CN220173110U - 开关电源模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种开关电源模块，包括依次电连接的浪涌防护电路、整流电路、滤波电路、控制电路和输出电路；开关电源模块还包括启机电路，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控制电路的电源端电连接；充电电容用于根据滤波电路输出的电压对控制电路的电源端进行供电。增设分别与滤波电路的输出端和控制电路的电源端电连接的充电电容，根据滤波电路在上电瞬间输出的快速升高的电压，并利用电容两端电压的差值不能突变的特性，实现电压的传递，完成对控制电路的电源端的供电；由于供电使用的电压直接从滤波电路输出，且无需通过分压电阻来传递，在时间上更提前，最终实现了控制电路的快速启机。

Description

开关电源模块

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体涉及一种开关电源模块。

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控制电路，控制电路的启机通常由分压电阻对滤波电路输出的电压进行分压，然后将分得的电压输出至控制电路的电源端，从而实现对控制电路的启机。但该方式的启机速度较慢，无法实现快速启机。

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。

在一个实施例中，本实用新型提供一种开关电源模块，包括依次电连接的浪涌防护电路、整流电路、滤波电路、控制电路和输出电路；开关电源模块还包括启机电路，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控制电路的电源端电连接；

充电电容用于根据滤波电路输出的电压对控制电路的电源端进行供电。

在一个实施例中，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的第二端和控制电路的电源端电连接，稳压组件的第二端接地；

稳压组件用于对控制电路的电源端进行电压钳位。

在一个实施例中，稳压组件包括稳压二极管；

稳压二极管的阴极分别与充电电容的第二端和控制电路的电源端电连接，稳压二极管的阳极接地。

在一个实施例中，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控制电路的电源端电连接。

在一个实施例中，浪涌防护电路包括压敏电阻和绕线电阻；

压敏电阻的第一端与绕线电阻的第一端电连接，绕线电阻的第二端与整流电路的第一输入端电连接，压敏电阻的第二端与整流电路的第二输入端电连接。

在一个实施例中，整流电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管；

第一整流二极管的阳极分别与浪涌防护电路的第一输出端和第三整流二极管的阴极电连接，第一整流二极管的阴极分别与第二整流二极管的阴极和滤波电路的第一输入端电连接；

第三整流二极管的阳极分别与第四整流二极管的阳极和滤波电路的第二输入端电连接；

第二整流二极管的阳极分别与浪涌防护电路的第二输出端和第四整流二极管的阴极电连接。

在一个实施例中，滤波电路包括第一滤波电容、第二滤波电容和第一滤波电感；

第一滤波电容的第一端分别与整流电路的第一输出端和第一滤波电感的第一端电连接，第一滤波电容的第二端分别与整流电路的第二输出端、第二滤波电容的第二端和输出电路的第二输入端电连接；

第二滤波电容的第一端分别与第一滤波电感的第二端和控制电路的输入端电连接，控制电路的输出端与输出电路的第一输入端电连接。

在一个实施例中，输出电路包括第二滤波电感、第五整流二极管、第三滤波电容、第四滤波电容；

第二滤波电感的第一端分别与控制电路的输出端和第五整流二极管的阴极电连接，第二滤波电感的第二端分别与第三滤波电容的第一端和第四滤波电容的第一端电连接；

第五整流二极管的阳极分别与滤波电路的第二输出端、第三滤波电容的第二端和第四滤波电容的第二端电连接；

滤波电路的第一输出端与控制电路的输入端电连接。

在一个实施例中，开关电源模块还包括反馈电路；

反馈电路的第一端与控制电路的反馈端电连接，反馈电路的第二端与第二滤波电感的第二端电连接。

在一个实施例中，反馈电路包括第一电阻和第二电阻；

第一电阻的第一端与第二滤波电感的第一端电连接，第一电阻的第二端分别与控制电路的反馈端和第二电阻的第一端电连接，第二电阻的第二端与第二滤波电感的第二端电连接。

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控制电路的电源端电连接，根据滤波电路在系统上电瞬间输出的快速升高的电压，并利用电容两端电压的差值不能突变的特性，实现电压的传递，完成对控制电路的电源端的供电；由于该供电使用的电压直接从滤波电路输出，且无需通过分压电阻来传递，在时间上更提前，最终实现了控制电路的快速启机。

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包含反馈电路的具体结构的开关电源模块的结构示意图。

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。

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，包括依次电连接的浪涌防护电路、整流电路、滤波电路、控制电路和输出电路；开关电源模块还包括启机电路，启机电路包括充电电容C1；

充电电容C1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控制电路的电源端电连接；

充电电容C1用于根据滤波电路输出的电压对控制电路的电源端进行供电；

其中，浪涌防护电路用于接入交流电，并将接入的交流电传递至整流电路，在该过程中，限制交流电中的浪涌信号；整流电路用于对交流电进行整流，得到对应的直流电；滤波电路用于对直流电进行平波，使输出至后级的电压更加平稳，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在达到峰值后不会同整流后的电压一样快速下降，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；控制电路用于通过控制滤波电路和输出电路之间的通断，实现电压调节；输出电路用于对调节后的电压进行可靠输出；

其中，在上电前(即滤波电路未输出电压)，充电电容C1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)，滤波电路输出的电压对充电电容C1靠近滤波电路的一端进行充电，从而使充电电容C1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C1靠近控制电路的一端的电压也被升高，进而实现对控制电路的供电，使其快速启动；

其中，由于滤波电路输出的电压较为平稳，因此，在上电瞬间完成对充电电容C1的充电后，充电电容C1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C1靠近控制电路的一端的电压恢复至原始状态，进而断开对控制电路的供电；需要注意的是，由于该方式仅用于对控制电路进行快速启动，无需长时间保持供电，在断开供电后，控制电路由其他方式进行供电，比如由电阻分压的方式进行供电；此外，控制电路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C1供电的延时；上述已经提到，充电电容C1的供电方式能够随着充电电容C1靠近滤波电路的一端的电压稳定而断开，而控制电路的自启动功能，可以根据接收到电阻分压的方式输出的电压后进行主动断开；充电电容C1的供电方式能够与控制电路的自启动功能同时工作；

其中，控制电路通过内置的MOS管来控制滤波电路和输出电路之间的通断，利用PWM等方式来调整MOS管导通和关断的占比，进而实现电压的调节。

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控制电路的电源端电连接，根据滤波电路在系统上电瞬间输出的快速升高的电压，并利用电容两端电压的差值不能突变的特性，实现电压的传递，完成对控制电路的电源端的供电；由于该供电使用的电压直接从滤波电路输出，且无需通过分压电阻来传递，在时间上更提前，最终实现了控制电路的快速启机。

在一个实施例中，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控制电路的电源端电连接，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控制电路的电压过大，从而损坏控制电路，当充电电容输出至控制电路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Z1，稳压二极管Z1的阴极分别与充电电容C1和控制电路U1的电源端VIN电连接，稳压二极管Z1的阳极接地；

其中，当充电电容C1输出的电压大于稳压二极管Z1的击穿电压时，稳压二极管Z1击穿导通，从而将控制电路U1短路，将电压导入至地。

如图2所示，在一个实施例中，启机电路还包括防反二极管D1；

防反二极管D1的阳极与充电电容C1的第二端电连接，防反二极管D1的阴极与控制电路U1的电源端VIN电连接；

其中，上述实施例已经提到，控制电路U1还有由其他方式进行供电，比如由电阻R1和电阻R2利用分压的方式输出的电压，电阻R1和电阻R2输出的电压同样也传输至控制电路U1的电源端VIN，若没有防反二极管D1的存在，当电阻R1和电阻R2输出的电压高于充电电容C1靠近控制电路U1的一端的电压时(比如充电电容C1已经断开供电)，电阻R1和电阻R2输出的电压会分流至充电电容C1一侧，从而导致损耗；因此，通过防反二极管D1，能够避免电阻R1和电阻R2输出的电压分流至充电电容C1一侧，提高电阻R1和电阻R2输出的电压的能量利用率；

其中，需要注意的是，控制电路U1的电源端VIN还接有供电电容C2，无论是充电电容C1还是电阻R1和电阻R2，都是通过提高供电电容C2靠近控制电路U1的电源端一侧的电压来实现供电。

如图2所示，在一个实施例中，浪涌防护电路包括压敏电阻RV1和绕线电阻R6；

压敏电阻RV1的第一端与绕线电阻R6的第一端电连接，绕线电阻R6的第二端与整流电路的第一输入端(即第一整流二极管D2的阳极)电连接，压敏电阻RV1的第二端与整流电路的第二输入端(即第四整流二极管D6的阴极)电连接；

其中，浪涌防护电路作为交流电的输入口，通过压敏电阻RV1和绕线电阻R6实现了雷击防护。

如图2所示，在一个实施例中，整流电路包括第一整流二极管D2、第二整流二极管D3、第三整流二极管D5和第四整流二极管D6；

第一整流二极管D2的阳极分别与浪涌防护电路的第一输出端(即绕线电阻R6的第二端)和第三整流二极管D5的阴极电连接，第一整流二极管D2的阴极分别与第二整流二极管D3的阴极和滤波电路的第一输入端(即第一滤波电容CE1的第一端)电连接；

第三整流二极管D5的阳极分别与第四整流二极管D6的阳极和滤波电路的第二输入端(即第一滤波电容CE1的第二端)电连接；

第二整流二极管D3的阳极分别与浪涌防护电路的第二输出端(即压敏电阻RV1的第二端)和第四整流二极管D6的阴极电连接；

其中，整流电路通过四个整流二极管来实现单相全波整流。

如图2所示，在一个实施例中，滤波电路包括第一滤波电容CE1、第二滤波电容CE2和第一滤波电感L1；

第一滤波电容CE1的第一端分别与整流电路的第一输出端(即第二整流二极管D3的阴极)和第一滤波电感L1的第一端电连接，第一滤波电容CE1的第二端分别与整流电路的第二输出端(即第四整流二极管D6的阳极)、第二滤波电容CE2的第二端和输出电路的第二输入端(即第五整流二极管D4的阳极)电连接；

第二滤波电容CE2的第一端分别与第一滤波电感L1的第二端和控制电路U1的输入端D电连接，控制电路U1的输出端ISET与输出电路的第一输入端(即第五整流二极管D4的阴极)电连接；

其中，第一滤波电容CE1和第二滤波电容CE2为电解电容，具体可以是铝电解电容，与第一滤波电感L1构成π型滤波电路，用于改善电路的EMI特性以及整流后的平波。

如图2所示，在一个实施例中，输出电路包括第二滤波电感L2、第五整流二极管D4、第三滤波电容CE3、第四滤波电容C3；

第二滤波电感L2的第一端分别与控制电路U1的输出端ISET和第五整流二极管D4的阴极电连接，第二滤波电感L2的第二端分别与第三滤波电容CE3的第一端和第四滤波电容C3的第一端电连接；

第五整流二极管D4的阳极分别与滤波电路的第二输出端(即第二滤波电容CE2的第二端)、第三滤波电容CE3的第二端和第四滤波电容C3的第二端电连接；

滤波电路的第一输出端(即第二滤波电容CE2的第一端)与控制电路U1的输入端D电连接；

其中，控制电路U1的输出端ISET通过电流采样电阻R5与输出电路中第五整流二极管D4的阴极电连接；

其中，需要注意的是，启机电路中的稳压二极管Z1的阳极、电流采样电阻R5的第二端以及第五整流二极管D4的阴极都同时接到控制电路U1的引脚1，而该引脚1对应的为参考地，其电压动态浮动，因此不会影响稳压二极管Z1的正常工作，引脚1的电压也不会传递至引脚2以及第五整流二极管D4的阴极；

其中，输出电路还包括假负载电阻R7，假负载电阻R7的第一端与第四滤波电容C3的第一端电连接，假负载电阻R7的第二端与第四滤波电容C3的第二端电连接；假负载电阻R7用于在开关电源模块在空载状态下对输出能量进行消耗，以保持电路的稳定；假负载电阻R7的阻值可以为2kΩ-20kΩ。

如图2所示，在一个实施例中，开关电源模块还包括反馈电路；

反馈电路的第一端与控制电路的反馈端电连接，反馈电路的第二端与第二滤波电感L2的第二端电连接；

其中，反馈电路主要用于对输出电路的输出侧的电压进行采样，以便于根据采样结果控制输出电压的稳定；

其中，反馈电路可以包括一个单独的采样电阻。

如图3所示，在一个实施例中，反馈电路包括第一电阻R3和第二电阻R4；

第一电阻R3的第一端与第二滤波电感L2的第一端电连接，第一电阻R3的第二端分别与控制电路U1的反馈端VSEN和第二电阻R4的第一端电连接，第二电阻R4的第二端与第二滤波电感L2的第二端电连接；

其中，第一电阻R3和第二电阻R4通过分压方式构成反馈网络。

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，包括依次电连接的浪涌防护电路、整流电路、滤波电路、控制电路和输出电路；其特征在于，所述开关电源模块还包括启机电路，所述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控制电路的电源端电连接；

所述充电电容用于根据所述滤波电路输出的电压对所述控制电路的电源端进行供电。

2.根据权利要求1所述的开关电源模块，其特征在于，所述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的第二端和所述控制电路的电源端电连接，所述稳压组件的第二端接地；

所述稳压组件用于对所述控制电路的电源端进行电压钳位。

3.根据权利要求2所述的开关电源模块，其特征在于，所述稳压组件包括稳压二极管；

所述稳压二极管的阴极分别与所述充电电容的第二端和所述控制电路的电源端电连接，所述稳压二极管的阳极接地。

4.根据权利要求1所述的开关电源模块，其特征在于，所述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控制电路的电源端电连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的开关电源模块，其特征在于，所述浪涌防护电路包括压敏电阻和绕线电阻；

所述压敏电阻的第一端与所述绕线电阻的第一端电连接，所述绕线电阻的第二端与所述整流电路的第一输入端电连接，所述压敏电阻的第二端与所述整流电路的第二输入端电连接。

6.根据权利要求1至4任一项所述的开关电源模块，其特征在于，所述整流电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管和第四整流二极管；

所述第一整流二极管的阳极分别与所述浪涌防护电路的第一输出端和所述第三整流二极管的阴极电连接，所述第一整流二极管的阴极分别与所述第二整流二极管的阴极和所述滤波电路的第一输入端电连接；

所述第三整流二极管的阳极分别与所述第四整流二极管的阳极和所述滤波电路的第二输入端电连接；

所述第二整流二极管的阳极分别与所述浪涌防护电路的第二输出端和所述第四整流二极管的阴极电连接。

7.根据权利要求1至4任一项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、第二滤波电容和第一滤波电感；

所述第一滤波电容的第一端分别与所述整流电路的第一输出端和第一滤波电感的第一端电连接，所述第一滤波电容的第二端分别与所述整流电路的第二输出端、所述第二滤波电容的第二端和所述输出电路的第二输入端电连接；

所述第二滤波电容的第一端分别与所述第一滤波电感的第二端和所述控制电路的输入端电连接，所述控制电路的输出端与所述输出电路的第一输入端电连接。

8.根据权利要求1至4任一项所述的开关电源模块，其特征在于，所述输出电路包括第二滤波电感、第五整流二极管、第三滤波电容、第四滤波电容；

所述第二滤波电感的第一端分别与所述控制电路的输出端和所述第五整流二极管的阴极电连接，所述第二滤波电感的第二端分别与所述第三滤波电容的第一端和所述第四滤波电容的第一端电连接；

所述第五整流二极管的阳极分别与所述滤波电路的第二输出端、所述第三滤波电容的第二端和所述第四滤波电容的第二端电连接；

所述滤波电路的第一输出端与所述控制电路的输入端电连接。

9.根据权利要求8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反馈电路；

所述反馈电路的第一端与所述控制电路的反馈端电连接，所述反馈电路的第二端与所述第二滤波电感的第二端电连接。

10.根据权利要求9所述的开关电源模块，其特征在于，所述反馈电路包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端与所述第二滤波电感的第一端电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述控制电路的反馈端和所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第二滤波电感的第二端电连接。