CN209375471U - 一种基于开关电源的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实施例提供的基于开关电源的控制电路，包括开关电源模块、微控制器、驱动电路模块、开关模块以及公共线；开关电源模块的输入端接入火线与零线，开关电源模块的输出端与微控制器的输入端连接，用于输出直流电；微控制器的第一输出端与驱动电路模块的输入端连接，用于驱动所述驱动电路模块进行工作；驱动电路模块的输出端与开关模块的控制端连接，用于控制开关模块进行导通或关断；开关模块的输入端与火线连接，开关模块的输出端与负载的连接，用于控制负载的工作电压；开关电源模块的输出端通过公共线与火线或者零线连接。因此，不需要使用隔离元件进行隔离保护，从而降低了控制电路的成本。

Description

一种基于开关电源的控制电路

技术领域

本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种基于开关电源的控制电路。

背景技术

开关电源又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流，电路中的负载多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑，而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。

目前，所述基于开关电源的控制电路通常使用一个高压隔离元件，用于输入负载的隔离控制，由于每个隔离元器件价格都不低，增加了费用。

实用新型内容

本实用新型旨在解决传统基于开关电源的控制电路需要隔离元件而造成成本较高的问题，提供一种基于开关电源的控制电路，技术方案如下：

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供一种基于开关电源的控制电路，所述控制电路包括：开关电源模块、微控制器、驱动电路模块、开关模块以及公共线；

所述开关电源模块的输入端接入火线与零线，所述开关电源模块的输出端与所述微控制器的输入端连接，用于输出直流电；

所述微控制器的第一输出端与所述驱动电路模块的输入端连接，用于驱动所述驱动电路进行工作；

所述驱动电路模块的输出端与所述开关模块的控制端连接，用于控制所述开关模块进行导通或关断；

所述开关模块的输入端与所述火线连接，所述开关模块的输出端与所述负载连接，用于控制所述负载的工作电压；

所述开关电源模块的输出端通过所述公共线与所述火线或者零线连接。

进一步的，所述开关模块包括可控硅，所述可控硅的一端接入所述火线，所述可控硅的另一端与所述负载的输入端连接，所述可控硅的控制端与所述驱动电路模块连接。

进一步的，所述驱动电路模块包括：第一电阻以及第一三极管；

所述第一电阻的一端与所述可控硅的控制端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的发射极连接；所述第一三极管的基极与所述微控制器的第一输出端连接，所述第一三极管的集电极接入地线。

进一步的，所述开关电源模块包括：第一整流滤波电路、开关电源 IC单元、谐振单元以及第二整流滤波电路；

第一整流滤波电路，接入火线与零线，用于对所述火线与所述零线中的交流电进行整流与流滤波；

开关电源IC单元，与所述第一整流滤波电路连接，用于调整开关电源模块的输出电压或输出电流的稳定性；

谐振单元，与所述开关电源IC单元连接，用于实现第一整流滤波电路与第二整流滤波电路的功率传输以及绝缘隔离作用；

第二整流滤波电路，与所述微控制器连接，用于将所述谐振单元输出的电压进行整流与流滤波。

进一步的，所述第一整流电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及第一电容；

所述第一二极管的输入端与所述火线连接，所述第一二极管的输出端与所述第一电容的一端连接；所述第二二极管的输入端与所述第三二极管的输出端连接，所述第二二极管的输出端与所述第一二极管的输出端连接；所述第三二极管的输入端与所述第四二极管的输入端连接，所述第三二极管的输出端与所述零线连接；所述第四二极管的输入端与所述第一电容的另一端连接，所述第四二极管的输出端与所述第一二极管的输入端连接；所述第一电容的另一端与所述开关电源IC单元的一端连接。

进一步的，所述谐振单元包括第一绕组以及与所述第一绕组电磁耦合的第二绕组；

所述第一绕组的一端与所述第一电容的一端连接，所述第一绕组的另一端与所述开关电源IC单元的另一端连接；

所述第二绕组与所述第二整流滤波电路连接。

进一步的，所述开关电源IC单元的另一端接入保护地。

进一步的，所述第二整流滤波电路包括第五二极管与第二电容；

所述第五二极管的输入端与所述第二绕组的一端连接，所述第五二极管的输出端与所述第二电容的一端连接；

所述第二电容的一端接入所述微控制器的输入端，所述第二电容的另一端接入地线。

进一步的，所述微控制器包括第二输出端，所述第二输出端接入地线。

进一步地，所述基于开关电源的控制电路还包括第二电阻；

所述第二电阻的一端与所述火线连接，所述第二电阻的另一端与所述开关模块的输入端连接。

本实用新型实施例的有益效果在于：本实施例提供的基于开关电源的控制电路，包括开关电源模块、微控制器、驱动电路模块、开关模块以及公共线；所述开关电源模块的输入端接入火线与零线，所述开关电源模块的输出端与所述微控制器的输入端连接，用于输出直流电；所述微控制器的第一输出端与所述驱动电路模块的输入端连接，用于驱动所述驱动电路进行工作；所述驱动电路模块的输出端与所述开关模块的控制端连接，用于控制所述开关模块进行导通或关断；所述开关模块的输入端与所述火线连接，所述开关模块的输出端与所述负载连接，用于控制所述负载的工作电压；所述开关电源模块的输出端通过所述公共线与所述火线或者零线连接。通过公共线将所述火线或者零线与开关电源模块的输出端通过公共线相连，将所述火线或者零线的电位偏置为开关电源模块的输出端输出的电位，开关电源模块的输出端接入所述微控制器的输入端，则所述负载所在电路的电压相对于微控制所在电路而言为低压，使得所述负载所在电路的电压即使倒灌至所述微控制，也不会对所述微控制造成损伤，因此不需要使用隔离元件进行隔离保护，从而降低了所述电路的成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种基于开关电源的控制电路的原理结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种基于开关电源的控制电路的原理结构示意图。

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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。再者，本实用新型所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

在实现产品智能化控制时，利用利用开关电源控制开关元器件的导通或者关断实现对负载回路的控制是常见的一个设计环节。比如，目前许多家电控制板通常是利用可控硅的通断来实现对负载的控制，并将所述开关元器件的控制端接入MCU(微控制器)，并接入开关电源输出的低压直流电，实现对所述开关元器件进行驱动，从而实现控制负载回路的工作状态。同时，还在所述MCU与开关元器件之间通常设置隔离元器件，通过隔离元器件将MCU与用电回路作电气上的隔离，以防止在开关元器件故障或者被击穿时，负载回路高压倒灌至MCU，从而造成MCU的损坏。

但是，隔离元件在使得MCU避免被击穿的好处之时，也带来一定的缺点，例如，隔离元件的成本较高、电能转换效率较差、产品的体积较大以及设计的复杂程度较高。

基于此，本实用新型提供了一种基于开关电源的控制电路，旨在解决传统基于开关电源的控制电路需要隔离元件而造成成本较高、电能转换效率较差、产品的体积较大以及设计的复杂程度较高等问题。

本实施例提供的基于开关电源的控制电路，包括开关电源模块、微控制器、驱动电路模块、开关模块以及公共线；所述开关电源模块的输入端接入火线与零线，所述开关电源模块的输出端与所述微控制器的输入端连接，用于输出直流电；所述微控制器的第一输出端与所述驱动电路模块的输入端连接，用于驱动所述驱动电路进行工作；所述驱动电路模块的输出端与所述开关模块的控制端连接，用于控制所述开关模块进行导通或关断；所述开关模块的输入端与所述火线连接，所述开关模块的输出端与所述负载连接，用于控制所述负载的工作电压；所述开关电源模块的输出端通过所述公共线与所述火线或者零线连接。通过公共线将所述火线或者零线与开关电源模块的输出端通过公共线相连，将所述火线或者零线的电位偏置为开关电源模块的输出端输出的电位，开关电源模块的输出端接入所述微控制器的输入端，则所述负载所在电路的电压相对于微控制所在电路而言为低压，使得所述负载所在电路的电压即使倒灌至所述微控制，也不会对所述微控制造成损伤，因此不需要使用隔离元件进行隔离保护，从而降低了所述电路的成本。

具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

附图1是本实用新型提供了一种基于开关电源的控制电路的结构示意图。其中，所述控制电路包括：开关电源模块10、微控制器20、驱动电路模块30、开关模块40以及公共线60；

所述开关电源模块10，输入端接入火线L与零线N，输出端与所述微控制器20的输入端连接，用于输出直流电；

具体地，所述开关电源模块10包括与所述火线L与零线N连接的第一输入电路与第二输入电路，且所述第一电路与第二电路是通过开关电源变压器进行电能传输的，也即是说，因所述开关电源变压器是通过磁场耦合进行电能传输，则第一电路与第二电路之间是不形成电路回路的，即所述第一电路与第二电路之间是绝缘的。并且，所述第一电路接入的是市电，所述第二电路输出的是直流电。通常所述第一电路通常包括对所述交流电进行电信号处理的整流电路与滤波电路，例如，整流电路可为桥式整流电路，将所述交流电处理成单向脉冲性直流电。所述第二电路中的整流通常可为二极管进行简单的整流处理。

所述微控制器20，第一输出端与所述驱动电路模块30的输入端连接，用于驱动所述驱动电30路进行工作；

具体地，所述微控制器20接在所述开关模块40的输出端，接入所述开关模块40输出的直流电，所述微控制根据所述开关模块40输出的交流电，输出驱动电路模块30能够工作的驱动信号，所述驱动信号能够驱动所述驱动电路工作为准，具体可依据驱动电路模块30的具体电路设置而对微控制器20的参数进行设置。

所述驱动电路模块30，输出端与所述开关模块40的控制端连接，用于控制所述开关模块40进行导通或关断；

具体地，所述驱动电路模块30根据所述微控制器20发送的驱动信号，驱动所述开关模块40的导通与关断。所述驱动电路模块30可为三极管驱动电路；所述驱动电路模块30的输出端直接接入所述开关模块 40的控制端，无需隔离元件。

所述开关模块40，输入端与所述火线连接，输出端与所述负载50 的输入端连接，用于控制所述负载50的工作电压；

可选地，所述开关模块40可为双向导电性的开关管。

所述负载50，输出端与所述零线N连接，用于根据工作电压进行工作；

所述开关电源模块10的输出端通过所述公共线60与所述火线L或者零线N连接。

具体地，所述开关电源模块10的输出端连接所述公共线60的一端，所述火线L或者零线N连接所述公共线60的另一端，能够将所述火线L 或者零线N的电位偏置为开关电源模块10的输出端输出的电位，而当所述火线L或者零线N的电位与所述电源输出端输出的电位为同一公共参考点时，且同一公共参考点的电位为适应所述微控制器20的电位，因此，即使所述开关模块40中的出现击穿，将所述电压倒灌至所述微控制器20，也不会出现所述微控制器20的损坏。

本实施例提供的基于开关电源的控制电路，包括开关电源模块、微控制器、驱动电路模块、开关模块以及公共线；所述开关电源模块，输入端接入火线与零线，输出端与所述微控制器的输入端连接，用于输出直流电；所述微控制器的第一输出端与所述驱动电路模块的输入端连接，用于驱动所述驱动电路进行工作；所述驱动电路模块的输出端与所述开关模块的控制端连接，用于控制所述开关模块进行导通或关断；所述开关模块的输入端与所述火线连接，所述开关模块的输出端与所述负载连接，用于控制所述负载的工作电压；所述开关电源模块的输出端通过所述公共线与所述火线或者零线连接。通过公共线将所述火线或者零线与开关电源模块的输出端通过公共线相连，将所述火线或者零线的电位偏置为开关电源模块的输出端输出的电位，开关电源模块的输出端接入所述微控制器的输入端，则所述负载所在电路的电压相对于微控制所在电路而言为低压，使得所述负载所在电路的电压即使倒灌至所述微控制，也不会对所述微控制造成损伤，因此不需要使用隔离元件进行隔离保护，从而降低了所述电路的成本。

附图2是本实用新型提供了另一种基于开关电源的控制电路的结构示意图。

以附图2所示的以公共线60接入火线为例进行说明。

具体地，所述开关模块40包括可控硅T，所述可控硅T的一端接入所述火线L，所述可控硅的另一端与所述负载50的输入端连接，所述可控硅的控制端与所述驱动电路模块30的输出端连接。

其中，所述开关模块40包括可控硅T时，所述可控硅T具备双向导电性，且接入的是交流电，可在每个半波出发导通后将触发洗好去掉，负载在此半波剩余时间内仍保持导通，直到小于维持电流或电流换向位置。

具体地，所述驱动电路模块30包括：第一电阻R1以及第一三极管 Q1；

所述第一电阻R1的一端与所述可控硅T的控制端连接，所述第一电阻R1另一端与所述第一三极管Q1的发射极连接；所述第一三极管Q1 的基极与所述微控制器20的第一输出端连接，所述第一三极管Q1集电极接入地线GND。

其中，当所述微控制器20输出的电压信号能够使得所述第一三极管Q1导通时，所述交流电流经所述第一电阻R1与地线GND，从而驱动所述可控硅T的导通。所述火线L或者零线N与所述开关电源模块 10的输出端连接，使得所述火线L或者零线N的最高电位与所述地线 GND的电位的电势差为开关电源模块的输出电势差，因此，所述第一三极管Q1能够正常工作。

具体地，所述开关电源模块10包括：第一整流滤波电路11、开关电源IC单元14、谐振单元12以及第二整流滤波电路13；

第一整流滤波电路11，接入火线L与零线N，用于对所述火线L与所述零线N中的交流电进行整流与流滤波；

开关电源IC单元14，与所述第一整流滤波电路11连接，用于调整开关电源模块的输出电压或输出电流的稳定性；

谐振单元12，与所述开关电源IC单元连接，用于实现第一整流滤波电路与第二整流滤波电路的功率传输以及绝缘隔离作用；

第二整流滤波电路13，与所述微控制器20连接，用于将所述谐振单元12输出的电压进行整流与流滤波。

具体地，所述开关电源模块由所述第一整流滤波电路11与所述第二整流滤波电路13通过谐振单元12进行电能的转换，并通过所述开关电源IC单元14调整工作电压或电流的稳定性，也即所述第一整流滤波电路11与所述第二整流滤波电路13被所述谐振单元12绝缘，无法形成同一个回路，其能量的转换是通过所述谐振单元12形成的磁场而进行转换的。

具体地，所述第一整流电路包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4以及第一电容C1；

所述第一二极管D1的输入端与所述火线连接，所述第一二极管D1 的输出端与所述第一电容C1的一端连接；所述第二二极管D2的输入端与所述第三二极管D3的输出端连接，所述第二二极管D2的输出端与所述第一二极管D1的输出端连接；所述第三二极管D3的输入端与所述第四二极管D4的输入端连接，所述第三二极管D3的输出端与所述零线连接；所述第四二极管D4的输入端与所述第一电容C1的另一端连接，所述第四二极管D4输出端与所述第一二极管D1的输入端连接；所述第一电容C1的另一端与所述开关电源IC单元14的一端连接。

其中，所述第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二极管D4形成桥式整流电路，并将将所述火线L与零线N的交流电处理成单向脉冲性直流电，并通过所述第一电容C1进行滤波，从而使得所输出的电压能够被所述谐振单元12所使用。

具体地，所述谐振单元12包括第一绕组L1以及与所述第一绕组L1 电磁耦合的第二绕组L2；

所述第一绕组L1的一端与所述第一电容C1的一端连接，所述第一绕组L1的另一端与所述开关电源IC单元14的另一端连接；

所述第二绕组L2与所述第二整流滤波电路13连接。

其中，所述交流电经过所述第一整流滤波电驴11的整流滤波处理后，将输出的电压信号输入至第一绕组L1，所述第一绕组L1根据所述电压信号生成对应的磁场。同时，所述第二绕组L2与所述第一绕组L1 电磁耦合，生成对应的电压输出所述第二整流滤波电路13中。

具体地，所述开关电源IC单元的另一端接入保护地。

需要说明的是，所述保护地的与所述驱动电路30的接地线存在一定区别，所述接地线是指所述地线的电压为零，所述保护地线的电压可依据所在电路的电压而设置，换句话说，所述保护地线的电压可以不为零，也可以为负数，以能够实现保护所在电路的安全为准。例如，且所述火线L为12伏，所述保护地线可为小于-208V的电压，以保证所在电路的安全性。

具体地，所述第二整流滤波电路13包括第五二极管D2与第二电容 C2；

所述第五二极管D2的输入端与所述第二绕组L2的一端连接，所述第五二极管D2的输出端与所述第二电容D2的一端连接；

所述第二电容D2的一端接入所述微控制器20的输入端，所述第二电容D2的另一端接入地线GND。

具体地，所述微控制器20包括第二输出端，所述第二输出端接入地线GND。

其中，所述第二整流滤波电路13与所述微控制器20均接入所述地线GND的，所述第一整流滤波电路111是接入保护地，且所述公共线60 将接入所述第一整流滤波电路11的火线L或者零线N与所述第二整流滤波电路13的输出端连接而使得所述第一整流滤波电路11的火线L或者零线N与所述第二整流滤波电路13的输出端为同一电位，也即说明，即使火线L或者零线N的电位与所述第二整流滤波电路13与所述微控制器20所在电路的地线所成的电势差为低压，从而可以不使用所述隔离元件进行隔离处理。

具体地，所述基于开关电源的控制电路还包括第二电阻R2；

所述第二电阻R2的一端与所述火线L连接，所述第二电阻R2的另一端与所述开关模块40的输入端连接。

其中，所述第二电阻R2为限流电阻，对所述负载回路起限流作用。

另外，所述公共线60接入零线时，将所述地线与所述保护地线进行相对应的修改。

本实施例提供的基于开关电源的控制电路，包括开关电源模块、微控制器、驱动电路模块、开关模块以及公共线；所述开关电源模块的输入端接入火线与零线，所述开关电源模块的输出端与所述微控制器的输入端连接，用于输出直流电；所述微控制器的第一输出端与所述驱动电路模块的输入端连接，用于驱动所述驱动电路进行工作；所述驱动电路模块的输出端与所述开关模块的控制端连接，用于控制所述开关模块进行导通或关断；所述开关模块的输入端与所述火线连接，所述开关模块的输出端与所述负载连接，用于控制所述负载的工作电压；所述开关电源模块的输出端通过所述公共线与所述火线或者零线连接。通过公共线将所述火线或者零线与开关电源模块的输出端通过公共线相连，将所述火线或者零线的电位偏置为开关电源模块的输出端输出的电位，开关电源模块的输出端接入所述微控制器的输入端，则所述负载所在电路的电压相对于微控制所在电路而言为低压，使得所述负载所在电路的电压即使倒灌至所述微控制，也不会对所述微控制造成损伤，因此不需要使用隔离元件进行隔离保护，从而降低了所述电路的成本。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

Claims (10)

1.一种基于开关电源的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：开关电源模块、微控制器、驱动电路模块、开关模块以及公共线；

所述开关电源模块的输入端接入火线与零线，所述开关电源模块的输出端与所述微控制器的输入端连接，用于输出直流电；

所述微控制器的第一输出端与所述驱动电路模块的输入端连接，用于驱动所述驱动电路进行工作；

所述驱动电路模块的输出端与所述开关模块的控制端连接，用于控制所述开关模块进行导通或关断；

所述开关模块的输入端与所述火线连接，所述开关模块的输出端与负载连接，用于控制所述负载的工作电压；

所述开关电源模块的输出端通过所述公共线与所述火线或者零线连接。

2.根据权利要求1所述的基于开关电源的控制电路，其特征在于：

所述开关模块包括可控硅，所述可控硅的一端接入所述火线，所述可控硅的另一端与所述负载的输入端连接，所述可控硅的控制端与所述驱动电路模块的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的基于开关电源的控制电路，其特征在于：所述驱动电路模块包括：第一电阻以及第一三极管；

所述第一电阻的一端与所述可控硅的控制端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一三极管的发射极连接；所述第一三极管的基极与所述微控制器的第一输出端连接，所述第一三极管的集电极接入地线。

4.根据权利要求1所述的基于开关电源的控制电路，其特征在于：所述开关电源模块包括：第一整流滤波电路、开关电源IC单元、谐振单元以及第二整流滤波电路；

第一整流滤波电路，接入火线与零线，用于对所述火线与所述零线中的交流电进行整流与流滤波；

开关电源IC单元，与所述第一整流滤波电路连接，用于调整开关电源模块的输出电压或输出电流的稳定性；

谐振单元，与所述开关电源IC单元连接，用于实现所述第一整流滤波电路与第二整流滤波电路的功率传输以及绝缘隔离作用；

第二整流滤波电路，与所述微控制器连接，用于将所述谐振单元输出的电压进行整流与流滤波。

5.根据权利要求4所述的基于开关电源的控制电路，其特征在于：所述第一整流电路包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及第一电容；

所述第一二极管的输入端与所述火线连接，所述第一二极管的输出端与所述第一电容的一端连接；所述第二二极管的输入端与所述第三二极管的输出端连接，所述第二二极管的输出端与所述第一二极管的输出端连接；所述第三二极管的输入端与所述第四二极管的输入端连接，所述第三二极管输出端与所述零线连接；所述第四二极管的输入端与所述第一电容的另一端连接，所述第四二极管的输出端与所述第一二极管的输入端连接；所述第一电容的另一端与所述开关电源IC单元的一端连接。

6.根据权利要求5所述的基于开关电源的控制电路，其特征在于：所述谐振单元包括第一绕组以及与所述第一绕组电磁耦合的第二绕组；

所述第一绕组的一端与所述第一电容的一端连接，所述第一绕组的另一端与所述开关电源IC单元的另一端连接；

所述第二绕组与所述第二整流滤波电路连接。

7.根据权利要求6所述的基于开关电源的控制电路，其特征在于：所述开关电源IC单元的另一端接入保护地。

8.根据权利要求7所述的基于开关电源的控制电路，其特征在于：所述第二整流滤波电路包括第五二极管与第二电容；

所述第五二极管的输入端与所述第二绕组的一端连接，所述第五二极管的输出端与所述第二电容的一端连接；

所述第二电容的一端接入所述微控制器的输入端，所述第二电容的另一端接入地线。

9.根据权利要求8所述的基于开关电源的控制电路，其特征在于：所述微控制器包括第二输出端，所述第二输出端接入地线。

10.根据权利要求1-9任一项所述的基于开关电源的控制电路，其特征在于：所述基于开关电源的控制电路还包括第二电阻；

所述第二电阻的一端与所述火线连接，所述第二电阻的另一端与所述开关模块的输入端连接。