CN220692989U - 供电管理电路、开关电源电路和开关电源控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了供电管理电路、开关电源电路和开关电源控制器，其供电管理电路包括：连接于开关电源控制器的供电端，用于为开关电源控制器提供供电电压以及对供电电压储能的储能单元；与储能单元连接，用于在开关电源电路的负载工作时，从负载取电并对储能单元充电的供电单元；以及与储能单元和开关电源电路的输入电压端连接，用于在开关电源控制器的供电电压小于预设比较电压时利用开关电源电路的输入电压对储能单元充电，在供电电压充电到不小于预设比较电压时停止利用输入电压对储能单元充电的充电控制单元。本实用新型可降低开关电源控制器的发热量，利于提高芯片寿命、开关电源电路的稳定性以及性能，还可降低电源工艺要求及缩小电源体积。

Description

供电管理电路、开关电源电路和开关电源控制器

技术领域

本实用新型涉及技术领域，尤其涉及一种供电管理电路、开关电源电路和开关电源控制器。

背景技术

在相关技术中，部分开关电源控制器从开关电源电路的输入电压取电，因而输入到开关电源控制器的供电端的电压较高，不仅导致芯片的引脚端口配置较好的耐压性能，而且高压供电需芯片内部对高压信号限压后，才能正常使用，而限压会导致芯片发热严重，不仅影响芯片寿命，还可能导致芯片限制开关电源的工作频率，因而降低开关电源的性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种供电管理电路、开关电源电路和开关电源控制器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种供电管理电路，适用于开关电源电路，所述开关电源电路包括开关电源控制器，包括：

连接于所述开关电源控制器的供电端，用于为所述开关电源控制器提供供电电压以及对所述供电电压储能的储能单元；

与所述储能单元连接，用于在所述开关电源电路的负载工作时，从所述负载取电并对所述储能单元充电的供电单元；以及

与所述储能单元和开关电源电路的输入电压端连接，用于在所述开关电源控制器的供电电压小于预设比较电压时利用所述开关电源电路的输入电压对所述储能单元充电，在所述供电电压充电到不小于所述预设比较电压时停止利用所述输入电压对所述储能单元充电的充电控制单元。

优选地，所述充电控制单元包括：

与所述储能单元连接，用于比较所述供电电压与所述预设比较电压大小并输出比较信号的比较单元；以及

与所述输入电压端、储能单元和比较单元连接，用于根据所述比较信号控制所述输入电压端与所述储能单元导通或者关断的开关单元。

优选地，所述比较单元包括电压比较器；所述电压比较器的第一输入端连接所述预设比较电压，所述电压比较器的第二输入端连接所述供电电压，所述电压比较器的输出端连接所述开关单元以向其输出所述比较信号。

优选地，所述开关单元包括第一开关SW1；

所述第一开关SW1的第一端连接所述输入电压端，所述第一开关SW1的第二端连接所述储能单元，所述第一开关SW1的控制端连接所述比较单元以获取所述比较信号。

优选地，所述开关单元还包括第二开关SW2和反相器NG1；

所述第二开关SW2的第一端连接所述第一开关SW1的第一端，所述第二开关SW2的第二端连接所述开关电源控制器的输入电压检测端，所述反相器NG1的输入端连接所述比较单元以获取所述比较信号，所述第二开关SW2的控制端连接所述反相器NG1的输出端以获取反相后的比较信号，进而在所述第一开关SW1导通时控制所述第二开关SW2的第一端与第二端关断以及在所述第一开关SW1关断时控制所述第二开关SW2的第一端与第二端导通。

优选地，所述供电管理电路还包括限流电阻RST；

所述第一开关SW1的第一端经所述限流电阻RST连接至所述输入电压端。

优选地，所述储能单元包括供电电容CVCC；

所述供电电容CVCC的第一端连接所述供电单元和所述开关电源控制器的供电端，所述供电电容CVCC的第二端接地。

优选地，所述供电单元包括第一电阻RVCC和二极管D3；

所述第一电阻RVCC的第二端连接所述负载，所述第一电阻RVCC的第一端经所述二极管D3的阳极和阴极连接至所述储能单元。

本实用新型还构造了一种开关电源电路，用于驱动灯板，其包括：

开关电源控制器；

与所述开关电源控制器的供电端连接，用于为所述开关电源控制器提供供电电压以及对所述供电电压储能的储能单元；

与所述储能单元连接，用于在所述灯板工作时，从所述灯板取电并对所述储能单元充电的供电单元；以及

与所述储能单元和开关电源电路的输入电压端连接，用于在所述开关电源控制器的供电电压小于预设比较电压时利用所述开关电源电路的输入电压对所述储能单元充电，在所述供电电压充电到不小于所述预设比较电压时停止利用所述输入电压对所述储能单元充电的充电控制单元。

本实用新型还构造了一种开关电源控制器，适用于开关电源电路，包括：

用于连接所述开关电源电路的输入电压端的电源输入端；

用于连接所述开关电源电路的负载的供电端；以及

与所述电源输入端和供电端连接，用于在所述供电端的电压小于预设比较电压时，通过所述开关电源电路的输入电压对所述供电端供电，以及在所述供电端的电压不小于所述预设比较电压时，停止通过所述输入电压对所述供电端供电，且从所述负载取电并为所述供电端供电的充电控制单元。

本实用新型的技术方案，在开关电源电路的开关电源控制器的供电电压小于预设比较电压时，充电控制单元通过开关电源电路的输入电压对储能单元充电，利用充电后的储能单元为开关电源控制器提供供电电压并对供电电压储能，使开关电源控制器正常启机，进而使开关电源电路的负载工作，在供电电压充电到不小于预设比较电压时，充电控制单元停止利用输入电压对储能单元充电，此时通过供电单元从开关电源电路的负载取电，并对储能单元充电，以在不从输入电压取电的情况下，储能单元也能持续为开关电源控制器供电，确保开关电源电路正常工作。本实用新型在负载工作后，储能单元可从负载电压较低的节点取电，无需从电压较高的输入电压端或者开关电源的辅助绕组取电，从而降低开关电源控制器的发热量，对提高芯片寿命、开关电源的稳定性及性能起到积极作用，还可以降低电源的工艺要求以及缩小电源体积。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一些实施例中供电管理电路的电路图；

图2是本实用新型一些实施例中开关电源电路的电路图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1是本实用新型一些实施例中供电管理电路的电路图。该供电管理电路适用于开关电源电路，开关电源电路可包括开关电源控制器、电感及相关外围电路。该供电管理电路包括储能单元1、供电单元2和充电控制单元3。

储能单元1连接开关电源控制器的供电端VCC，储能单元1用于为开关电源控制器提供供电电压以及对供电电压储能。储能单元1的作用是为开关电源控制器提供稳定的供电电压，以保障开关电源控制器的工作稳定性。

供电单元2与储能单元1连接，供电单元2用于在开关电源电路的负载工作时，从负载取电并对储能单元1充电。供电单元2通过与开关电源电路所驱动的负载上的某个节点连接，并且该节点的电压比开关电源电路的输入电压小很多，那么以该电压作为供电源为储能单元1充电，维持储能单元1的电量，不仅可稳定地为开关电源控制器供电，还有利于降低开关电源控制器的发热量。

具体地，若负载为灯板，供电单元2可通过与灯板上某个灯珠的供电节点连接，并且该供电节点的电压在开关电源控制器的工作电压范围内，进而使开关电源控制器获取到供电电压；若负载为控制电路，则供电单元2可通过与控制电路中的某个微处理器的供电端连接，也能使开关电源控制器获取供电电压。

充电控制单元3连接储能单元1和开关电源电路的输入电压端VIN-LINE，充电控制单元3用于在开关电源控制器的供电电压小于预设比较电压VCCON时利用开关电源电路的输入电压对储能单元1充电，在供电电压充电到不小于预设比较电压VCCON时停止利用输入电压对储能单元1充电的充电控制单元3。在开关电源电路刚启机时，若开关电源控制器的供电电压小于预设比较电压VCCON(预设比较电压VCCON为开关电源控制器的启动电压)，那么开关电源控制器将无法启动，因而使负载无法正常工作，即储能单元1无法通过供电单元2从而负载取电，为了能够使开关电源控制器可以正常启动，充电控制单元3通过与开关电源电路的输入电压端VIN-LINE连接，以利用输入电压对储能单元1充电，进而使供电电压充电到不小于预设比较电压VCCON时，使开关电源控制器可正常启动，使开关电源电路正常为负载供电，此后可通过供电单元2从正常工作的负载取电，并停止利用输入电压对储能单元1充电，这样不再从电压较高的输入电压端VIN-LINE取电，也无需通过开关电源的辅助绕组取电，转而从负载电压较低的节点取电，不仅降低开关电源控制器的发热量，还有利于提高芯片寿命、开关电源电路的稳定性以及性能，并且无辅助绕组的设计，不仅可以降低电源的工艺要求，还有利于缩小电源体积。

需说明的是，开关电源电路的输入电压端VIN-LINE对应为待开关电源电路转换的直流电压(即输入电压)。以某DC-DC开关电源电路为例，其作用是将24V转换为96V，那么在该实施例中，开关电源电路的输入电压端VIN-LINE的电压值对应为24V。

在一些实施例中，如图1所示，储能单元1包括供电电容CVCC。供电电容CVCC的第一端连接供电单元2和开关电源控制器的供电端VCC，供电电容CVCC的第二端接地。在该实施例中，供电电容CVCC不限于为单个电容器，可以根据应用需求由多个电容器通串联或并联的形式组成。

在一些实施例中，如图1所示，供电单元2包括第一电阻RVCC和二极管D3。第一电阻RVCC的第二端连接负载，第一电阻RVCC的第一端经二极管D3的阳极和阴极连接至储能单元1。在该实施例中，第一电阻RVCC起限流作用，以避免输入到供电单元2和开关电源控制器的电信号过流；二极管D3起单向导通作用，避免储能单元1向负载放电，从而确保储能单元1的储存的电量只为开关电源控制器供电。

在一些实施例中，如图1所示，充电控制单元3包括用于比较供电电压与预设比较电压VCCON大小并输出比较信号的比较单元31和用于根据比较信号控制开关电源电路的输入电压端VIN-LINE与储能单元1导通或者关断的开关单元32。比较单元31连接储能单元1，开关单元32连接开关电源电路的输入电压端VIN-LINE、储能单元1和比较单元31。

进一步地，在一个可选实施例中，比较单元31包括电压比较器。电压比较器的第一输入端连接预设比较电压VCCON，电压比较器的第二输入端连接供电电压，电压比较器的输出端连接开关单元32以向其输出比较信号。在该实施例中，电压比较器可以为现有的电压比较器或电压比较电路，只要可以比较两者的电压大小，并根据比较结果输出相应的高电平或低电平(即比较信号)即可。

在一些实施例中，如图1所示，开关单元32包括第一开关SW1。第一开关SW1的第一端连接开关电源电路的输入电压端VIN-LINE，第一开关SW1的第二端连接储能单元1，第一开关SW1的控制端连接比较单元31以获取比较信号，进而根据比较信号控制第一开关SW1的第一端与第二端关断或者导通。

在该实施例中，当第一开关SW1导通时，相当于使储能单元1与开关电源电路的输入电压端VIN-LINE导通，此时，本实用新型利用输入电压对储能单元1进行充电，反之，当第一开关SW1关断时，则停止利用输入电压对储能单元1充电。另外，第一开关SW1可以由三极管或MOS管组成的开关控制电路，该开关控制电路可以在比较信号为高电平时导通以及在比较信号为低电平时关断，或者在比较信号为低电平时导通以及在比较信号为高电平关断即可。

进一步地，在一个可选实施例中，如图1所示，开关单元32还包括第二开关SW2和反相器NG1。第二开关SW2的第一端连接第一开关SW1的第一端，第二开关SW2的第二端连接开关电源控制器的输入电压检测端LINE，反相器NG1的输入端连接比较单元31以获取比较信号，第二开关SW2的控制端连接反相器NG1的输出端以获取反相后的比较信号，进而在第一开关SW1导通时控制第二开关SW2的第一端与第二端关断以及在第一开关SW1关断时控制第二开关SW2的第一端与第二端导通。

在该实施例中，第二开关SW2和第一开关SW1可以为结构相同的电路，在反相器NG1的作用下，若第一开关SW1导通，则第二开关SW2关断，若第一开关SW1关断，则第二开关SW2，使开关电源控制器的输入电压检测端LINE可以检测到输入电压，以便开关电源控制器可根据输入电压控制开关电源电路的运作。

在一些实施例中，如图1所示，该供电管理电路还包括限流电阻RST。第一开关SW1的第一端经限流电阻RST连接至开关电源电路的输入电压端VIN-LINE。在该实施例中，限流电阻RST的作用是限制输入电压对储能单元1充电时的充电电流，以避免电路因充电电流过大而损坏。

图2是本实用新型一些实施例中开关电源电路的电路图。该开关电源电路用于驱动灯板，该开关电源电路包括开关电源控制器100、储能单元1、供电单元2和充电控制单元3。

储能单元1连接开关电源控制器100的供电端VCC，储能单元1用于为开关电源控制器100提供供电电压以及对供电电压储能的储能单元1。

供电单元2连接储能单元1，供电单元2用于在灯板工作时，从灯板取电并对储能单元1充电的供电单元2。

充电控制单元3与储能单元1和开关电源电路的输入电压端VIN-LINE连接，充电控制单元3用于在开关电源控制器100的供电电压小于预设比较电压VCCON时利用开关电源电路的输入电压对储能单元1充电，在供电电压充电到不小于预设比较电压VCCON时停止利用输入电压对储能单元1充电的充电控制单元3。

在该实施例中，充电控制单元3可以设置在开关电源控制器100内，以便减小的开关电源控制器100的外围电子器件数量，而储能单元1、供电单元2和充电控制单元3的具体电路构造可参照图1所示的实施例，在此暂不叙述。另外，开关电源电路还包括整流桥102、输入电容101、功率开关管103、电感L1、输出电容104及其它外围电子器件，其各电子器件之间的具体连接关系可参照图2。

在一些实施例中，如图2所示，该开关电源电路还包括限流电阻RST，充电控制单元3经限流电阻RST连接至开关电源电路的输入电压端VIN-LINE。

本实用新型还提供了一种开关电源控制器，适用于开关电源电路。该开关电源控制器包括电源输入端VIN、供电端VCC，以及充电控制单元3。

如图1所示，充电控制单元3连接电源输入端VIN和供电端VCC连接。

如图1和2所示，充电控制单元3用于在供电端VCC的电压小于预设比较电压VCCON时，通过开关电源电路的输入电压对供电端VCC供电，以及在供电端VCC的电压不小于预设比较电压VCCON时，停止通过输入电压对供电端VCC供电，且从负载取电并为供电端VCC供电的充电控制单元3。其中，电源输入端VIN用于连接开关电源电路的输入电压端VIN-LINE，在开关电源控制器刚启机时，可从输入电压端VIN-LINE取电，并与充电控制单元3配合，对外围的储能单元1进行充电，从而使开关电源控制器启动。供电端VCC用于连接开关电源电路的负载，并通过与设置在开关电源控制器外围的储能单元1和供电单元2配合，以在开关电源电路的负载正常工作时，开关电源控制器可从负载取电。

在该实施例中，充电控制单元3设置在开关电源控制器100内，可减小的开关电源控制器100所需配置的外围电子器件数量，对简化开关电源控制器100的电路设计以及提高产品竞争力起到积极作用。

在一些实施例中，开关电源控制器还包括限流电阻RST。充电控制单元3经限流电阻RST连接至开关电源电路的输入电压端VIN-LINE。需说明的是，在该实施例中，限流电阻RST设置在开关电源控制器内的(未图示)。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种供电管理电路，适用于开关电源电路，所述开关电源电路包括开关电源控制器，其特征在于，包括：

连接于所述开关电源控制器的供电端，用于为所述开关电源控制器提供供电电压以及对所述供电电压储能的储能单元(1)；

与所述储能单元(1)连接，用于在所述开关电源电路的负载工作时，从所述负载取电并对所述储能单元(1)充电的供电单元(2)；以及

与所述储能单元(1)和开关电源电路的输入电压端连接，用于在所述开关电源控制器的供电电压小于预设比较电压时利用所述开关电源电路的输入电压对所述储能单元(1)充电，在所述供电电压充电到不小于所述预设比较电压时停止利用所述输入电压对所述储能单元(1)充电的充电控制单元(3)。

2.根据权利要求1所述的供电管理电路，其特征在于，所述充电控制单元(3)包括：

与所述储能单元(1)连接，用于比较所述供电电压与所述预设比较电压大小并输出比较信号的比较单元(31)；以及

与所述输入电压端、储能单元(1)和比较单元(31)连接，用于根据所述比较信号控制所述输入电压端与所述储能单元(1)导通或者关断的开关单元(32)。

3.根据权利要求2所述的供电管理电路，其特征在于，所述比较单元(31)包括电压比较器；所述电压比较器的第一输入端连接所述预设比较电压，所述电压比较器的第二输入端连接所述供电电压，所述电压比较器的输出端连接所述开关单元(32)以向其输出所述比较信号。

4.根据权利要求2所述的供电管理电路，其特征在于，所述开关单元(32)包括第一开关SW1；

所述第一开关SW1的第一端连接所述输入电压端，所述第一开关SW1的第二端连接所述储能单元(1)，所述第一开关SW1的控制端连接所述比较单元(31)以获取所述比较信号。

5.根据权利要求4所述的供电管理电路，其特征在于，所述开关单元(32)还包括第二开关SW2和反相器NG1；

所述第二开关SW2的第一端连接所述第一开关SW1的第一端，所述第二开关SW2的第二端连接所述开关电源控制器的输入电压检测端，所述反相器NG1的输入端连接所述比较单元(31)以获取所述比较信号，所述第二开关SW2的控制端连接所述反相器NG1的输出端以获取反相后的比较信号，进而在所述第一开关SW1导通时控制所述第二开关SW2的第一端与第二端关断以及在所述第一开关SW1关断时控制所述第二开关SW2的第一端与第二端导通。

6.根据权利要求4所述的供电管理电路，其特征在于，还包括限流电阻RST；

所述第一开关SW1的第一端经所述限流电阻RST连接至所述输入电压端。

7.根据权利要求1所述的供电管理电路，其特征在于，所述储能单元(1)包括供电电容CVCC；

所述供电电容CVCC的第一端连接所述供电单元(2)和所述开关电源控制器的供电端，所述供电电容CVCC的第二端接地。

8.根据权利要求1至7任一项所述的供电管理电路，其特征在于，所述供电单元(2)包括第一电阻RVCC和二极管D3；

所述第一电阻RVCC的第二端连接所述负载，所述第一电阻RVCC的第一端经所述二极管D3的阳极和阴极连接至所述储能单元(1)。

9.一种开关电源电路，用于驱动灯板，其特征在于，其包括：

开关电源控制器；

与所述开关电源控制器的供电端连接，用于为所述开关电源控制器提供供电电压以及对所述供电电压储能的储能单元(1)；

与所述储能单元(1)连接，用于在所述灯板工作时，从所述灯板取电并对所述储能单元(1)充电的供电单元(2)；以及

与所述储能单元(1)和开关电源电路的输入电压端连接，用于在所述开关电源控制器的供电电压小于预设比较电压时利用所述开关电源电路的输入电压对所述储能单元(1)充电，在所述供电电压充电到不小于所述预设比较电压时停止利用所述输入电压对所述储能单元(1)充电的充电控制单元(3)。

10.一种开关电源控制器，适用于开关电源电路，其特征在于，包括：

用于连接所述开关电源电路的输入电压端的电源输入端；

用于连接所述开关电源电路的负载的供电端；以及

与所述电源输入端和供电端连接，用于在所述供电端的电压小于预设比较电压时，通过所述开关电源电路的输入电压对所述供电端供电，以及在所述供电端的电压不小于所述预设比较电压时，停止通过所述输入电压对所述供电端供电，且从所述负载取电并为所述供电端供电的充电控制单元(3)。