP3的输出端和第四比较器COMP4的输出端分别与驱动单元连接，驱动单元的输出端为关断驱动单元105的输出端。本实施例的第三比较器COMP3为预关断比较器，第四比较器COMP4为关断比较器，第三比较器COMP3在预关断后减小了驱动电流，起到缓冲作用，第四比较器COMP4在关断后直接关断驱动电流，未对预关断电压进行调节，提高了电源转换效率，并且稳定性好。

在其中一个实施例中，参考图4，第一电压采样模块20包括：第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的第一端接地，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端共接作为第一电压采样模块20的输出端，第二电阻R2的第二端为第一电压采样模块20的输入端。本实施例的第一电压采样模块20通过检测电源转换芯片10电源端的电压，可以实现控制第一开关管M1关断，使储能模块30对电源转换芯片10供电，并且在第一电压大于第一关断电压VREF1时，直接从第一阶段进入第三阶段，不对储能模块30进行充电，在第一电压不大于第一关断电压VREF1时，从第一阶段进入第二阶段，对储能模块30进行充电，未对预关断电压进行调节，提高了电源转换效率。

在其中一个实施例中，参考图4，第一开关单元104包括：第一开关管M1，第一开关管M1的控制端为第一开关单元104的控制端，第一开关管M1的输入端为第一开关单元104的输入端，第一开关管M1的输出端为第一开关单元104的输出端。在具体的实施例中，第一开关管M1为NMOS管，NMOS管的栅极、漏极以及源极分别为第一开关管M1的控制端、输入端以及输出端。

在其中一个实施例中，参考图4，第二开关单元106包括：第二开关管Q1，第二开关管Q1的控制端为第二开关单元106的控制端，第二开关管Q1的输入端为第二开关单元106的输入端，第二开关管Q1的输出端为第二开关单元106的输出端。在具体的实施例中，第二开关管Q1为NPN型三极管，NPN型三极管的基极、集电极以及发射极分别为第二开关管Q1的控制端、输入端以及输出端。本实施例可以实现使储能模块30在第一电压大于第一关断电压VREF1时不进行充电和在第一电压不大于第一关断电压VREF1时进行充电，实现两阶段和三阶段供电模式的切换，从而实现了储能模块30对电源转换芯片10供电，并且未对三极管的预关断电压进行调节，提高了电源转换效率。

此外，还提供了一种充电器，包括上述的AC-DC芯片自供电电路。

下面以图3所示的AC-DC芯片自供电电路为例对其工作原理进行说明，详述如下：

该AC-DC芯片自供电电路通过储能模块30对电源转换芯片10供电，并且在第一电压大于第一关断电压VREF1时，直接从第一阶段进入第三阶段，不对储能模块30进行充电，在第一电压不大于第一关断电压VREF1时，从第一阶段进入第二阶段，对储能模块30进行充电；该AC-DC芯片自供电电路工作过程所包括的3个阶段如下：

第一阶段：整流滤波电路模块60对交流市电进行整流滤波处理后经过第二开关管Q1、第一开关管M1以及第三电阻输入到变压器一次侧绕组储能，第一电阻R1和第二电阻R2检测电源转换芯片10电源端的电压信号以生成第一电压，第三电阻检测电源转换芯片10电压反馈端的电压信号以生成第二电压；当第一电压不大于第一关断电压VREF1时，第一比较器COMP1根据第一电压和第一关断电压VREF1输出高电平，此时与非门NAND由第二比较器COMP2控制，当第二电压大于第二关断电压VREF2时，第二比较器COMP2输出低电平，从而使与非门NAND后输出高电平，第一开关管M1维持导通，以维持在第一阶段；而当第二电压下降到不大于第二关断电压VREF2时，第二比较器COMP2输出高电平，从而使与非门NAND后输出低电平，从而控制第一开关管M1断开，进入第二阶段。

第二阶段：第一开关管M1断开，第二开关管Q1闭合，电流经过第二开关管Q1、二极管对第一电容充电，同时电流经过第三电阻输入到变压器一次侧绕组储能，当第二电压下降到不大于第三关断电压VREF3时，第三比较器COMP3(预关断比较器)根据第二电压和第三关断电压VREF3输出高电平，使驱动单元减小输出的驱动电流，直到第二电压下降到不大于第四关断电压VREF4时，第四比较器COMP4(关断比较器)根据第二电压和第四关断电压VREF4输出高电平，使驱动单元直接关断输出的驱动电流，从而使第一开关管M1断开，进入第三阶段。

第三阶段：第一开关管M1断开，第二开关管Q1断开，变压器的二次侧绕组给负载供电，当第二电压大于第一关断电压VREF1时，第一比较器COMP1根据第一电压和第一关断电压VREF1输出低电平，此时与非门NAND由第一比较器COMP1控制，低电平经过与非门NAND后输出高电平，从而控制第一开关管M1导通，从而重新进入第一阶段，进而使变压器输出稳定的电压。

本实用新型的有益效果：

(1)通过第一电压采样模块检测电源转换芯片电源端的电压信号以生成第一电压，第二电压采样模块检测电源转换芯片电压反馈端的电压信号以生成第二电压，以使电源转换芯片根据第一电压、第二电压以及预设的关断电压切换供电模式，并且在第一电压大于第一关断电压时，直接从第一阶段进入第三阶段，不对储能模块进行充电，而在第一电压不大于第一关断电压时，从第一阶段进入第二阶段，对储能模块进行充电，实现两阶段和三阶段供电的切换，从而实现储能模块对电源转换芯片供电。

(2)未对第二开关管的预关断电压进行调节，能够使第二开关管设定的电压下关断，提高了电源转换效率，同时稳定性好。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种AC-DC芯片自供电电路，其特征在于，所述AC-DC芯片自供电电路包括：

与市电连接，用于整流滤波处理的整流滤波电路模块；

与所述整流滤波电路模块连接，用于根据第一电压、第二电压以及预设的关断电压切换供电模式的电源转换芯片；

与所述电源转换芯片连接，用于检测所述电源转换芯片电源端的电压信号以生成所述第一电压的第一电压采样模块；

与所述电源转换芯片连接，用于检测所述电源转换芯片电压反馈端的电压信号以生成所述第二电压的第二电压采样模块；

与所述电源转换芯片和所述第二电压采样模块连接，用于对所述电源转换芯片进行供电，并且在所述第一电压大于第一关断电压时不进行充电和在所述第一电压不大于所述第一关断电压时进行充电的储能模块；及

与所述第一电压采样模块连接，用于根据所述第二电压进行储能的储能变压模块；

其中，所述电源转换芯片包括：

与所述第一电压采样模块连接，用于根据所述第一电压和第一关断电压生成第一电平信号的第一比较单元；

与所述第二电压采样模块连接，用于根据所述第二电压和第二关断电压生成第二电平信号的第二比较单元；

与所述第一比较单元和所述第二比较单元连接，用于根据所述第一电平信号或者所述第二电平信号生成逻辑信号的逻辑单元；

与所述逻辑单元连接，用于根据所述逻辑信号导通或者关断以切换所述供电模式的第一开关单元；

与所述第二电压采样模块连接，用于根据所述第二电压、第三关断电压以及第四关断电压生成关断驱动信号的关断驱动单元；

与所述关断驱动单元连接，用于根据所述关断驱动信号导通或者关断以切换供电模式的第二开关单元；及

与所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第一电压采样单元以及所述储能模块连接，用于整流处理的整流单元。

2.如权利要求1所述的AC-DC芯片自供电电路，其特征在于，所述电源转换芯片还包括：

与所述第一比较单元、所述第二比较单元以及所述关断驱动单元连接，用于产生所述第一关断电压、所述第二关断电压、所述第三关断电压以及所述第四关断电压的基准电压产生单元。

3.如权利要求2所述的AC-DC芯片自供电电路，其特征在于，所述第一比较单元包括：

第一比较器，所述第一比较器的同相输入端为所述第一比较单元的第一输入端并与所述基准电压产生单元的输出端连接，所述第一比较器的反相输入端为所述第一比较单元的第二输入端并与所述第一电压采样模块的输出端连接，所述第一比较器的输出端为所述第一比较单元的输出端。

4.如权利要求2所述的AC-DC芯片自供电电路，其特征在于，所述第二比较单元包括：

第二比较器，所述第二比较器的同相输入端为所述第二比较单元的第一输入端并与所述基准电压产生单元的输出端连接，所述第二比较器的反相输入端为所述第一比较单元的第二输入端并与所述第二电压采样模块的输出端连接，所述第二比较器的输出端为所述第二比较单元的输出端。

5.如权利要求2所述的AC-DC芯片自供电电路，其特征在于，所述逻辑单元包括：

与非门，所述与非门的第一输入端为所述逻辑单元的第一输入端，所述与非门的第二输入端为所述逻辑单元的第二输入端，所述与非门的输出端为所述逻辑单元的输出端。

6.如权利要求2所述的AC-DC芯片自供电电路，其特征在于，所述关断驱动单元包括：

第三比较器、第四比较器和驱动单元，所述第三比较器的同相输入端为所述关断驱动单元的第一输入端并与所述基准电压产生单元的输出端连接，所述第四比较器的同相输入端为所述关断驱动单元的第二输入端并与所述基准电压产生单元的输出端连接，所述第三比较器的反相输入端为所述关断驱动单元的第三输入端并与所述第二电压采样模块的输出端连接，所述第四比较器的反相输入端为所述关断驱动单元的第四输入端并与所述第二电压采样模块的输出端连接，所述第三比较器的输出端和所述第四比较器的输出端分别与所述驱动单元连接，所述驱动单元的输出端为所述关断驱动单元的输出端。

7.如权利要求2所述的AC-DC芯片自供电电路，其特征在于，所述第一电压采样模块包括：

第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端接地，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端共接作为所述第一电压采样模块的输出端，所述第二电阻的第二端为所述第一电压采样模块的输入端。

8.如权利要求2所述的AC-DC芯片自供电电路，其特征在于，所述第一开关单元包括：

第一开关管，所述第一开关管的控制端为所述第一开关单元的控制端，所述第一开关管的输入端为所述第一开关单元的输入端，所述第一开关管的输出端为所述第一开关单元的输出端。

9.如权利要求2所述的AC-DC芯片自供电电路，其特征在于，所述第二开关单元包括：

第二开关管，所述第二开关管的控制端为所述第二开关单元的控制端，所述第二开关管的输入端为所述第二开关单元的输入端，所述第二开关管的输出端为所述第二开关单元的输出端。

10.一种充电器，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的AC-DC芯片自供电电路。