CN220754650U - 电源处理电路与开关电源 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电源处理电路与开关电源。电源处理电路包括整流滤波支路、第一开关支路、第二开关支路、电阻支路与控制器。整流滤波支路与交流电源、控制器、电阻支路及第二开关支路连接，控制器与第一开关支路连接，第二开关支路分别与电阻支路及第一开关支路连接。整流滤波支路对交流电源进行整流与滤波，并输出第一直流电压。电阻支路在电阻支路未被短路时限制流经整流滤波支路的电流。第一开关支路响应于控制信号而导通，以将第二直流电压输入至第二开关支路。控制信号由控制器输出。第二开关支路在第二开关支路输入第二直流电压时导通，以短路电阻支路。通过上述方式，能够提高开关电源的可靠性，及延长开关电源的使用寿命。

Description

电源处理电路与开关电源

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电源处理电路与开关电源。

背景技术

当前，针对于AC-DC大功率的开关电源设计而言，如高压无刷角磨、跑步机中用于提供输入电源的开关电源设计而言，开关电源的整流滤波电路中用于滤波的电容通常需要设置有较大的容值，以满足为负载供电的需求。

然而，由于用于滤波的电容的容值较大，在开关电源开机通电时，开关电源中的各回路通常需要承受较大的瞬间电流冲击，可能会损坏开关电源中的元器件，降低了开关电源的可靠性以及使用寿命。

实用新型内容

本申请旨在提供一种电源处理电路与开关电源，本申请能够提高开关电源的可靠性，及延长开关电源的使用寿命。

为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种电源处理电路，包括：

整流滤波支路、第一开关支路、第二开关支路、电阻支路与控制器；

所述整流滤波支路的第一端与交流电源的第一端连接，所述整流滤波支路的第二端与所述交流电源的第二端连接，所述整流滤波支路的第三端与所述控制器的第一端连接，所述整流滤波支路的第四端分别与所述电阻支路的第一端及所述第二开关支路的第二端连接，所述控制器的第二端与所述第一开关支路的第一端连接，所述第一开关支路的第二端用于输入第二直流电压，所述第一开关支路的第三端与所述第二开关支路的第一端连接，所述第二开关支路的第三端分别与所述电阻支路的第二端及所述整流滤波支路的第五端连接；

所述整流滤波支路用于对所述交流电源进行整流与滤波，并输出第一直流电压；

所述电阻支路用于在所述电阻支路未被短路时限制流经所述整流滤波支路的电流；

所述第一开关支路用于响应于控制信号而导通，以将所述第二直流电压输入至所述第二开关支路，其中，所述控制信号由所述控制器确定所述第一直流电压大于预设电压时输出；

所述第二开关支路用于在所述第二开关支路输入所述第二直流电压时导通，以短路所述电阻支路。

在一种可选的方式中，所述第一开关支路包括第一开关单元与第二开关单元；

所述第一开关单元的第一端与所述控制器的第二端连接，所述第一开关单元的第二端与所述第二开关单元的第一端连接，所述第二开关单元的第二端用于输入所述第二直流电压，所述第二开关单元的第三端与所述第二开关支路的第一端连接；

所述第一开关单元用于响应于所述控制信号而导通，以输出电平信号至所述第二开关单元；

所述第二开关单元用于响应于所述电平信号而导通，以将所述第二直流电压输入至所述第二开关支路。

在一种可选的方式中，所述整流滤波支路包括整流桥与电容；

所述整流桥的第一端与所述交流电源的第一端连接，所述整流桥的第二端与所述交流电源的第二端连接，所述整流桥的第三端与所述电容的第一端连接，所述整流桥的第四端与所述电阻支路的第二端连接，所述电容的第二端接地。

在一种可选的方式中，所述电阻支路包括第一电阻；

所述第一电阻的第一端与所述整流滤波支路的第四端连接，所述第一电阻的第二端与所述整流滤波支路的第五端连接。

在一种可选的方式中，所述第二开关支路包括第二电阻与可控硅；

所述第二电阻的第一端与所述第一开关支路的第三端连接，所述第二电阻的第二端与所述可控硅的控制端连接，所述可控硅非控制端的第一端接地，所述可控硅非控制端的第二端与所述整流滤波支路的第四端连接。

在一种可选的方式中，所述第二开关支路包括二极管与继电器；

所述二极管的阳极、所述继电器的线圈的第一端及所述继电器的一对常开触点的第一个触点均接地，所述二极管的阴极及所述继电器的线圈的第二端均与所述第一开关支路的第三端连接，所述继电器的一对常开触点的第二个触点与所述整流滤波支路的第五端连接。

在一种可选的方式中，所述第一开关单元包括第三电阻、第四电阻与第一开关管；

所述第三电阻的第一端与所述控制器的第二端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端及所述第一开关管的第一端连接，所述第四电阻的第二端及所述第一开关管的第二端均接地，所述第一开关管的第三端与所述第二开关单元的第一端连接。

在一种可选的方式中，所述第二开关单元包括第五电阻、第六电阻与第二开关管；

所述第五电阻的第一端与所述第一开关单元的第二端连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第二开关管的第一端及所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端及所述第二开关管的第二端均用于输入所述第二直流电压，所述第二开关管的第三端与所述第二开关支路的第一端连接。

第二方面，本申请提供一种开关电源，包括如上所述的电源处理电路。

本申请的有益效果是：本申请提供的电源处理电路包括整流滤波支路、第一开关支路、第二开关支路、电阻支路与控制器。整流滤波支路与交流电源、控制器、电阻支路及第二开关支路连接，控制器与第一开关支路连接，第一开关支路输入第二直流电压，第二开关支路分别与电阻支路及第一开关支路连接。在该电源处理电路所应用的开关电源开机时，交流电源上电。整流滤波支路对交流电源进行整流与滤波，并输出第一直流电压。在第一直流电压小于或等于预设电压时，控制器未输出控制信号。第一开关支路与第二开关支路均保持关断。此时，电阻支路未被短路，电阻支路能够限制流经整流滤波支路的电流。也就实现了在开关电源开机时降低了回路中的瞬间冲击电流，可防止开关电源中的元器件因电流过大而被损坏。从而，能够提高开关电源的可靠性，及延长开关电源的使用寿命。之后，在第一直流电压增大至大于预设电压时，控制器输出控制信号至第一开关支路，以控制第一开关支路导通。第二直流电压通过第一开关支路输入至第二开关支路，以使第二开关支路导通。电阻支路被短路，以使开关电源能够保持正常运行。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例一提供的电源处理电路的结构示意图；

图2为本申请实施例二提供的电源处理电路的结构示意图；

图3为本申请实施例一提供的电源处理电路的电路结构示意图；

图4为本申请实施例二提供的电源处理电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的电源处理电路的结构示意图。如图1所示，电源处理电路100包括整流滤波支路10、第一开关支路20、第二开关支路30、电阻支路40与控制器50。

其中，整流滤波支路10的第一端与交流电源200的第一端连接，整流滤波支路10的第二端与交流电源200的第二端连接，整流滤波支路10的第三端与控制器50的第一端连接，整流滤波支路10的第四端分别与电阻支路40的第一端及第二开关支路30的第二端连接，控制器50的第二端与第一开关支路20的第一端连接，第一开关支路20的第二端用于输入第二直流电压V2，第一开关支路20的第三端与第二开关支路30的第一端连接，第二开关支路30的第三端分别与电阻支路40的第二端及整流滤波支路10的第五端连接。

具体地，整流滤波支路10用于对交流电源200进行整流与滤波，并输出第一直流电压V1。电阻支路40用于在电阻支路40未被短路时限制流经整流滤波支路10的电流。第一开关支路20用于响应于控制信号而导通，以将第二直流电压V2输入至第二开关支路30。其中，控制信号由控制器50确定第一直流电压V1大于预设电压时输出。第二开关支路30用于在第二开关支路30输入第二直流电压V2时导通，以短路电阻支路40。

其中，预设电压为预先设置的电压，其可根据实际应用情况进行设置，本申请实施例对此不作具体限制。

其中，在一些实施例中，控制器50可以为通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、单片机、ARM(Acorn RISC Machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制器50还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。控制器50也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。

在实际应用中，在该电源处理电路100所应用的开关电源开机时，交流电源200上电。整流滤波支路10对交流电源200进行整流与滤波，并输出第一直流电压V1。控制器50能够实时获取第一直流电压V1。在第一直流电压V1小于或等于预设电压时，控制器50未输出控制信号。第一开关支路20与第二开关支路30均保持关断。此时，电阻支路40未被短路，电阻支路40能够限制流经整流滤波支路10的电流。从而，也就实现了在开关电源开机时降低了回路中的瞬间冲击电流，可防止开关电源中的元器件因电流过大而被损坏。进而，能够提高开关电源的可靠性，及延长开关电源的使用寿命。

之后，在第一直流电压V1增大至大于预设电压时，控制器50输出控制信号至第一开关支路20，以控制第一开关支路20导通。继而，第二直流电压V2通过第一开关支路20输入至第二开关支路30，以使第二开关支路30导通。电阻支路40被短路，开关电源能够保持正常运行。

在一实施例中，如图2所示，第一开关支路20包括第一开关单元21与第二开关单元22。

其中，第一开关单元21的第一端与控制器50的第二端连接，第一开关单元21的第二端与第二开关单元22连接，第二开关单元22的第二端用于输入第二直流电压V2，第二开关单元22的第三端与第二开关支路30的第一端连接。

具体地，第一开关单元21用于响应于控制信号而导通，以输出电平信号至第二开关单元22。第二开关单元22用于响应于电平信号而导通，以将第二直流电压V2输入至第二开关支路30。

在该实施例中，通过将第一开关支路20设置为第一开关单元21与第二开关单元22，可用于实现电平转换过程，以适用于更多的应用场景，提高实用性。

请参照图3，图3示例性示出了电源处理电路100的一种电路结构。

在一实施例中，如图3所示，整流滤波支路10包括整流桥U1与电容C1。

其中，整流桥U1的第一端与交流电源200的第一端连接，整流桥U1的第二端与交流电源200的第二端连接，整流桥U1的第三端与电容C1的第一端连接，整流桥U1的第四端与电阻支路40的第二端连接，电容C1的第二端接地GND。

具体地，整流桥U1用于实现全波整流。电容C1用于实现滤波。

在一实施例中，电阻支路40包括第一电阻R1。

其中，第一电阻R1的第一端与整流滤波支路10的第四端连接，第一电阻R1的第二端与整流滤波支路10的第五端连接。

具体地，第一电阻R1为限流电阻。

在一实施例中，第二开关支路30包括第二电阻R2与可控硅U2。

其中，第二电阻R2的第一端与第一开关支路20的第三端连接，第二电阻R2的第二端与可控硅U2的控制端连接，可控硅U2非控制端的第一端接地GND，可控硅U2非控制端的第二端与整流滤波支路10的第四端连接。

具体地，第二电阻R2也为限流电阻。并且，在该实施例中，以可控硅U2为双向可控硅为例。双向可控硅(Bi-directional Controlled Rectifier)是一种半导体器件，也被称为三极晶闸管。它是一种用于交流电路的开关器件，可以在两个方向上控制电流的流动。

在一实施例中，第一开关单元21包括第三电阻R3、第四电阻R4与第一开关管Q1。

其中，第三电阻R3的第一端与控制器50的第二端连接，第三电阻R3的第二端分别与第四电阻R4的第一端及第一开关管Q1的第一端连接，第四电阻R4的第二端及第一开关管Q1的第二端均接地GND，第一开关管Q1的第三端与第二开关单元22的第一端连接。

具体地，第三电阻R3为限流电阻。第四电阻R4用于为第一开关管Q1提供导通压降。

其中，在该实施例中，以第一开关管Q1为NPN型三极管为例。NPN型三极管的基极为第一开关管Q1的第一端，NPN型三极管的发射极为第一开关管Q1的第二端，NPN型三极管的集电极为第一开关管Q1的第三端。

除此之外，第一开关管Q1可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。

在一实施例中，第二开关单元22包括第五电阻R5、第六电阻R6与第二开关管Q2。

其中，第五电阻R5的第一端与第一开关单元21的第二端连接，第五电阻R5的第二端分别与第二开关管Q2的第一端及第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端及第二开关管Q2的第二端均用于输入第二直流电压V2，第二开关管Q2的第三端与第二开关支路30的第一端连接。

具体地，第五电阻R5为限流电阻。第六电阻R6用于为第二开关管Q2提供导通压降。

其中，在该实施例中，以第二开关管Q2为PNP型三极管为例。PNP型三极管的基极为第二开关管Q2的第一端，PNP型三极管的发射极为第二开关管Q2的第二端，PNP型三极管的集电极为第二开关管Q2的第三端。

除此之外，第二开关管Q2可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、集成门极换流晶闸管(IGCT)器件、门极关断晶闸管(GTO)器件、可控硅整流器(SCR)器件、结栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。

以下对图3所示的电路结构的原理进行说明。

在该电源处理电路100所应用的开关电源开机时，交流电源200上电。交流电源200经过整流桥U1的整流与电容C1的滤波后输出第一直流电压V1。

在第一直流电压V1小于或等于预设电压时，控制器50未输出控制信号。第一开关管Q1与第二开关管Q2均保持关断。此时，第一电阻R1未被短路，第一电阻R1能够限制流经电容C1的电流。

在相关技术中，针对于开关电源而言，通常只将交流电源200进行整流与滤波，并未设置相关的限流措施。那么，由于用于滤波的电容的容值较大，在开关电源开机通电时，开关电源中的各回路通常需要承受较大的瞬间电流冲击，可能会损坏开关电源中的元器件，降低了开关电源的可靠性以及使用寿命。

而在本申请中，通过设置第一电阻R1进行限流，能够实现在开关电源开机时降低回路中的瞬间冲击电流，可防止开关电源中的元器件因电流过大而被损坏。进而能够提高开关电源的可靠性，及延长开关电源的使用寿命。

之后，在开关电源启动完成后，即在第一直流电压V1增大至大于预设电压后，电流逐渐稳定，不再出现瞬间冲击电流。此时，控制器50输出控制信号至第一开关管Q1，以控制第一开关管Q1导通。继而，第二直流电压V2通过第一开关管Q1输入至第二开关管Q2。第二开关管Q2导通，并将电阻支路40短路。继而，开关电源能够保持正常运行。

需要说明的是，如图3所示的电源处理电路100的硬件结构仅是一个示例，并且，电源处理电路100可以具有比图中所示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置，图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。

例如，如图4所示，在另一些实施方式中，第二开关支路30包括二极管D1与继电器U3。

其中，二极管D1的阳极、继电器U3的线圈KM的第一端及继电器U3的一对常开触点K1的第一个触点均接地GND，二极管的的阴极及继电器U3的线圈KM的第二端均与第一开关支路20的第三端连接，继电器U3的一对常开触点K1的第二个触点与整流滤波支路10的第五端连接。

具体地，基于二极管D1的单向导电特性。在线圈KM突然断电时，二极管D1得到正向电压而导通，起到接续线圈KM中的电流的作用。

当第二开关管Q2导通时，第二直流电压V2与线圈KM形成回路，第二直流电压V2能够为线圈KM供电。一对常开触点K1闭合，第一电阻R1被短路。

图4所示的电路结构的原理与图3所示的电路结构类似，具体可参照针对图3所示的详细描述，这里不再赘述。

本申请实施例还提供一种开关电源。该开关电源包括本申请任一实施例中的电源处理电路100。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种电源处理电路，其特征在于，包括：

整流滤波支路、第一开关支路、第二开关支路、电阻支路与控制器；

所述整流滤波支路的第一端与交流电源的第一端连接，所述整流滤波支路的第二端与所述交流电源的第二端连接，所述整流滤波支路的第三端与所述控制器的第一端连接，所述整流滤波支路的第四端分别与所述电阻支路的第一端及所述第二开关支路的第二端连接，所述控制器的第二端与所述第一开关支路的第一端连接，所述第一开关支路的第二端用于输入第二直流电压，所述第一开关支路的第三端与所述第二开关支路的第一端连接，所述第二开关支路的第三端分别与所述电阻支路的第二端及所述整流滤波支路的第五端连接；

所述整流滤波支路用于对所述交流电源进行整流与滤波，并输出第一直流电压；

所述电阻支路用于在所述电阻支路未被短路时限制流经所述整流滤波支路的电流；

所述第一开关支路用于响应于控制信号而导通，以将所述第二直流电压输入至所述第二开关支路，其中，所述控制信号由所述控制器确定所述第一直流电压大于预设电压时输出；

所述第二开关支路用于在所述第二开关支路输入所述第二直流电压时导通，以短路所述电阻支路。

2.根据权利要求1所述的电源处理电路，其特征在于，所述第一开关支路包括第一开关单元与第二开关单元；

所述第一开关单元的第一端与所述控制器的第二端连接，所述第一开关单元的第二端与所述第二开关单元的第一端连接，所述第二开关单元的第二端用于输入所述第二直流电压，所述第二开关单元的第三端与所述第二开关支路的第一端连接；

所述第一开关单元用于响应于所述控制信号而导通，以输出电平信号至所述第二开关单元；

所述第二开关单元用于响应于所述电平信号而导通，以将所述第二直流电压输入至所述第二开关支路。

3.根据权利要求1所述的电源处理电路，其特征在于，所述整流滤波支路包括整流桥与电容；

所述整流桥的第一端与所述交流电源的第一端连接，所述整流桥的第二端与所述交流电源的第二端连接，所述整流桥的第三端与所述电容的第一端连接，所述整流桥的第四端与所述电阻支路的第二端连接，所述电容的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的电源处理电路，其特征在于，所述电阻支路包括第一电阻；

所述第一电阻的第一端与所述整流滤波支路的第四端连接，所述第一电阻的第二端与所述整流滤波支路的第五端连接。

5.根据权利要求1所述的电源处理电路，其特征在于，所述第二开关支路包括第二电阻与可控硅；

所述第二电阻的第一端与所述第一开关支路的第三端连接，所述第二电阻的第二端与所述可控硅的控制端连接，所述可控硅非控制端的第一端接地，所述可控硅非控制端的第二端与所述整流滤波支路的第四端连接。

6.根据权利要求1所述的电源处理电路，其特征在于，所述第二开关支路包括二极管与继电器；

所述二极管的阳极、所述继电器的线圈的第一端及所述继电器的一对常开触点的第一个触点均接地，所述二极管的阴极及所述继电器的线圈的第二端均与所述第一开关支路的第三端连接，所述继电器的一对常开触点的第二个触点与所述整流滤波支路的第五端连接。

7.根据权利要求2所述的电源处理电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第三电阻、第四电阻与第一开关管；

所述第三电阻的第一端与所述控制器的第二端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端及所述第一开关管的第一端连接，所述第四电阻的第二端及所述第一开关管的第二端均接地，所述第一开关管的第三端与所述第二开关单元的第一端连接。

8.根据权利要求2所述的电源处理电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第五电阻、第六电阻与第二开关管；

所述第五电阻的第一端与所述第一开关单元的第二端连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第二开关管的第一端及所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端及所述第二开关管的第二端均用于输入所述第二直流电压，所述第二开关管的第三端与所述第二开关支路的第一端连接。

9.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的电源处理电路。