CN219643794U - 开关电源模块的启机电路及开关电源模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种开关电源模块的启机电路及开关电源模块，开关电源模块包括主电源管理芯片和滤波电路；开关电源模块的启机电路包括：充电电容；充电电容的第一端与滤波电路的输出端电连接，充电电容的第二端与主电源管理芯片的电源端电连接；充电电容用于根据滤波电路输出的电压信号对主电源管理芯片的电源端进行供电。根据滤波电路在系统上电瞬间输出的快速升高的电压信号，并利用电容两端电压的差值不能突变的特性，实现电压信号的传递，完成对主电源管理芯片的电源端的供电；由于该供电使用的电压信号直接从滤波电路输出，相对于高频变压器的次级绕组输出的电压信号，在时间上更提前，最终实现了主电源管理芯片的快速启机。

Description

开关电源模块的启机电路及开关电源模块

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，具体涉及一种开关电源模块的启机电路及开关电源模块。

背景技术

开关电源(Switch Mode Power Supply，简称SMPS)，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。

开关电源模块中最核心的部件则为主电源管理芯片，主电源管理芯片的启机通常由高频变压器的次级绕组输出的电压信号进行供电来实现，从而导致主电源管理芯片无法快速启机。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供一种开关电源模块的启机电路及开关电源模块。

第一方面，在一个实施例中，本实用新型提供一种开关电源模块的启机电路，开关电源模块包括主电源管理芯片和滤波电路；开关电源模块的启机电路包括：

充电电容；

充电电容的第一端与滤波电路的输出端电连接，充电电容的第二端与主电源管理芯片的电源端电连接；

充电电容用于根据滤波电路输出的电压信号对主电源管理芯片的电源端进行供电。

在一个实施例中，开关电源模块的启机电路还包括：

稳压组件；

稳压组件的第一端分别与充电电容和主电源管理芯片的电源端电连接，稳压组件的第二端接地。

在一个实施例中，开关电源模块的启机电路还包括：

防反二极管；

防反二极管的阳极与充电电容的第二端电连接，防反二极管的阴极与主电源管理芯片的电源端电连接。

在一个实施例中，滤波电路包括第一滤波电容和第二滤波电容，第一滤波电容与第二滤波电容串联；充电电容的第一端与第一滤波电容和第二滤波电容的公共端电连接。

第二方面，在一个实施例中，本实用新型提供一种开关电源模块，包括主电源管理芯片和滤波电路；开关电源模块还包括：

上述任一种实施例中的开关电源模块的启机电路。

在一个实施例中，滤波电路包括第一滤波电容和第二滤波电容，第一滤波电容与第二滤波电容串联，第二滤波电容接地；开关电源模块还包括：

钳位组件；

钳位组件与第一滤波电容并联。

在一个实施例中，开关电源模块还包括：

供电电容；

供电电容的第一端分别与充电电容的第二端和主电源管理芯片的电源端电连接，供电电容的第二端接地。

在一个实施例中，供电电容设有多个，多个供电电容并联。

在一个实施例中，开关电源模块还包括整流电路；整流电路包括：

第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管、第五整流二极管以及第六整流二极管；

第五整流二极管的阳极与第六整流二极管的阴极电连接；

第三整流二极管的阳极与第四整流二极管的阴极电连接；

第一整流二极管的阴极、第三整流二极管的阴极和第五整流二极管的阴极分别与滤波电路的第一输入端电连接，第二整流二极管的阳极、第四整流二极管的阳极和第六整流二极管的阳极分别与滤波电路的第二输入端电连接；

第一火线端与第二整流二极管的阴极电连接，第二火线端与第一整流二极管的阳极电连接，第三火线端分别与第三整流二极管的阳极和第四整流二极管的阴极电连接，零线端分别与第五整流二极管的阳极和第六整流二极管的阴极电连接。

在一个实施例中，开关电源模块还包括：

浪涌防护电路；

浪涌防护电路的第一输入端与第一火线端电连接，浪涌防护电路的第二输入端与第二火线端电连接，浪涌防护电路的第三输入端与第三火线端电连接，浪涌防护电路的第四输入端与零线端电连接；

浪涌防护电路的第一输出端与第二整流二极管的阴极电连接，浪涌防护电路的第二输出端与第一整流二极管的阳极电连接，浪涌防护电路的第三输出端分别与第三整流二极管的阳极和第四整流二极管的阴极电连接，浪涌防护电路的第四输出端分别与第五整流二极管的阳极和第六整流二极管的阴极电连接。

通过上述开关电源模块的启机电路及开关电源模块，增设充电电容，使该充电电容分别与开关电源模块中的滤波电路的输出端和主电源管理芯片的电源端电连接，根据滤波电路在系统上电瞬间输出的快速升高的电压信号，并利用电容两端电压的差值不能突变的特性，实现电压信号的传递，完成对主电源管理芯片的电源端的供电；由于该供电使用的电压信号直接从滤波电路输出，相对于高频变压器的次级绕组输出的电压信号，在时间上更提前，最终实现了主电源管理芯片的快速启机。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本实用新型一个实施例中开关电源模块的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例中开关电源模块的具体结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例中浪涌防护电路和整流电路的结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例中反馈电路、辅助供电电路和输出电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本实用新型，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本实用新型。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本实用新型的描述变得晦涩。因此，本实用新型并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

第一方面，如图1所示，在一个实施例中，本实用新型提供一种开关电源模块的启机电路，开关电源模块包括主电源管理芯片和滤波电路；开关电源模块的启机电路包括：

充电电容C177；

充电电容C177的第一端与滤波电路的输出端电连接，充电电容C177的第二端与主电源管理芯片的电源端电连接；

充电电容C177用于根据滤波电路输出的电压信号对主电源管理芯片的电源端进行供电；

其中，滤波电路用于对整流后的电压信号进行平波，使输出至后级的电压信号的电压幅值更加平稳，滤波电路主要通过自身的滤波电容的充放电作用，使输出至后级的电压信号在达到峰值后不会同整流后的电压信号一样快速下降，而是更加缓慢的下降，下降的速度取决于滤波电容的放电速度，具体波形和原理可参照相关现有技术，在此不再赘述；

其中，在上电前(即滤波电路未输出电压信号)，充电电容C177的两端电压的差值基本为零，在上电后(即滤波电路输出电压信号)，滤波电路输出的电压信号对充电电容C177靠近滤波电路的一端进行充电，从而使充电电容C177靠近滤波电路的一端的电压快速上升，由于电容具有两端电压的差值不能突变的特性，因此，充电电容C177靠近主电源管理芯片的一端的电压也被升高，进而实现对主电源管理芯片的供电，使其快速启动；

其中，由于滤波电路输出的电压信号的电压幅值较为平稳，因此，在上电瞬间完成对充电电容C177的充电后，充电电容C177靠近滤波电路的一端的电压基本保持稳定，从而使充电电容C177靠近主电源管理芯片的一端的电压恢复至原始状态，进而断开对主电源管理芯片的供电；需要注意的是，由于该方式仅用于对主电源管理芯片进行快速启动，无需长时间保持供电，在断开供电后，主电源管理芯片由其他方式进行供电，比如变压器的次级绕组输出的电压信号进行供电；此外，主电源管理芯片也可以具备自启动功能，但通常自启动功能的延时高于上述充电电容C177供电的延时；上述已经提到，充电电容C177的供电方式能够随着充电电容C177靠近滤波电路的一端的电压稳定而断开，而主电源管理芯片的自启动功能，可以根据接收到变压器的次级绕组输出的电压信号后进行主动断开；充电电容C177的供电方式能够与主电源管理芯片的自启动功能同时工作。

通过上述开关电源模块的启机电路，增设充电电容，使该充电电容分别与开关电源模块中的滤波电路的输出端和主电源管理芯片的电源端电连接，根据滤波电路在系统上电瞬间输出的快速升高的电压信号，并利用电容两端电压的差值不能突变的特性，实现电压信号的传递，完成对主电源管理芯片的电源端的供电；由于该供电使用的电压信号直接从滤波电路输出，相对于高频变压器的次级绕组输出的电压信号，在时间上更提前，最终实现了主电源管理芯片的快速启机。

在一个实施例中，开关电源模块的启机电路还包括：

稳压组件；

稳压组件的第一端分别与充电电容和主电源管理芯片的电源端电连接，稳压组件的第二端接地；

其中，稳压组件能够避免充电电容输出至主电源管理芯片的电压过大，从而损坏主电源管理芯片，当充电电容输出至主电源管理芯片的电压大于稳压组件的保护电压时，将该电压导入至地。

如图2所示，在一个实施例中，稳压组件包括稳压二极管ZD3，稳压二极管ZD3的阴极分别与充电电容C177和主电源管理芯片U28的电源端VDD电连接，稳压二极管ZD3的阳极接地；

其中，当充电电容C177输出的电压大于稳压二极管ZD3的击穿电压时，稳压二极管ZD3击穿导通，从而将主电源管理芯片U28短路，将电压导入至地。

如图2所示，在一个实施例中，开关电源模块的启机电路还包括：

防反二极管VD11；

防反二极管VD11的阳极与充电电容C177的第二端电连接，防反二极管VD11的阴极与主电源管理芯片U28的电源端VDD电连接；

其中，上述实施例已经提到，主电源管理芯片U28还有由其他方式进行供电，比如变压器T1的次级绕组(即变压器T1的引脚4和引脚5对应的绕组)输出的电压信号，次级绕组输出的电压信号同样也传输至主电源管理芯片U28的电源端VDD，若没有防反二极管VD11的存在，当次级绕组输出的电压信号的电压幅值高于充电电容C177靠近主电源管理芯片U28的一端的电压幅值时(比如充电电容C177已经断开供电)，次级绕组输出的电压信号会分流至充电电容C177一侧，从而导致损耗；因此，通过防反二极管VD11，能够避免次级绕组输出的电压信号分流至充电电容C177一侧，提高次级绕组输出的电压信号的能量利用率。

如图2所示，在一个实施例中，滤波电路包括第一滤波电容CE3和第二滤波电容CE4，第一滤波电容CE3与第二滤波电容CE4串联；充电电容C177的第一端与第一滤波电容CE3和第二滤波电容CE4的公共端电连接；

其中，电阻R202、电阻R205、电阻R207、电阻R211、电阻R214以及电阻R216用于对第一滤波电容CE3和第二滤波电容CE4进行均压，避免第一滤波电容CE3和第二滤波电容CE4上产生较大的压降，导致第一滤波电容CE3和第二滤波电容CE4损坏；由此可以看出，第一滤波电容CE3和第二滤波电容CE4的公共端的电压相对较低，将充电电容C177与该公共端电连接，使得充电电容C177不需要较高的额定电压，从而降低充电电容C177的成本和电容大小；

其中，在其他实施例中，充电电容C177也可以直接与第一滤波电容CE3的正极电连接，由于第一滤波电容CE3的正极的电压较高，因此需要充电电容C177具备较高的额定电压。

如图2所示，完整的滤波电路包括CBB电容C176、电感L11、第一滤波电容CE3和第二滤波电容CE4，CBB电容C176设置在电感L11的一端，第一滤波电容CE3和第二滤波电容CE4设置在电感L11的另一端，构成π型滤波电路，用于改善电路的EMI特性。

第二方面，如图1所示，在一个实施例中，本实用新型提供一种开关电源模块，包括主电源管理芯片和滤波电路；开关电源模块还包括：

上述任一种实施例中的开关电源模块的启机电路；

开关电源模块的启机电路中充电电容C177的第一端与滤波电路电连接，充电电容C177的第二端与主电源管理芯片的电源端电连接。

通过上述开关电源模块，增设充电电容，使该充电电容分别与开关电源模块中的滤波电路的输出端和主电源管理芯片的电源端电连接，根据滤波电路在系统上电瞬间输出的快速升高的电压信号，并利用电容两端电压的差值不能突变的特性，实现电压信号的传递，完成对主电源管理芯片的电源端的供电；由于该供电使用的电压信号直接从滤波电路输出，相对于高频变压器的次级绕组输出的电压信号，在时间上更提前，最终实现了主电源管理芯片的快速启机。

如图2所示，在一个实施例中，滤波电路包括第一滤波电容CE3和第二滤波电容CE4，第一滤波电容CE3与第二滤波电容CE4串联，第二滤波电容CE4接地；开关电源模块还包括：

钳位组件；其中，钳位组件包括TVS管TVS1；

充电电容C177的第一端与第一滤波电容CE3和第二滤波电容CE4的公共端电连接；

TVS管TVS1与第一滤波电容CE3并联；具体的，TVS管TVS1的阳极与第一滤波电容CE3的正极电连接；

其中，当充电电容C177对主电源管理芯片U28进行供电时，第一滤波电容CE3上会有较大的电流流过，其上会产生较大的压降，为保证第一滤波电容CE3不超过其额度电压使用，通过TVS管TVS1对第一滤波电容CE3进行电压钳位，使第一滤波电容CE3工作在安全电压范围内。

在一个实施例中，开关电源模块还包括：

供电电容；

供电电容的第一端分别与充电电容的第二端和主电源管理芯片的电源端电连接，供电电容的第二端接地；

其中，充电电容对主电源管理芯片进行供电，可通过供电电容的方式，即充电电容输出电压信号至供电电容，从而使供电电容靠近主电源管理芯片的一端的电压快速升高，使其快速达到主电源管理芯片的工作电压。

如图2所示，在一个实施例中，供电电容设有多个(即供电电容C179和供电电容C180)，多个供电电容并联；

其中，至少设置供电电容C179和供电电容C180，能够提高容错率，进而提高供电的可靠性；

其中，电容C181用于对供电的电压信号进行滤波，电容C182用于电压反馈，其具体细节可参照相关现有技术，在此不再赘述。

如图3所示，在一个实施例中，开关电源模块还包括整流电路；整流电路包括：

第一整流二极管VD6、第二整流二极管VD8、第三整流二极管VD5、第四整流二极管VD9、第五整流二极管VD7以及第六整流二极管VD10；

第五整流二极管VD7的阳极与第六整流二极管VD10的阴极电连接；

第三整流二极管VD5的阳极与第四整流二极管VD9的阴极电连接；

第一整流二极管VD6的阴极、第三整流二极管VD5的阴极和第五整流二极管VD7的阴极分别与滤波电路的第一输入端(即CBB电容C176的一端)电连接，第二整流二极管VD8的阳极、第四整流二极管VD9的阳极和第六整流二极管VD10的阳极分别与滤波电路的第二输入端(即CBB电容C176的另一端)电连接；

第一火线端UA与第二整流二极管VD8的阴极电连接，第二火线端UB与第一整流二极管VD6的阳极电连接，第三火线端UC分别与第三整流二极管VD5的阳极和第四整流二极管VD9的阴极电连接，零线端UN分别与第五整流二极管VD7的阳极和第六整流二极管VD10的阴极电连接；

其中，本实施例中针对三相四线输入的整流电路，比传统的整流电路节省了两个整流二极管，并依旧能实现只接任意两项工作的目的；具体的，在本实施例中，第一火线端UA和第三火线端UC只接一个整流二极管，第一火线端UA接第二整流二极管VD8的阴极，第二火线端UB接第一整流二极管VD6的阳极(除了零线端UN以外，任意两相都可以采用这种方式来实现)。

如图3所示，在一个实施例中，开关电源模块还包括：

浪涌防护电路；浪涌防护电路包括绕线电阻R206、绕线电阻R208、绕线电阻R210、压敏电阻VR2、压敏电阻VR3、压敏电阻VR4；

浪涌防护电路的第一输入端与第一火线端UA电连接，浪涌防护电路的第二输入端与第二火线端UB电连接，浪涌防护电路的第三输入端与第三火线端UC电连接，浪涌防护电路的第四输入端与零线端UN电连接；

浪涌防护电路的第一输出端与第二整流二极管VD8的阴极电连接，浪涌防护电路的第二输出端与第一整流二极管VD6的阳极电连接，浪涌防护电路的第三输出端分别与第三整流二极管VD5的阳极和第四整流二极管VD9的阴极电连接，浪涌防护电路的第四输出端分别与第五整流二极管VD7的阳极和第六整流二极管VD10的阴极电连接。

如图2所示，在一个实施例中，开关电源模块还包括：

RCD吸收电路，RCD吸收电路包括电阻R201、电阻R203、电容C175、TVS管TVS14以及二极管D27；

其中，RCD吸收电路用于吸收漏感电压尖峰。

如图4所示，在一个实施例中，开关电源模块还包括：

反馈电路，反馈电路包括电容C182、电容C178、光耦E1、电阻R209、电阻R212、电阻R213、电阻R215、电阻R219、电阻R220、431模块N2；

其中，反馈电路用于控制输出电压的稳定；

辅助供电电路，辅助供电电路包括电阻R204、二极管VD4；

其中，辅助供电电路用于对主电源管理芯片U28进行供电；

输出电路，输出电路包括二极管VD2、电阻R199、电容C173、电容CE1、电容CE2、电容C174、电阻R200；

其中，输出电路用于输出恒压源。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。

以上对本实用新型所提供的一种开关电源模块的启机电路及开关电源模块进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (10)

1.一种开关电源模块的启机电路，所述开关电源模块包括主电源管理芯片和滤波电路；其特征在于，所述开关电源模块的启机电路包括：

充电电容；

所述充电电容的第一端与所述滤波电路的输出端电连接，所述充电电容的第二端与所述主电源管理芯片的电源端电连接；

所述充电电容用于根据所述滤波电路输出的电压信号对所述主电源管理芯片的电源端进行供电。

2.根据权利要求1所述的开关电源模块的启机电路，其特征在于，所述开关电源模块的启机电路还包括：

稳压组件；

所述稳压组件的第一端分别与所述充电电容和所述主电源管理芯片的电源端电连接，所述稳压组件的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的开关电源模块的启机电路，其特征在于，所述开关电源模块的启机电路还包括：

防反二极管；

所述防反二极管的阳极与所述充电电容的第二端电连接，所述防反二极管的阴极与所述主电源管理芯片的电源端电连接。

4.根据权利要求1所述的开关电源模块的启机电路，其特征在于，所述滤波电路包括第一滤波电容和第二滤波电容，所述第一滤波电容与所述第二滤波电容串联；其特征在于，所述充电电容的第一端与所述第一滤波电容和所述第二滤波电容的公共端电连接。

5.一种开关电源模块，包括主电源管理芯片和滤波电路；其特征在于，所述开关电源模块还包括：

如权利要求1至4任一项所述的开关电源模块的启机电路。

6.根据权利要求5所述的开关电源模块，其特征在于，所述滤波电路包括第一滤波电容和第二滤波电容，所述第一滤波电容与所述第二滤波电容串联，所述第二滤波电容接地；其特征在于，所述开关电源模块还包括：

钳位组件；

所述钳位组件与所述第一滤波电容并联。

7.根据权利要求5所述的开关电源模块，其特征在于，所述开关电源模块还包括：

供电电容；

所述供电电容的第一端分别与所述充电电容的第二端和所述主电源管理芯片的电源端电连接，所述供电电容的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的开关电源模块，其特征在于，所述供电电容设有多个，多个所述供电电容并联。

9.根据权利要求5所述的开关电源模块，其特征在于，所述开关电源模块还包括整流电路；所述整流电路包括：

第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管、第五整流二极管以及第六整流二极管；

所述第五整流二极管的阳极与所述第六整流二极管的阴极电连接；

所述第三整流二极管的阳极与所述第四整流二极管的阴极电连接；

所述第一整流二极管的阴极、所述第三整流二极管的阴极和所述第五整流二极管的阴极分别与所述滤波电路的第一输入端电连接，所述第二整流二极管的阳极、所述第四整流二极管的阳极和所述第六整流二极管的阳极分别与所述滤波电路的第二输入端电连接；

第一火线端与所述第二整流二极管的阴极电连接，第二火线端与所述第一整流二极管的阳极电连接，第三火线端分别与所述第三整流二极管的阳极和所述第四整流二极管的阴极电连接，零线端分别与所述第五整流二极管的阳极和所述第六整流二极管的阴极电连接。

10.根据权利要求9所述的开关电源模块，其特征在于，所述开关电源模块还包括：

浪涌防护电路；

所述浪涌防护电路的第一输入端与所述第一火线端电连接，所述浪涌防护电路的第二输入端与所述第二火线端电连接，所述浪涌防护电路的第三输入端与所述第三火线端电连接，所述浪涌防护电路的第四输入端与所述零线端电连接；

所述浪涌防护电路的第一输出端与所述第二整流二极管的阴极电连接，所述浪涌防护电路的第二输出端与所述第一整流二极管的阳极电连接，所述浪涌防护电路的第三输出端分别与所述第三整流二极管的阳极和所述第四整流二极管的阴极电连接，所述浪涌防护电路的第四输出端分别与所述第五整流二极管的阳极和所述第六整流二极管的阴极电连接。