CN217406405U - 一种自供电电路系统 - Google Patents

Abstract

一种自供电电路系统，包括：高压输入端子、参考电压端、第一阻性元件、电流控制模块、逻辑控制模块、第一开关、第二开关、第三开关和电容元件；逻辑控制模块分别连接第一开关、第二开关与第三开关的控制端口；第一开关用于放大电流；逻辑控制模块和第三开关均连接到电容元件的第一端，第二开关和参考电压端分别连接到电容元件的第二端；第一阻性元件、逻辑控制模块和第一开关分别连接电流控制模块；第一阻性元件和第一开关分别连接到高压输入端子；第一开关和第三开关通过同一点连接到第二开关。本实用新型实现了在高压输入端子的输入电压不同的情况下，系统的启动时间保持固定。同时大大降低启动后的系统空载功耗。

Description

一种自供电电路系统

技术领域

本实用新型属于电功率转换领域，更具体的，涉及一种自供电电路系统。

背景技术

随着家用电器的小微型化、轻薄化，电池供电的设备越来越普及，与此同时，设备的便携性对充电设备的体积和重量要求也越来越苛刻，因此，一种节省体积的自供电原边控制的交流转直流技术普及开来，目前主流的自供电原边控制结构交流转直流技术：系统通过高压启动电阻启动，启动后通过控制高压侧的功率管的通断为自身提供驱动所需的电流，该技术方案系统关闭驱动后，高压启动电阻上的电流会被传递到地，从而导致系统待机功耗升高，在系统空载时，待机功耗增加更明显。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，保持系统的启动时间固定，降低启动后的系统空载功耗，进而提出一种自供电电路系统。

本实用新型采用如下的技术方案。

一种自供电电路系统，包括：高压输入端子、参考电压端、第一阻性元件、电流控制模块、逻辑控制模块、第一开关、第二开关、第三开关和电容元件；

逻辑控制模块分别连接第一开关、第二开关与第三开关的控制端口；

第一开关用于放大电流；

逻辑控制模块和第三开关均连接到电容元件的第一端，第二开关和参考电压端分别连接到电容元件的第二端；

第一阻性元件、逻辑控制模块和第一开关分别连接电流控制模块；

第一阻性元件和第一开关分别连接到高压输入端子；

第一开关和第三开关通过同一点连接到第二开关。

进一步的，电流控制模块连接电容元件的第一端。

进一步的，第一阻性元件为电阻、电感、电容、二极管、三极管中的任意一种或任意几种的串联、并联或串并联组合而成。

进一步的，第一开关为功率三极管。

进一步的，电流控制模块包括：第四开关、第五开关和恒流控制模块；

第四开关和第五开关的控制端连接到逻辑控制模块；

第四开关和第五开关的输入端连接第一阻性元件的输出；

第四开关的输出端连接电容元件的一端，第五开关的输出端连接恒流控制模块的输入端，恒流控制模块的输出端连接第一开关。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本电路在现有技术的基础上添加了电流控制模块以及电流控制模块与其他模块、开关、器件之间的连接关系，在系统启动时，逻辑控制模块控制电流控制模块、第一开关、第二开关和第三开关，逻辑控制模块打开第三开关、关闭第二开关，电流控制模块对从高压输入端子流经第一阻性元件的电流进行恒定电流控制后输出到第一开关，从而控制从高压输入端子流经第一开关流向电容元件的电流，通过这种方式将为电容元件充电的电流固定下来，实现了在高压输入端子的输入电压不同的情况下，系统的启动时间保持固定。

(2)在系统启动后，电流控制模块停止向第一开关提供电流，然后控制从高压输入端子流经第一阻性元件的电流并将其输入到电容元件，即将该部分电流作为输入电流的一部分，而不是将其传输到地，如此以来，大大降低启动后的系统空载功耗。

附图说明

图1为本公开实施例的一种自供电电路结构图。

图2为本公开实施例的第一阻性元件内部结构图。

图3为本公开实施例的电流控制模块内部结构图。

图4A为本实用新型系统启动时的自供电电路的电流流向图。

图4B为本实用新型系统启动时的电流控制模块的电流流向图。

图5A为本实用新型系统正常工作时的自供电电路的电流流向图。

图5B为本实用新型系统正常工作时的电流控制模块的电流流向图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如图1所示，一种自供电电路系统，包括：高压输入端子、参考电压端、第一阻性元件、电流控制模块、逻辑控制模块、第一开关、第二开关、第三开关和电容元件。

逻辑控制模块分别连接第一开关、第二开关与第三开关的控制端口，需要说明的是，开关至少包括3个端口：输入端口、输出端口和控制端口，这里的开关为本申请所指的第一开关、第二开关或第三开关。其中，第一开关可以是三极管，用于放大恒定电流以及控制向后传递的电流的有无。第二开关与第三开关的作用类似，分别用于系统启动时与启动结束时控制第一开关电流向后传递的方向。

逻辑控制模块和第三开关均连接到电容元件的第一端，进一步的，电流控制模块也连接到电容元件的第一端。第二开关和参考电压端(即图1中的VREF)分别连接到电容元件的第二端。第一阻性元件、逻辑控制模块和第一开关分别连接电流控制模块。逻辑控制模块连接电容元件的作用是检测电容元件两端的电压，并且与预先设定值比较，以此来判断启动阶段是否结束。第二开关和电容元件的第二端共同连接到参考电压端，即把电容元件的第二端作为系统的电压参考端。

第三开关连接电容元件是为第三开关为电容元件恒流充电提供电流路径。

第一阻性元件和第一开关分别连接到高压输入端子(即图1中的HV_IN)，第一开关和第三开关通过同一点连接到第二开关。控制模块打开第三开关并关闭第二开关，使得流经第一开关的电流流入电容元件，电容元件两端的电压升高。

在系统处于启动阶段时，逻辑控制模块通过对电流控制模块的控制，对从高压输入端子流经第一阻性元件的电流进行恒流控制后输出到第一开关，从而控制从高压输入端子流经第一开关流向电容元件的电流，以实现系统启动时间恒定。此时，第一开关和第三开关打开，逻辑控制模块通过电流控制模块对电容元件恒流充电。

在系统启动结束后，将从高压输入端子流经第一阻性元件的电流切换到电容元件，降低启动后的系统空载功耗。之后，系统进入正常工作阶段，逻辑控制模块控制第一开关和第二开关同时开启和关闭，控制流经高压输入端子到参考电压端的电流的有无。

在一实施例中，请参阅图2，第一阻性元件内部可以是若干个可以对电流起到阻碍作用的器件构成，如电阻、电感、电容元件等无源器件，或者为二极管、三极管等有源器件，器件在模块内部的连接方式可以是串联、并联、串并联等。在系统启动时，第一阻性元件从高压输入端子抽取电流，然后将该电流传递到电流控制模块，为后续电流控制模块对第一开关的电流控制做准备。需要说明的是，这里添加第一阻性元件的意义在于：(1)高压输入端子上的电压通常比较高，大约有几百伏特，而电流控制模块最大可以承受的电压通常为几十伏特(低压)，二者之间连接的第一阻性元件是为了降低高压输入端子输入到电流控制模块的电压。(2)系统在启动阶段，需要一个最初始的电流来直接或者间接控制第一开关为电容元件进行充电。

第一开关为功率三极管，其具有电流放大作用，在启动时，经过电流控制模块恒流控制后的电流输入到其基极，第一开关即会从高压输入端子按比例抽取相应的电流到其发射极；此部分电流经过第三开关流入电容元件。第一开关的电流放大作用使得电流控制模块可以通过一个小而恒定的电流去获得一个大而恒定的电流，配合电容元件实现恒定的启动时间。

在一实施例中，请参阅图3，电流控制模块内部可以包括第四开关、第五开关和恒流控制模块，其中，第四开关和第五开关的控制端连接到逻辑控制模块，用于接收来自逻辑控制模块的控制信号，以打开或者关闭开关。第四开关和第五开关的输入端连接第一阻性元件的输出，用于接收来自第一阻性元件的电流，第四开关的输出端连接电容元件的第一端，第五开关的输出端连接恒流控制模块的输入端，恒流控制模块的输出端连接第一开关。第四开关和第五开关用于对第一阻性元件传入的电流进行切换，启动阶段打开第五开关，正常工作阶段打开第四开关。

系统启动时，逻辑控制模块打开第三开关和第五开关，关闭第四开关和第二开关，流经第一阻性元件的电流经过第五开关流入恒流控制模块，经过恒流控制模块将其电流恒定后输出到第一开关，第一开关接收到上述恒定的电流，经过放大后，第一开关从高压输入端抽取放大后的恒定电流，经由第三开关流入到电容元件上。需要说明的是，此处流程为：流经第一阻性模块的电流(即图4A或图4B中的第一电流)经过第五开关流入恒流控制模块，经过恒流控制模块将其电流恒定后输出(即图4A或图4B中的第二电流)到第一开关，第一开关接收到上述恒定的电流(即图4A或图4B中的第二电流)，经过第一开关放大后，第一开关从高压输入端抽取放大后的恒定电流(即图4A或图4B中的第三电流)，经由第三开关流入(即图4A或图4B中的第四电流)到第一电容上。从逻辑关系上讲，第二电流控制第三电流，从数值关系上讲：第三电流与第二电流成比例，即第三电流＝第二电流*K(第一开关的放大倍数)。

综上，在系统启动时，在高压输入端子上的输入电压不同的情况下，流入电容元件的电流恒定，在电容元件容值不变的情况下，启动时间维持不变。其基本原理为：用一个电流值固定的电流给一个电容值固定的电容器充电，电容两端的电压从一个固定电压值上升到另外一个固定电压值的时间是固定的。由于第三电流值是和电容元件的电容值都是相对固定的，因此启动时间维持不变。

启动完成后进入正常工作阶段，如图5A与图5B所示，逻辑控制模块打开第四开关，关闭第五开关、第三开关和第二开关，流经第一阻性元件的电流经过第四开关流入电容元件的第一端。此时，流经第一阻性元件的电流全部流入电容元件储存起来，供驱动电路使用，从而降低了系统的空载功耗。可以理解的是，高压输入端子的电压始终比参考电压端的电压要高，所以第一电容连接第三开关的节点的电压要比第二开关的要高，也就是说，电流流向第一电容电压高的一端才是对该电流的储存，如果反过来，电流流向参考电压端，相当于对第一电容放电。在相关技术中，没有电流控制模块，在启动时是通过第一阻性元件直接给第一开关供给电流，而在正常工作阶段，第一开关工作在开启和关断的状态，所以其控制端的电平分别是高或者低，若该电平为低时，第一阻性元件输入到第一开关的电流也会被传输到低电平(通常为大地)，即导致了此部分电流的浪费，在系统空载时，不需要第一开关和第二开关打开，所以此部分电流会一种被传输到大地，造成了空载功耗的增加。

本实用新型申请人结合说明书附图对本实用新型的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本实用新型的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本实用新型精神，而并非对本实用新型保护范围的限制，相反，任何基于本实用新型的实用新型精神所作的任何改进或修饰都应当落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自供电电路系统，其特征在于，包括：高压输入端子、参考电压端、第一阻性元件、电流控制模块、逻辑控制模块、第一开关、第二开关、第三开关和电容元件；

逻辑控制模块分别连接第一开关、第二开关与第三开关的控制端口；

第一开关用于放大电流；

逻辑控制模块和第三开关均连接到电容元件的第一端，第二开关和参考电压端分别连接到电容元件的第二端；

第一阻性元件、逻辑控制模块和第一开关分别连接电流控制模块；

第一阻性元件和第一开关分别连接到高压输入端子；

第一开关和第三开关通过同一点连接到第二开关。

2.根据权利要求1所述的一种自供电电路系统，其特征在于，电流控制模块连接电容元件的第一端。

3.根据权利要求1所述的一种自供电电路系统，其特征在于，第一阻性元件为电阻、电感、电容、二极管、三极管中的任意一种或任意几种的串联、并联或串并联组合而成。

4.根据权利要求1所述的一种自供电电路系统，其特征在于，第一开关为功率三极管。

5.根据权利要求1所述的一种自供电电路系统，其特征在于，电流控制模块包括：第四开关、第五开关和恒流控制模块；

第四开关和第五开关的控制端连接到逻辑控制模块；

第四开关和第五开关的输入端连接第一阻性元件的输出；

第四开关的输出端连接电容元件的一端，第五开关的输出端连接恒流控制模块的输入端，恒流控制模块的输出端连接第一开关。

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