CN212695914U - 开关电源及电器设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种开关电源及电器设备。其中，开关电源，包括：电源电路，所述电源电路包括变压器、电源芯片、分别与变压器的初级线圈和第一次级线圈相连的交流输入端和直流输出端，电源芯片用于控制交流输入端的通断；升压电路，升压电路设置在电源芯片和变压器的第二次级线圈之间，升压电路包括储能电路和与储能电路相连的控制电路，储能电路在电源芯片的供电电压下降时，通过控制电路放电以维持电源芯片的供电电压。本实用新型的开关电源，可以在电源芯片的供电电压较低时，提升电源芯片的供电电压，将电源芯片的供电电压稳定在一个较为合理的范围内，进而，可以保证电源芯片的正常工作，提升了开关电源的稳定性和可靠性。

Description

开关电源及电器设备

技术领域

本实用新型涉及电器技术领域，尤其涉及开关电源及电器设备。

背景技术

目前，通常的家用类电器用的开关电源如图5所示，一般来说，开关电源的输出电压相对不会太低，如果输出电压较低(例如：输出1V以下的电压)，则可能会导致变压器给电源芯片供电的次级线圈的电压同样较低，即：提供给电源芯片工作的工作电压较低，此时，电源芯片可能无法正常工作，进而，影响开关电源的稳定性和可靠性。

发明内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种开关电源。该开关电源具有较高的稳定性和可靠性。

本实用新型的另一个目的在于提出一种电器设备。

为了实现上述目的，本实用新型的第一方面公开了一种开关电源，包括：电源电路，所述电源电路包括变压器、电源芯片、分别与所述变压器的初级线圈和第一次级线圈相连的交流输入端和直流输出端，所述电源芯片用于控制所述交流输入端的通断；

升压电路，所述升压电路设置在所述电源芯片和所述变压器的第二次级线圈之间，所述升压电路包括储能电路和与所述储能电路相连的控制电路，所述储能电路在所述电源芯片的供电电压下降时，通过所述控制电路放电以维持所述电源芯片的供电电压。

进一步地，所述控制电路包括：

三极管；

第一二极管至第四二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二次级线圈的一端相连且阴极通过第一电阻与所述电源芯片相连，第二二极管的阳极接地且阴极与三极管的集电极相连，第三二极管的阳极与所述三极管的发射极相连且阴极与所述电源芯片相连，所述第四二极管的阳极接地且阴极与所述三极管的基极相连。

进一步地，所述第四二极管为瞬态抑制二极管。

进一步地，所述储能电路包括第一电解电容，所述第一电解电容的正极通过第二电阻与所述三极管的基极相连，所述第一电解电容的负极与所述第二次级线圈的一端相连。

进一步地，还包括：电流采样电路，所述电流采样电路分别与所述直流输出端和所述电源芯片相连，用于采集所述直流输出端的输出电流，所述电源芯片根据所述电流采样电路的反馈对所述直流输出端的输出电流进行监控。

进一步地，所述电流采样电路包括：

串联在所述直流输出端的采样电阻；

比较电路，所述比较电路的第一输入端与所述采样电阻相连且第二输入端接预设的参考值，所述比较电路的输出端与所述电源芯片相连。

进一步地，所述升压电路还包括：

滤波电路，所述滤波电路设置在所述控制电路和所述电源芯片之间。

进一步地，所述滤波电路包括：

第一电容，所述第一电容的一端与所述电源芯片相连且另一端接地；

第二电解电容，所述第二电解电容与所述第一电容并联。

本实用新型的第二方面公开了一种电器设备，包括：根据上述的第一方面所述的开关电源。

进一步地，所述电器设备为冰箱。

本实用新型的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本实用新型的开关电源及电器设备，通过升压电路，可以在电源芯片的供电电压较低时，提升电源芯片的供电电压，将电源芯片的供电电压稳定在一个较为合理的范围内，进而，可以保证电源芯片的正常工作，提升了开关电源的稳定性和可靠性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型一个实施例的开关电源的结构框图；

图2是根据本实用新型一个实施例的开关电源的电路图；

图3是根据本实用新型一个实施例的开关电源中升压电路的结构框图；

图4是根据本实用新型一个实施例的开关电源的升压电路的电路图；

图5是现有技术中一种开关电源的电路图。

附图标记：

110：电源电路；120：升压电路；

111：变压器；112：电源芯片；113：交流输入端；114：直流输出端；

121：储能电路；122：控制电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例是用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以下结合附图描述根据本实用新型实施例的开关电源及电器设备。

图1是根据本实用新型一个实施例的开关电源的结构框图。如图1所示，并结合图2，根据本实用新型一个实施例的开关电源，包括：电源电路110和升压电路120。

其中，电源电路110包括变压器111、电源芯片112、分别与变压器111的初级线圈(如图2的变压器中左上方的线圈)和第一次级线圈(如图2的变压器中右上方的线圈)相连的交流输入端113和直流输出端114，即：变压器111的初级线圈与交流输入端113相连，变压器111的第一次级线圈与直流输出端114相连，电源芯片112用于控制交流输入端113的通断。升压电路120设置在电源芯片112和变压器111的第二次级线圈之间。如图3所示，升压电路120包括储能电路121和与储能电路121相连的控制电路122，储能电路121在电源芯片112的供电电压下降时，通过控制电路122放电以维持电源芯片112的供电电压。

如图2所示，交流输入端113包括连接交流电的交流接线端(即：AC输入)、电源滤波电路和整流滤波电路，其中，电源滤波电路对交流接线端接入的交流电进行滤波，整流滤波电路对交流电进行整流。交流接线端通过电源滤波电路和整流滤波电路后与变压器111的初级线圈形成回路。当然，变压器111的初级线圈的两端通常可并联一个反压抑制电路。

直流输出端114输出经变压器111变压后供给使用该开关电源供电的直流电V0。其中，变压器111的第一次级线圈的两端通常可并联电解电容。

电源芯片112通常升压电路120与变压器111的第二次级线圈(如图2的变压器中左下方的线圈)相连。变压器111的第二次级线圈的电能通过升压电路120后，为电源芯片112提供工作电压。

如图2所示，电源电路110还可包括电压采集电路115，电压采集电路115包括三端稳压管、比较器(如图2中两个比较器中上方的比较器)和隔离光耦等部件，其中，电压采集电路115通过在电阻R3和电阻R4之间的电压采集点输入的电压反馈给电源芯片112，以便电源芯片112根据该电压控制交流输入端113的通断。如图2所示，交流输入端113上设有控制开关，电源芯片112通过向控制开关发送PWM控制信号(即：PWM控制)，控制开关依据该PWM控制信号进行通断状态的切换，从而输入的交流电通过变压器后，改变了直流输出端114的直流电的电压。

以上是对电源电路110及其工作原理的描述，下面详细描述升压电路120的结构和工作原理。

如图4所示，在一个具体示例中，升压电路120的控制电路122包括：三极管Q1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4等。其中，第一二极管D1的阳极与第二次级线圈的一端(如图4中变压器111的第二次级线圈的上端)相连且阴极通过第一电阻R1与电源芯片112相连，第二二极管D2的阳极接地且阴极与三极管Q1的集电极相连，第三二极管D3的阳极与三极管Q1的发射极相连且阴极与电源芯片112相连，第四二极管D4的阳极接地且阴极与三极管Q1的基极相连。在该示例中，第四二极管D4为瞬态抑制二极管。

结合图4所示，储能电路121包括第一电解电容EC1，第一电解电容EC1的正极通过第二电阻R2与三极管Q1的基极相连，第一电解电容EC1的负极与第二次级线圈的一端相连。

在本实用新型的一个实施例中，升压电路120还包括：滤波电路，滤波电路设置在控制电路122和电源芯片112之间。如图4所示，滤波电路包括：第一电容C1和第二电解电容EC2，其中，第一电容C1的一端与电源芯片112相连且另一端接地；第二电解电容EC2与第一电容C1并联。

结合图2和图4，当开关电源的直流输出端114输出的电压较低时，通过升压电路120可以保证供给电源芯片112的电压。具体来说，当电源芯片112控制变压器111的初级线圈的开关管导通时(即：控制交流输入端113导通)，变压器111的第一次级线圈的电压下正上负，电压例如为V1，对第一电解电容EC1进行充电，多次充电以后，第一电解电容EC1两端的电压接近V1。当电源芯片112控制变压器111的初级线圈的开关管关断时，变压器111的第一次级线圈的电压下负上正，电压例如为V2，受限于第一次级线圈的输出电压，V2很小，由于第一电解电容EC1两端的电压不会突变，第一电解电容EC1两端的电压与V1+V2接近，即第一电解电容EC1的正极对地电压为V1+V2，如果第二电解电容EC2电压降低，则三极管Q1导通，对第二电解电容EC2充电，保证了第二电解电容EC2两端的电压，即保持了电源芯片112的供电电压不会下降或者下降较少，因此，即使在开关电源的输出的电压较低时，也可以保证电源芯片112的正常工作，从而提升开关电源的稳定性和可靠性。

在以上描述中，第四二极管D4起到防止电压损坏器件，有效保护了升压电路120。

根据本实用新型实施例的开关电源，通过升压电路，可以在电源芯片的供电电压较低时，提升电源芯片的供电电压，将电源芯片的供电电压稳定在一个较为合理的范围内，进而，可以保证电源芯片的正常工作，提升了开关电源的稳定性和可靠性。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，开关电源，还包括电流采样电路130，电流采样电路130分别与直流输出端114和电源芯片112相连，用于采集直流输出端114的输出电流，电源芯片112根据电流采样电路130的反馈对直流输出端114的输出电流进行监控。

结合图2所示，作为一个具体的示例，电流采样电路130包括：采样电阻R5和比较电路(如图2中两个比较器中下方的比较器)，其中，采样电阻R5串联在直流输出端114上，比较电路的第一输入端与采样电阻R5相连且第二输入端接预设的参考值(如图2中vref2)，比较电路的输出端与电源芯片112相连。在该示例中，预设的参考值可以依据升压电路120的需求预先设定。

通过设置电流采样电路130，可以保证低电平运行时，次级电流不会过大。对于一个可调压的开关电源，当电压较大时，电流增大，功率上升很快，但当电压较低时，电流要增大到很大值，才能够满足功率保护要求，然而，电流太大容易损坏器件。因此，本实用新型的实施例中通过增加电流采样电路130，当输出的电流增大，如增大到预设的参考值，此时，通过隔离光耦等将相应的信息反馈给电源芯片112。即：对输出的电流进行监控，可以避免电流过大损坏器件，提升了开关电源的安全性和可靠性。

进一步地，本实用新型的实施例公开了一种电器设备，包括：根据上述任意一个实施例所述的开关电源。其中，电器设备为但不限于冰箱。该电器设备中的开关电源，通过升压电路，可以在电源芯片的供电电压较低时，提升电源芯片的供电电压，将电源芯片的供电电压稳定在一个较为合理的范围内，进而，可以保证电源芯片的正常工作，提升了开关电源的稳定性和可靠性，从而，保证电器设备安全可靠地运行。

另外，根据本实用新型实施例的电器设备的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，此处不做赘述。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各个实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的各实施例的技术方案的精神和范围。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种开关电源，其特征在于，包括：

电源电路，所述电源电路包括变压器、电源芯片、分别与所述变压器的初级线圈和第一次级线圈相连的交流输入端和直流输出端，所述电源芯片用于控制所述交流输入端的通断；

升压电路，所述升压电路设置在所述电源芯片和所述变压器的第二次级线圈之间，所述升压电路包括储能电路和与所述储能电路相连的控制电路，所述储能电路在所述电源芯片的供电电压下降时，通过所述控制电路放电以维持所述电源芯片的供电电压。

2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路包括：

三极管；

第一二极管至第四二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二次级线圈的一端相连且阴极通过第一电阻与所述电源芯片相连，第二二极管的阳极接地且阴极与三极管的集电极相连，第三二极管的阳极与所述三极管的发射极相连且阴极与所述电源芯片相连，所述第四二极管的阳极接地且阴极与所述三极管的基极相连。

3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述第四二极管为瞬态抑制二极管。

4.根据权利要求2或3所述的开关电源，其特征在于，所述储能电路包括第一电解电容，所述第一电解电容的正极通过第二电阻与所述三极管的基极相连，所述第一电解电容的负极与所述第二次级线圈的一端相连。

5.根据权利要求1或2所述的开关电源，其特征在于，还包括：电流采样电路，所述电流采样电路分别与所述直流输出端和所述电源芯片相连，用于采集所述直流输出端的输出电流，所述电源芯片根据所述电流采样电路的反馈对所述直流输出端的输出电流进行监控。

6.根据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述电流采样电路包括：

串联在所述直流输出端的采样电阻；

比较电路，所述比较电路的第一输入端与所述采样电阻相连且第二输入端接预设的参考值，所述比较电路的输出端与所述电源芯片相连。

7.根据权利要求1或2所述的开关电源，其特征在于，所述升压电路还包括：

滤波电路，所述滤波电路设置在所述控制电路和所述电源芯片之间。

8.根据权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述滤波电路包括：

第一电容，所述第一电容的一端与所述电源芯片相连且另一端接地；

第二电解电容，所述第二电解电容与所述第一电容并联。

9.一种电器设备，其特征在于，包括：根据权利要求1-8任一项所述的开关电源。

10.根据权利要求9所述的电器设备，其特征在于，所述电器设备为冰箱。

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