CN209593275U - 一种离线开关电源的启动电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离线开关电源的启动电路及开关电源。启动电路包括高阻值启动电阻、启动电容、比较电路、第一场效应管和回馈电路。开关电源包括上述启动电路和控制芯片、第二场效应管、第三场效应管、变压器。本实用新型通过将高阻值启动电阻的第一端用于连接高压电源，利用高阻值电阻对启动电流进行限流，并向启动电容充电。启动电容的正极与比较电路的第一输入端连接进行放电，比较电路的输出端与第一场效应管的栅极连接，回馈电路与第一场效应管的漏极连接，防止临界点抖动。克服了现有技术中存在的大功率调整管才能启动电路带来的成本高、能耗高的技术问题，从而实现了一种成本低、能耗小的离线开关电源的启动电路。

Description

一种离线开关电源的启动电路及开关电源

技术领域

本实用新型涉及电路领域，尤其是涉及一种离线开关电源的启动电路及开关电源。

背景技术

现有技术中，对于一些型号比较旧的高频控制芯片(例如SG3525、TL494)来说，如果需要将其用于离线开关电源，那么启动电路是个无法忽略的部分。如图1所示，市电经整流滤波后得到高压直流HV，220V交流输入对应的HV值是约310V，而控制芯片的VCC典型电压为12V，工作电流在10～30mA之间。传统的方式是通过框中R1、Q3、D5、D3组成的线性稳压电路，直接从HV降压到12V，待控制芯片工作后，开关管Q1和Q2被控制芯片交替驱动导通(占空比各最大50％)，主变压器的主绕组N1得到高频电压，辅助绕组N2感应出比例电压经D4和C3整流滤波得到芯片的正常工作电压。只要N2的绕组设计得当，N2的感应电压一直高于线性稳压电路的输出，那么调整管Q3就处于截止状态，电源启动完毕。因为HV与VCC之间存在比较高的压差，为了应对可能发生的故障，比如电源启动不成功，线性稳压电路一直工作，热量不可忽视，因此调整管Q3必须使用能承受大功率的器件，必要时候还需要增加散热器，导致成本和器件体积增加。如果为了减少成本，若选择使用小功率器件，则会带来电路的不可靠性问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的是提供一种成本低、能耗小的离线开关电源的启动电路及开关电源。

本实用新型所采用的技术方案是：一种离线开关电源的启动电路，包括高阻值启动电阻、启动电容、比较电路、第一场效应管和回馈电路，所述比较电路包括第一输入端、第二输入端和输出端；

所述高阻值启动电阻的第一端用于连接高压电源，所述高阻值启动电阻的第二端分别与所述启动电容的正极、所述比较电路的第一输入端连接；

所述启动电容的负极接地；

所述比较电路的第一输入端与所述第一场效应管的源极连接，所述比较电路的第二输入端接地，所述比较电路的输出端与所述第一场效应管的栅极连接；

所述第一场效应管的漏极与所述回馈电路的输入端连接，所述回馈电路的输出端与所述比较电路的第一输入端连接。

优选地，所述比较电路包括第一电阻、第二电阻和基准放大芯片；

所述第一电阻的第一端与所述高阻值启动电阻的第二端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述基准放大芯片的第一输入端连接；

所述第二电阻的第二端接地；

所述基准放大芯片的第二输入端接地，所述基准放大芯片的输出端与所述第一场效应管的栅极连接；

所述基准放大芯片用于将所述启动电容的放电电压与预设的基准电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号，控制所述第一场效应管导通/截止。

优选地，所述回馈电路包括第三电阻和第一二极管；

所述第三电阻的第一端与所述第一场效应管的漏极连接，所述第三电阻的第二端与所述第一二极管的正极连接；

所述第一二极管的负极与所述第一电阻的第二端连接。

优选地，还包括第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述第一场效应管的源极连接，所述第四电阻的第二端与所述第一场效应管的栅极连接。

优选地，所述基准放大芯片的型号为TL432。

一种开关电源，包括上述的一种离线开关电源的启动电路和控制芯片、第二场效应管、第三场效应管、变压器；

所述控制芯片的输入端与所述第一场效应管的漏极连接，所述控制芯片的输出端分别与所述第二场效应管的栅极和第三场效应管的栅极连接；

所述第二场效应管的源极接地，所述第二场效应管的漏极与所述第三场效应管的源极连接；

所述第三场效应管的漏极与变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与所述高阻值启动电阻的第二端连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过设置高阻值启动电阻、启动电容、比较电路、第一场效应管和回馈电路，将高阻值启动电阻的第一端用于连接高压电源，利用高阻值电阻对启动电流进行限流，并向启动电容充电。启动电容的正极与比较电路的第一输入端连接进行放电，比较电路的输出端与第一场效应管的栅极连接，回馈电路与第一场效应管的漏极连接，防止临界点抖动。克服了现有技术中存在的大功率调整管才能启动电路带来的成本高、能耗高的技术问题，从而实现了一种成本低、能耗小的离线开关电源的启动电路。

附图说明

图1是现有技术中离线开关电源的启动电路示意图；

图2是本实用新型中一种离线开关电源的启动电路的一具体实施例的结构示意图；

图3是本实用新型中一种离线开关电源的启动电路的另一具体实施例的电路示意图；

图4是本实用新型中基准放大芯片的一具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型提供了一种离线开关电源的启动电路。如图2所示，该启动电路包括高阻值启动电阻、启动电容、比较电路、第一场效应管和回馈电路。

其中，比较电路包括第一输入端、第二输入端和输出端。

高阻值启动电阻的第一端用于连接高压电源，高阻值启动电阻的第二端分别与启动电容的正极、比较电路的第一输入端连接。

启动电容的负极接地。

比较电路的第一输入端与第一场效应管的源极连接，比较电路的第二输入端接地，比较电路的输出端与第一场效应管的栅极连接。

第一场效应管的漏极与回馈电路的输入端连接，回馈电路的输出端与比较电路的第一输入端连接。

本实施例中，利用高阻值启动电阻对启动电流进行限流，一般限制在1～2mA。高阻值启动电阻的阻值范围为100K～300K之间。

本实施例中，第一场效应管为NMOS管。

如图3所示，是本实用新型中一种离线开关电源的启动电路的另一具体实施例的电路示意图。其中，R1为高阻值启动电阻，C4为启动电容，Q4为第一场效应管。

本实施例中，比较电路包括第一电阻R3、第二电阻R5和基准放大芯片U1。

第一电阻R3的第一端与高阻值启动电阻R1的第二端连接，第一电阻R3的第二端与第二电阻R5的第一端连接，第一电阻R3的第二端与基准放大芯片U1的第一输入端连接。

第二电阻R5的第二端接地。

基准放大芯片U1的第二输入端接地，基准放大芯片U1的输出端与第一场效应管Q4的栅极连接。

基准放大芯片U1用于将启动电容C4的放电电压与预设的基准电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号，控制第一场效应管Q4导通/截止。

本实施例中，基准放大芯片U1的型号为TL432或者其他同类型的芯片。如图4所示，基准放大芯片U1的工作原理为：A脚为芯片的参考点，当R-A脚之间的电压达到芯片内部的基准电压值(1.25V)之前，K-A之间为高电位，流过K-A的电流为100uA左右；当R-A脚之间的电压达到芯片内部的基准电压值(1.25V)之后，此时芯片内部的三极管被驱动，K-A之间为低电位，第一场效应管Q4导通。基准放大芯片U1可以理解为一个自带基准电压的三端电压比较器，其中，R端为基准放大芯片U1的第一输入端，A端为基准放大芯片U1的第二输入端，K端为基准放大芯片U1的输出端。

本实施例中，回馈电路包括第三电阻R2和第一二极管D5。

如图3所示，第三电阻R2的第一端与第一场效应管Q4的漏极连接，第三电阻R2的第二端与第一二极管D5的正极连接。第一二极管D5的负极与第一电阻R3的第二端连接。

本实施例中，启动电路还包括第四电阻R4。第四电阻R4的第一端与第一场效应管Q4的源极连接，第四电阻R4的第二端与第一场效应管Q4的栅极连接。第四电阻R4连接在第一场效应管Q4的源极与漏极之间，可以防止静电击穿第一场效应管Q4。

本实用新型还提供了一种开关电源，如图3所示，包括上述的启动电路和控制芯片、第二场效应管Q2、第三场效应管Q1、变压器T1。

控制芯片的输入端与第一场效应管Q4的漏极连接，控制芯片的输出端分别与第二场效应管Q2的栅极和第三场效应管Q1的栅极连接。

第二场效应管Q2的源极接地，第二场效应管Q2的漏极与第三场效应管Q1的源极连接。

第三场效应管Q1的漏极与变压器T1的输入端连接，变压器T1的输出端与高阻值启动电阻R1的第二端连接。

本实施例中，第三场效应管Q1与变压器T1之间还连接有电容C1，电容C1的负极与地之间还连接有电容C2。

具体工作原理如下：

开关电源上电后，高电压HV接入，高阻值启动电阻R1限流，只提供微弱的启动电流(一般在1～2mA)，对启动电容C4进行充电。当启动电容C4的电压充至启动值(R3/R5+1)*1.25后，基准放大芯片U1的R-A脚之间达到基准电压值，K脚电位变低，第一场效应管Q4导通。第三电阻R2和第一二极管D5提供回差值，使得电路的启动值变为(((R3*R2/(R3+R2))/R5)+1)*1.25，防止临界点抖动。启动电容C4存储的电压通过第一场效应管Q4提供给控制芯片对其供电。控制芯片开始工作后，第二场效应管Q2和第三场效应管Q1受控制芯片交替驱动导通(占空比各50％)，变压器T1的主绕组N1得到高频电压，辅助绕组N2感应出的比例电压经过第二二极管D4和启动电容C4整流滤波后，提供给控制芯片正常的工作电压。变压器T1的N3绕组和N4绕组感应出的电压作为开关电源的输出端，向后续设备提供电源。

只要辅助绕组N2的设计得当，辅助绕组N2的感应电压就可以一直高于启动回差值(R3+R2))/R5)+1)*1.25，感应电压就可以一直通过启动电路提供给控制芯片，开关电源启动完成。

本实用新型的开关电源启动电路，虽然高压HV至Vcc具有很高的电压差，但是由于设置了高阻值启动电阻，使得启动电流很小，功耗低。而且，不需要大功率管，成本低。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种离线开关电源的启动电路，其特征在于，包括高阻值启动电阻、启动电容、比较电路、第一场效应管和回馈电路，所述比较电路包括第一输入端、第二输入端和输出端；

所述高阻值启动电阻的第一端用于连接高压电源，所述高阻值启动电阻的第二端分别与所述启动电容的正极、所述比较电路的第一输入端连接；

所述启动电容的负极接地；

所述比较电路的第一输入端与所述第一场效应管的源极连接，所述比较电路的第二输入端接地，所述比较电路的输出端与所述第一场效应管的栅极连接；

所述第一场效应管的漏极与所述回馈电路的输入端连接，所述回馈电路的输出端与所述比较电路的第一输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种离线开关电源的启动电路，其特征在于，所述比较电路包括第一电阻、第二电阻和基准放大芯片；

所述第一电阻的第一端与所述高阻值启动电阻的第二端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述基准放大芯片的第一输入端连接；

所述第二电阻的第二端接地；

所述基准放大芯片的第二输入端接地，所述基准放大芯片的输出端与所述第一场效应管的栅极连接；

所述基准放大芯片用于将所述启动电容的放电电压与预设的基准电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号，控制所述第一场效应管导通/截止。

3.根据权利要求2所述的一种离线开关电源的启动电路，其特征在于，所述回馈电路包括第三电阻和第一二极管；

所述第三电阻的第一端与所述第一场效应管的漏极连接，所述第三电阻的第二端与所述第一二极管的正极连接；

所述第一二极管的负极与所述第一电阻的第二端连接。

4.根据权利要求1所述的一种离线开关电源的启动电路，其特征在于，还包括第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述第一场效应管的源极连接，所述第四电阻的第二端与所述第一场效应管的栅极连接。

5.根据权利要求2所述的一种离线开关电源的启动电路，其特征在于，所述基准放大芯片的型号为TL432。

6.一种开关电源，其特征在于，包括控制芯片、第二场效应管、第三场效应管、变压器和如权利要求1-5任一项所述的一种离线开关电源的启动电路；

所述控制芯片的输入端与所述第一场效应管的漏极连接，所述控制芯片的输出端分别与所述第二场效应管的栅极和第三场效应管的栅极连接；

所述第二场效应管的源极接地，所述第二场效应管的漏极与所述第三场效应管的源极连接；

所述第三场效应管的漏极与变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与所述高阻值启动电阻的第二端连接。