CN216981791U - 开关电源及家电设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种开关电源及家电设备，该开关电源包括：供电电路、主控电路、反馈电路以及功耗控制电路。主控电路与供电电路连接，用于调整供电电路的开关占空比，以调节供电电路的输出电压；反馈电路分别与供电电路及主控电路连接，用于检测输出电压的偏压信息，并将偏压信息反馈至主控电路，主控电路基于偏压信息调整开关占空比；功耗控制电路与反馈电路连接，用于在被供电设备待机时，产生降功耗信号，反馈电路基于降功耗信号调整偏压信息，以使主控电路降低占空比。本申请的开关电源，解决了设备待机高功耗问题。

Description

开关电源及家电设备

技术领域

本申请涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种开关电源及家电设备。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，电子技术的不断发展，舒适、智能、节能的产品成为人们追逐的新宠，产品对电源功率需求也在不断加大。同时，欧洲国家增加整机待机功耗小于0.5W的要求。大功率开关电源如今已经广泛应用，应用大功率开关电源的产品待机功率均在1W以上，目前常用的是待机时使其中的部分显示一直常亮，使产品一直处在开机工作状态，避开待机状态。此方案的缺点是未从电路本质上真正解决低待机功耗问题。

实用新型内容

本申请提供了一种开关电源及家电设备，主要解决设备待机高功耗问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种开关电源及家电设备，该开关电源包括：供电电路、主控电路、反馈电路以及功耗控制电路。主控电路与供电电路连接，用于调整供电电路的开关占空比，以调节供电电路的输出电压；反馈电路分别与供电电路及主控电路连接，用于检测输出电压的偏压信息，并将偏压信息反馈至主控电路，主控电路基于偏压信息调整开关占空比；功耗控制电路与反馈电路连接，用于在被供电设备待机时，产生降功耗信号，反馈电路基于降功耗信号调整偏压信息，以使主控电路降低占空比。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种家电设备，该家电设备包括控制器及开关电源，控制器与开关电源连接，用于产生降功耗信号。

本申请的有益效果是：反馈电路分别与供电电路以及主控电路连接，主控电路与供电电路连接，通过上述连接方式，反馈电路用于检测供电电路输出电压的偏压信息，并将偏压信息反馈至主控电路，主控电路则根据偏压信息调整供电电路的开关占空比，从而控制供电电路输出稳定的电压；进一步地，功耗控制电路与反馈电路连接，在被供电设备待机时，产生降功耗信号，反馈电路基于降功耗信号调整偏压信息，并将调整后的偏压信息反馈至主控电路，主控电路则根据调整后的偏压信息降低供电电路的开关占空比，从而降低供电电路的输出电压，进而降低被供电设备的待机功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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。其中：

图1是本申请提供的一种开关电源一实施例的结构示意图；

图2是本申请开关电源一实施例的电路结构示意图；

图3是本申请供电电路中整流电路一实施例电路结构示意图；

图4是本申请供电电路中变压电路一实施例电路结构示意图；

图5是本申请反馈电路一实施例电路结构示意图；

图6是本申请功耗控制电路一实施例电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。根据本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图覆盖不排他的包含。

需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其他元件连接到该另一个元件。

参阅图1，本申请提供了一种开关电源10，该开关电源10包括：供电电路100、主控电路200、反馈电路300以及功耗控制电路400。主控电路200与供电电路100连接，用于调整供电电路100的开关占空比，以调节供电电路100的输出电压；反馈电路300分别与供电电路100及主控电路200连接，用于检测输出电压的偏压信息，并将偏压信息反馈至主控电路200，主控电路200基于偏压信息调整开关占空比；功耗控制电路400与反馈电路300连接，用于在被供电设备(未标注)待机时，产生降功耗信号，反馈电路300基于降功耗信号调整偏压信息，以使主控电路200降低占空比。

反馈电路300分别与供电电路100以及主控电路200连接，主控电路200与供电电路100连接，通过上述连接方式，反馈电路300用于检测供电电路100输出电压的偏压信息，并将偏压信息反馈至主控电路 200，主控电路200则根据偏压信息调整供电电路100的开关占空比，从而控制供电电路100输出稳定的电压；进一步地，功耗控制电路400 与反馈电路300连接，在被供电设备待机时，产生降功耗信号，反馈电路300基于降功耗信号调整偏压信息，并将调整后的偏压信息反馈至主控电路200，主控电路200则根据调整后的偏压信息降低供电电路100 的开关占空比，从而降低供电电路100的输出电压，进而降低被供电设备的待机功耗。

举例说明，供电电路100的输出电压至反馈电路300，反馈电路300 基于供电电路100的输出电压进行反馈，当反馈电路300检测到供电电路100的输出电压偏大时，反馈电路300产生偏大信息(偏压信息)，并将偏大信息反馈至主控电路200，主控电路200根据反馈的偏大信息降低供电电路100的开关占空比，从而降低供电电路100的输出电压；当反馈电路300检测到供电电路100输出电压偏小时，反馈电路300产生偏小信息(偏压信息)，并将偏小信息反馈至主控电路200，主控电路 200根据反馈的偏小信息调高供电电路100的开关占空比，从而增高供电电路100的输出电压。通过上述工作原理，可以实现供电电路100的输出电压稳定输出。

在上述原理的基础上，本申请增加了功耗控制电路400，功耗控制电路400在被供电设备待机时，产生降功耗信号，并输出降功耗信号至反馈电路300，反馈电路300依据接收到的降功耗信号调整偏压信息，并将调整后的偏压信息反馈至主控电路200，主控电路200依据该调整后的偏压信息降低供电电路100的开关占空比，从而控制供电电路100 输出维持设备低功耗状态的电压，以实现设备待机低功耗。

其中，供电电路100包括逆变开关(未标注)。逆变开关的控制端与主控电路200的输出端连接，主控电路200基于偏压信息调整逆变开关的开关占空比，以调整供电电路100的输出电压。

参阅图2，图2为一种开关电源10一实施例电路结构示意图。其中，供电电路100包括电路1、2、4、6、整流电路120以及变压电路130。交流电(未标注)通过电路1输入供电电路100；其中，电路1主要由压敏电阻、熔断电阻构成，分别起到防雷、防烧保护，交流电经过电路 1进入电路2进行滤波，滤波后的电压进入整流电路120进行整流，由交流电变直流电，再进入电路4进行滤波，最后变压电路130将高压直流电变低压直流电，并输出至负载端；其中，电路6主要为逆变开关，连接于电路4以及变压电路130之间，并且其控制端与主控电路200连接，用于主控电路200基于偏压信息调整逆变开关管的占空比，从而控制供电电路100输出电压的大小。

参阅图2，主控电路200根据反馈电路300输出的偏压信息调整供电电路100中逆变开关的占空比，从而控制供电电路100的输出电压。

可选地，供电电路100进一步包括整流电路120和变压电路130。整流电路120的输入端接入交流电，其输出端与逆变开关的输入端连接。变压电路130的输入端与逆变开关的输出端连接，其输出端分别与被供电设备连接以及反馈电路300的输入端连接。

其中，整流电路120至少包括一个开关管，开关管可以是二极管、晶体管或者是场效应管。参阅图3，优选地，本申请中的整流电路120 包括第一开关管D121、第二开关管D122、第三开关管D123以及第四开关管D124，其中，这些开关管为二极管。第一二极管D121的阴极连接第三二极管D123的阴极，其阳极连接第二二极管D122的阴极及交流电第一输入端，第四二极管D124的阴极连接第三二极管D123的阳极及交流电第二输入端，其阳极连接第二二极管D122的阳极，第三二极管 D123的阴极连接逆变开关的输入端。

整流电路120将输入的交流电，通过同时导通第一二极管D121和第四二极管D124，同时截止第二二极管D122和第三二极管D123，或者通过同时截止第一二极管D121和第四二极管D124，同时导通第二二极管D122和第三二极管D123，将交流电转换成直流电。

参阅图4，变压电路130可以包括变压器TR21、第一电阻R131、第二电阻R132，第一电容C131、第二电容C132、二极管D131以及电感L131。变压器TR21的输入端与逆变开关输出端连接，其第一输出端连接二极管D131的阳极及第一电容C131的第一端，二极管D131的阴极连接第一电阻R131的第一端及第二电阻R132的第一端，第一电容 C131的第二端连接第二电阻R132的第二端及第一电阻R131的第二端，第二电容C132的正极连接二极管D131的阴极，其负极连接变压器TR21 的第二输出端，以及接地；电感L131的第一输入端连接第二电容C132 的正极及反馈电路300的输入端，其第二输入端连接第二电容C132的负极，其第一输出端输出电压(与负载端连接)，其第二输出端接地。

变压器TR21将整流电路120输出的高压直流电转换成低压直流电，低压直流电经过二极管D131、第一电阻R131、第二电阻R132以及第一电容C131组成的整流电路整流，第二电容C132滤波后，得到最终的输出电压。

如图5所示，反馈电路300包括第一分压电阻R311、第二分压电阻 R312、稳压器D311以及光耦器PC1。第一分压电阻R311的第一端与供电电路100的输出端连接，其第二端与二极管D421(参阅图2与图6) 的阴极连接。第二分压电阻R312的第一端与第一分压电阻R311的第二端连接，其第二端接地。稳压器D311的输入端与二极管D421的阴极连接。光耦器PC1的第一输入端与供电电路100的输出端连接，其第二输入端与稳压器D311的输出端连接，其第一输出端与主控电路200的输入端连接，其第二输出端接地。

其中，反馈电路300还包括第一电阻R321、第二电阻R322、第三电阻R323以及第一电容C321。第一分压电阻R311的第一端连接第一电阻R321的第一端，以及连接供电电路100输出端，其第二端连接第二分压电阻R312的第一端，以及连接第一电容C321的第二端，第二分压电阻R312的第二端连接二极管D421的阴极，其第二端接地，第一电阻R321的第二端连接光耦器PC1的第一输入端，第二电阻R322第一端连接第一电阻R321第二端，其第二端连接第三电阻R323第一端，以及连接光耦器PC1第二输入端，第三电阻R323第二端连接第一电容C321第一端，稳压器D311输出端接光耦器PC1第二输入端，其输入端连接第一电容C321第二端，其第三端接地。

供电电路100的输出电压通过第一分压电阻R311的第一端进入反馈电路300，由第一分压电阻R311、第二分压电阻R312形成一个回路，因此在第二分压电阻R312分压得到一个电压信号，该电压信号为稳压器D311的输入电压，稳压器D311将该输入电压与其内置的基准电压进行比较，以产生偏压信号，即通过稳压器D311的导通或者截止来体现偏压信号。

例如当供电电路100稳定输出24V电压时，第二分压电阻R312分压得到的输入电压为2.5V，即第二分压电阻R312的第一端电压为2.5V。当供电电路100输出电压大于24V时，第二分压电阻R312分压得到的输入电压大于2.5V，此时稳压器D311的输入电压大于其基准电压，稳压器D311导通，稳压器D311与光耦器PC1形成的回路导通，因此光耦器PC1的第一输出端输出的信号，可以理解为供电电路100输出电压偏大的偏压信息，反馈至主控电路200。主控电路200接收到电压偏大的偏压信息时，控制供电电路100的逆变开关的占空比减小，从而控制供电电路100输出电压值降低至24V。

当供电电路100输出电压小于24V时，第二分压电阻R312分压得到的输入电压小于2.5V，此时稳压器D311的输入电压小于其基准电压，稳压器D311截止，稳压器D311与光耦器PC1形成的回路截止，因此光耦器PC1的第一输出端输出的信号，可以理解为供电电路100输出电压偏小的偏压信息，反馈至主控电路200。主控电路200接收到电压偏小的偏压信息时，控制供电电路100的逆变开关频率的占空比增大，从而控制供电电路100的输出电压增高至24V。

参阅图6，功耗控制电路400包括第一电阻R411。第一电阻R411 的第一端与反馈电路300连接，其第二端在被供电设备待机时接入降功耗信号或在被供电设备工作时接入工作信号。

可选地，功耗控制电路400还包括隔离电路420。隔离电路420的第一端与第一电阻R411的第一端连接，其第二端与反馈电路300连接，隔离电路420在降功耗信号的控制下，导通反馈电路300与第一电阻 R411之间的电信号；在工作信号的控制下断开反馈电路300与第一电阻 R411之间的电信号。

功耗控制电路400通过设置隔离电路420，在被供电设备工作状态下，将反馈电路300与功耗控制电路400进行隔离，由此反馈电路300 在被供电设备工作状态下能够不受功耗控制电路400影响而继续进行正常的反馈工作。

其中，降功耗信号为高电平信号，工作信号为低电平信号，隔离电路420包括二极管D421。二极管D421的阳极与第一电阻R411的第一端连接，其阴极与反馈电路300连接。

第一电阻R411第二端接入高电平的降功耗信号时，二极管D421 导通，将高电平的降功耗信号输出至反馈电路300。第一电阻R411第二端接入低电平的工作信号时，二极管D421截止，二极管D421隔离反馈电路300与功耗控制电路400。

可选地，功耗控制电路400还包括检测电路430。检测电路430与第一电阻R411的第二端连接，用于获取被供电设备的工作状态，并在工作状态为待机状态时，产生降功耗信号，在工作状态为工作状态时，产生工作信号。

其中，检测电路430主要包括控制器(未标注)。控制器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。控制器还可以是通用处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该控制器也可以是任何常规的处理器等。其中，控制器可集成于开关电源10的硬件上，也可以集成于被供电设备中。

控制器检测到被供电设备处于待机状态时，输出一个与降功耗对应的高电平信号；控制器检测到被供电设备处于工作状态时，输出一个与工作信号对应的低电平信号。

可选地，功耗控制电路400的第一电阻R411为可变电阻。可变电阻选取不同的电阻值时，供电电路100的输出电压不同，可以实现不同的待机功耗；可以根据整机实际待机功耗要求选取可变电阻。

当被供电设备处于工作状态时，功耗控制电路400输出一个低电平信号。此时，反馈电路300中，第一分压电阻R311的第二端和第二分压电阻R312的第一端连接处电压为2.5V，刚好等于稳压器D311的内部基准电压，供电电路100稳定输出24V。

当被供电设备处于待机状态时，功耗控制电路400输出一个高电平信号，例如5V的高电平信号，经过功耗控制电路400第一电阻R411 分压后加到反馈电路300第一分压电阻R311的第二端和第二分压电阻 R312的第一端连接处。例如高电平信号分压后加压到第一分压电阻 R311第二端的电压为Vcon，此时反馈电路300中第一分压电阻R311 的第二端和第二分压电阻R312的第一端连接处的电压为Vcon+2.5V，这个电压高于稳压器D311的内部基准电压，主控电路200会降低供电电路100的输出电压以降低功耗。由于功耗控制电路400第一电阻R411 的阻值不同，所以经第一电阻R411分压后的Vcon是不同的，所以第一电阻R411阻值不同，供电电路100输出降功耗电压不同。

可变电阻选取不同的电阻值时，供电电路100的输出电压不同，但该输出电压要能够维持提供单片机的工作电压；例如接入第一电阻R411 第二端的控制器为3.3V工作电压的单片机时，被供电设备待机时，供电电路100输出电压需要能够维持3.3V单片机的工作电压；当控制器为5V工作电压的单片机时，此时可以通过改变第一电阻R411的阻值，改变供电电路100输出电压，供电电路100输出电压需要能够维持5V 单片机的工作电压。通过可变电阻调整第一电阻R411取不同的电阻值，能够拓宽开关电源10的适用性。检测电路430检测到被供电设备处于工作状态时，输入与工作信号对应的低电平信号，低电平信号经过第一电阻R411输入二极管D421的阳极，但是低电平信号无法使二极管D421 导通，因此，二极管D421将反馈电路300与功耗控制电路400隔绝，令反馈电路300不受功耗控制电路400影响；此时，反馈电路300检测到供电电路100输出电压大于24V时，输出电压偏大的偏压信息反馈至主控电路200，主控电路200接收到电压偏大的偏压信息时，减小供电电路100逆变开关的占空比，控制供电电路100输出电压降低至24V；反馈电路300检测到供电电路输出电压小于24V时，输出电压偏小的偏压信息反馈至主控电路200，主控电路200接收到电压偏小的偏压信息时，增大供电电路100逆变开关的占空比，控制供电电路100输出电压提高至24V。

检测电路430检测到被供电设备处于待机状态时，输入与降功耗信号对应的高电平信号，高电平信号经过第一电阻R411输入二极管D421 的阳极，高电平信号使二极管D421处于导通状态，在二极管D421的阴极输出降功耗信号并输入反馈电路300，反馈电路300基于降功耗信号调整偏压信息输出至主控电路200，主控电路200则依据调整后的偏压信息降低逆变开关的占空比，控制供电电路100输出较低的低功耗电压，如输出3.3V或者5V的低功耗电压。在被供电设备负载不变的情况下，供电电路100输出较低的降功耗电压，则被供电设备的功耗相应降低。本申请的开关电源10可以满足欧洲标准中待机功耗小于0.5W的要求。

本申请还提供了一种家电设备(未标注)，该设备包括控制器(未标注)及上述描述的开关电源10，控制器与开关电源10连接，用于产生降功耗信号。

家电设备的控制器与开关电源10连接，家电设备待机时，控制器产生一个高电平的降功耗信号，开关电源10接收到降功耗信号后，开关电源10工作并输出能够维持控制器工作电压的电压信号，从而实现设备待机低功耗。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种开关电源，其特征在于，包括：

供电电路；

主控电路，与所述供电电路连接，用于调整所述供电电路的开关占空比，以调节所述供电电路的输出电压；

反馈电路，分别与所述供电电路及所述主控电路连接，用于检测所述输出电压的偏压信息，并将所述偏压信息反馈至所述主控电路，所述主控电路基于所述偏压信息调整所述开关占空比；

功耗控制电路，与所述反馈电路连接，用于在被供电设备待机时，产生降功耗信号，所述反馈电路基于所述降功耗信号调整所述偏压信息，以使所述主控电路降低所述占空比。

2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述功耗控制电路包括：第一电阻，其第一端与所述反馈电路连接，其第二端在所述被供电设备待机时接入所述降功耗信号或在所述被供电设备工作时接入工作信号。

3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述功耗控制电路进一步包括：隔离电路，其第一端与所述第一电阻的第一端连接，其第二端与所述反馈电路连接，所述隔离电路在所述降功耗信号的控制下导通所述反馈电路与所述第一电阻之间的连接，并在所述工作信号的控制下断开所述反馈电路与所述第一电阻之间的连接。

4.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，所述降功耗信号为高电平信号，所述工作信号为低电平信号，所述隔离电路包括：二极管，其阳极与所述第一电阻的第一端连接，其阴极与所述反馈电路连接。

5.根据权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述反馈电路包括：

第一分压电阻，其第一端与所述供电电路的输出端连接，其第二端与所述二极管的阴极连接；

第二分压电阻，其第一端与所述第一分压电阻的第二端连接，其第二端接地；

稳压器，其输入端与所述二极管的阴极连接；

光耦器，其第一输入端与所述供电电路的输出端连接，其第二输入端与所述稳压器的输出端连接，其第一输出端与所述主控电路的输入端连接，其第二输出端接地。

6.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述第一电阻为可变电阻。

7.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述功耗控制电路进一步包括：

检测电路，与所述第一电阻的第二端连接，用于获取所述被供电设备的工作状态，并在所述工作状态为待机状态时，产生所述降功耗信号，在所述工作状态为工作状态时，产生所述工作信号。

8.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述供电电路包括：逆变开关，其控制端与所述主控电路的输出端连接，所述主控电路基于所述偏压信息调整所述逆变开关的开关占空比。

9.根据权利要求8所述的开关电源，其特征在于，所述供电电路进一步包括：

整流电路，其输入端接入交流电，其输出端与所述逆变开关的输入端连接；

变压电路，其输入端与所述逆变开关的输出端连接，其输出端分别与所述被供电设备连接及所述反馈电路的输入端连接。

10.一种家电设备，其特征在于，包括控制器及权利要求1至6、8、9任一项的开关电源，所述控制器与所述开关电源连接，用于产生所述降功耗信号。

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