CN220754656U - 开关电源启动电路及pwm控制器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种开关电源启动电路及PWM控制器，所述电路中升压电路的第一端连接第一供电电源；波形发生电路连接升压电路的第二端；开关电源芯片的供电端连接升压电路的第三端，开关电源芯片的输出端连接后级控制电路；后级控制电路连接第一供电电源；通过升压电路对第一供电电源输出第一电压阈值的电压信号升压处理，得到第二电压阈值的电压信号，并将第二电压阈值的电压信号提供给开关电源芯片，使得开关电源芯片正常工作，完成整个开关电源芯片的启动，实现只对开关电源芯片的供电端升压，后级控制电路的主回路电源还是由第一供电电源提供，减小了升压电路功率，节省了电路成本，减少了升压模块发热，占用体积小，集成度高，且可靠性强。

Description

开关电源启动电路及PWM控制器

技术领域

本申请涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种开关电源启动电路及PWM控制器。

背景技术

开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于LED照明、监控设备、自动化设备、工业设备等场所。开关电源合理的选择使用，对应用设备稳定性及安全性息息相关。开关模式电源又称交换式电源、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。例如在工业设备应用上，经常要用到稳定的24V直流开关电源，用来给PLC、各类传感器、继电器、触摸屏、电磁阀等提供直流电源，就需要用到开关电源对输入电压及电流进行转换。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：现有的采用UCX844或UCX842等型号的开关电源芯片的开关电源控制方式，启动电压需要高于较大电压阈值时才开始工作，输入电压低于电压阈值时需要增加升压模块，当开关电源功率大时，相应的升压模块功率也需要变大，导致成本高，且体积大。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述现有的开关电源控制方式中存在的问题，提供一种能够节省电路成本，减少了升压模块发热，占用体积小，集成度高，且可靠性强的开关电源启动电路及PWM控制器。

第一方面，本申请提供一种开关电源启动电路，包括：

第一供电电源，第一供电电源被配置为输出第一电压阈值的电压信号；

升压电路，升压电路的第一端连接第一供电电源；

波形发生电路，波形发生电路连接升压电路的第二端；

开关电源芯片，开关电源芯片的供电端连接升压电路的第三端，开关电源芯片的输出端用于连接后级控制电路；后级控制电路连接第一供电电源；升压电路的第三端被配置为输出第二电压阈值的电压信号；第二电压阈值大于第一电压阈值。

可选的，升压电路包括BOOST升压电路；

BOOST升压电路的第一端连接第一供电电源，BOOST升压电路的第二端连接波形发生电路，BOOST升压电路的第三端连接开关电源芯片的供电端。

可选的，BOOST升压电路包括第一开关管、第一电感、第一电阻和第一二极管；

第一开关管的栅极连接波形发生电路，第一开关管的源极连接地线，第一开关管的漏极分别连接第一电感的第一端、第一二极管的阳极；第一电感的第二端连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第一供电电源；第一二极管的阴极连接开关电源芯片的供电端。

可选的，开关电源启动电路还包括第二电阻和第三电阻；

第二电阻的第一端连接第一供电电源，第二电阻的第二端分别连接第一二极管的阴极、第三电阻的第一端；第三电阻的第二端连接开关电源芯片的供电端。

可选的，波形发生电路包括三角波发生电路；三角波发生电路连接升压电路的第二端。

可选的，三角波发生电路包括第四电阻、第一电容和运算放大器芯片；

运算放大器芯片的第一端和第四端分别连接第四电阻的第一端，运行放大器芯片的第三端分别连接第四电阻的第二端、第一电容的正极，运算放大器芯片的第六端连接升压电路的第二端，运算放大器芯片的第二端和运算放大器芯片的第五端分别用于连接第二供电电源；第一电容的负极连接地线。

可选的，后级控制电路包括第二开关管和变压器；

第二开关管的栅极连接开关电源芯片的输出端，第二开关管的源极连接地线，第二开关管的漏极连接变压器的第一初级端，变压器的第二初级端连接第一供电电源；变压器的第一次级端和第二次级端分别用于连接负载。

可选的，后级控制电路还包括第五电阻；

第五电阻的第一端连接开关电源芯片的输出端，第五电阻的第二端连接第二开关管的栅极。

可选的，开关电源芯片包括UCX842型号或UCX844型号的开关电源芯片。

第二方面，本申请还提供一种PWM控制器，包括后级控制电路和上述任意一项的开关电源启动电路；开关电源启动电路连接后级控制电路。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述的开关电源启动电路中，包括第一供电电源、升压电路、波形发生电路和开关电源芯片；升压电路的第一端连接第一供电电源；波形发生电路连接升压电路的第二端；开关电源芯片的供电端连接升压电路的第三端，开关电源芯片的输出端用于连接后级控制电路；后级控制电路连接第一供电电源；第一供电电源被配置为输出第一电压阈值的电压信号；升压电路的第三端被配置为输出第二电压阈值的电压信号；第二电压阈值大于第一电压阈值。本申请通过升压电路对第一供电电源输出第一电压阈值的电压信号进行升压处理，得到第二电压阈值的电压信号，并将第二电压阈值的电压信号提供给开关电源芯片，使得开关电源芯片正常工作，完成整个开关电源芯片的启动，实现只把开关电源芯片的供电端升压，后级控制电路的主回路电源还是由第一供电电源提供，进而升压电路功率减小，节省了电路成本，减少了升压模块发热，占用体积小，集成度高，且可靠性强。

附图说明

图1为本申请实施例中开关电源启动电路的第一电路示意图；

图2为本申请实施例中开关电源启动电路的第二电路示意图；

图3为本申请实施例中开关电源启动电路的第三电路示意图；

图4为本申请实施例中开关电源启动电路的第四电路示意图；

图5为本申请实施例中开关电源启动电路的第五电路示意图。

附图标记：

10、第一供电电源；20、升压电路；210、BOOST升压电路；30、波形发生电路；310、三角波发生电路；40、开关电源芯片；50、后级控制电路；

Q1、第一开关管；Q2、第二开关管；D1、第一二极管；L1、第一电感；C1、第一电容；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；U1、运算放大器芯片；T1、变压器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种开关电源启动电路，开关电源启动电路包括第一供电电源10、升压电路20、波形发生电路30和开关电源芯片40。第一供电电源10被配置为输出第一电压阈值的电压信号；升压电路20的第一端连接第一供电电源10；波形发生电路30连接升压电路20的第二端；开关电源芯片40的供电端连接升压电路20的第三端，开关电源芯片40的输出端用于连接后级控制电路50；后级控制电路50连接第一供电电源10；升压电路20的第三端被配置为输出第二电压阈值的电压信号；第二电压阈值大于第一电压阈值。

其中，开关电源芯片40可以但不限于是UCX842型号或UCX844型号的开关电源芯片40。第一供电电源10可用来输出第一电压阈值的电压信号，例如第一电压阈值可以是12V。示例性的，第一供电电源10可包括电源适配模块，电源适配模块的输入端可用来连接在市电插座，进而市电信号通过电源适配模块进行转换处理后，输出12V的电压信号。在另一示例中，第一供电电源10还可以是能够输出12V的移动电源。

波形发生电路30可用来输出波形信号，波形信号可用来驱动升压电路20工作。升压电路20根据波形发生电路30传输的波形信号，将第一供电电源10输出的第一电压阈值的电压信号升压至第二电压阈值的电压信号。例如第二电压阈值可以是16V。升压电路20可将升压后的第二电压阈值的电压信号传输给开关电源芯片40，实现对开关电源芯片40的供电，使得开关电源芯片40能够正常工作。基于开关电源芯片40的输出端用于连接后级控制电路50；后级控制电路50连接第一供电电源10，进而第一供电电源10向后级控制电路50正常供电，开关电源芯片40能够控制后级控制电路50，从而完成整个开关电源的正常启动。

上述实施例中，基于升压电路20的第一端连接第一供电电源10；波形发生电路30连接升压电路20的第二端；开关电源芯片40的供电端连接升压电路20的第三端，开关电源芯片40的输出端用于连接后级控制电路50；后级控制电路50连接第一供电电源10；第一供电电源10分别向升压电路20与后级控制电路50传输第一电压阈值的电压信号；升压电路20的第三端向开关电源传输第二电压阈值的电压信号；第二电压阈值大于第一电压阈值。本申请通过升压电路20对第一供电电源10输出第一电压阈值的电压信号进行升压处理，得到第二电压阈值的电压信号，并将第二电压阈值的电压信号提供给开关电源芯片40，使得开关电源芯片40正常工作，完成整个开关电源芯片40的启动，实现只把开关电源芯片40的供电端升压，后级控制电路50的主回路电源还是由第一供电电源10提供，进而升压电路20功率减小，节省了电路成本，减少了升压模块发热，占用体积小，集成度高，且可靠性强。

在一个实施例中，如图2所示，升压电路20包括BOOST升压电路210；BOOST升压电路210的第一端连接第一供电电源10，BOOST升压电路210的第二端连接波形发生电路30，BOOST升压电路210的第三端连接开关电源芯片40的供电端。

其中，BOOST升压电路210指的是一种开关直流升压电路。

基于BOOST升压电路210的第一端连接第一供电电源10，BOOST升压电路210的第二端连接波形发生电路30，BOOST升压电路210的第三端连接开关电源芯片40的供电端，进而波形发生电路30向BOOST升压电路210的第二端输出波形信号，BOOST升压电路210根据波形发生电路30传输的波形信号，将第一供电电源10输出的第一电压阈值的电压信号升压至第二电压阈值的电压信号。BOOST升压电路210将升压后的第二电压阈值的电压信号传输给开关电源芯片40的供电端，实现对开关电源芯片40的供电，使得开关电源芯片40能够正常工作。进一步的，基于第一供电电源10向后级控制电路50供电，开关电源芯片40能够控制后级控制电路50启动工作，从而完成整个开关电源的正常启动。

在一个实施例中，如图3所示，BOOST升压电路210包括第一开关管Q1、第一电感L1、第一电阻R1和第一二极管D1；第一开关管Q1的栅极连接波形发生电路30，第一开关管Q1的源极连接地线，第一开关管Q1的漏极分别连接第一电感L1的第一端、第一二极管D1的阳极；第一电感L1的第二端连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接第一供电电源10；第一二极管D1的阴极连接开关电源芯片40的供电端。

其中，第一开关管Q1可以是N型MOS管。基于第一开关管Q1的栅极连接波形发生电路30，第一开关管Q1的源极连接地线，第一开关管Q1的漏极分别连接第一电感L1的第一端、第一二极管D1的阳极，进而第一开关管Q1的栅极接收到波形发生电路30传输的波形信号时，使得第一开关管Q1进行开通关断工作。基于第一电感L1的第二端连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接第一供电电源10；第一二极管D1的阴极连接开关电源芯片40的供电端，进而基于第一开关管Q1的开通关断，将第一供电点传输的第一电压阈值的电压信号升压至第二电压阈值的电压信号，并将第二电压阈值的电压信号传输至开关电源芯片40的供电端，使得开关电源芯片40正常工作，完成整个开关电源芯片40的启动，实现只把开关电源芯片40的供电端升压，后级控制电路50的主回路电源还是由第一供电电源10提供，进而升压电路20功率减小，节省了电路成本，减少了升压模块发热，占用体积小，集成度高，且可靠性强。

在一个实施例中，如图3所示，开关电源启动电路还包括第二电阻R2和第三电阻R3；第二电阻R2的第一端连接第一供电电源10，第二电阻R2的第二端分别连接第一二极管D1的阴极、第三电阻R3的第一端；第三电阻R3的第二端连接开关电源芯片40的供电端。

其中，第二电阻R2和第三电阻R3起到限流作用，避免升压电路20输出异常时，损坏开关电源芯片40。

在一个示例中，如图4所示，波形发生电路30包括三角波发生电路310；三角波发生电路310连接升压电路20的第二端。

其中三角波发生电路310可用来输出三角波信号，三角波波信号可用来驱动升压电路20工作。基于波形信号可用来驱动升压电路20工作，进而升压电路20根据三角波发生电路310传输的三角波信号，将第一供电电源10输出的第一电压阈值的电压信号升压至第二电压阈值的电压信号。升压电路20可将升压后的第二电压阈值的电压信号传输给开关电源芯片40，实现对开关电源芯片40的供电，使得开关电源芯片40能够正常工作。

在一个示例中，如图4所示，三角波发生电路310包括第四电阻R4、第一电容C1和运算放大器芯片U1；运算放大器芯片U1的第一端和第四端分别连接第四电阻R4的第一端，运行放大器芯片的第三端分别连接第四电阻R4的第二端、第一电容C1的正极，运算放大器芯片U1的第六端连接升压电路20的第二端，运算放大器芯片U1的第二端和运算放大器芯片U1的第五端分别用于连接第二供电电源；第一电容C1的负极连接地线。

其中，第四电阻R4的阻值和第一电容C1的容值可根据实际电路设计需求而确定。示例性的，第四电阻R4可以是滑动电阻，第一电容C1可以是滑动电容，通过调整第四电阻R4的阻值大小和第一电容C1的容值大小，进而能够使得三角波发生电路310输出不同频率的三角波信号。

在一个实施例中，如图5所示，后级控制电路50包括第二开关管Q2和变压器T1；第二开关管Q2的栅极连接开关电源芯片40的输出端，第二开关管Q2的源极连接地线，第二开关管Q2的漏极连接变压器T1的第一初级端，变压器T1的第二初级端连接第一供电电源10；变压器T1的第一次级端和第二次级端分别用于连接负载。

第二开关管Q2可以是N型MOS管。基于第二开关管Q2的栅极连接开关电源芯片40的输出端，第二开关管Q2的源极连接地线，第二开关管Q2的漏极连接变压器T1的第一初级端，进而开关电源芯片40正常启动工作后，开关电源芯片40驱动第二开关管Q2进行开通关断工作；基于变压器T1的第二初级端连接第一供电电源10；变压器T1的第一次级端和第二次级端分别用于连接负载，进而第一供电电源10向变压器T1传输第一电压阈值的电压信号，通过变压器T1进行电压转换后，向负载提高电压转换后的电信号，从而完成整个开关电源的正常启动。

在一个实施例中，如图5所示，后级控制电路50还包括第五电阻R5；第五电阻R5的第一端连接开关电源芯片40的输出端，第五电阻R5的第二端连接第二开关管Q2的栅极。

其中，第五电阻R5起到限流作用，避免开关电源芯片40输出异常时，损坏第二开关管Q2。

在一个实施例中，还提供一种PWM控制器，包括后级控制电路和上述任意一项的开关电源启动电路；开关电源启动电路连接后级控制电路。

其中，关于后级控制电路和开关电源启动电路的具体描述内容可参考上述实施例中对后级控制电路和开关电源启动电路的描述，在此不再赘述。

具体地，基于升压电路的第一端连接第一供电电源；波形发生电路连接升压电路的第二端；开关电源芯片的供电端连接升压电路的第三端，开关电源芯片的输出端用于连接后级控制电路；后级控制电路连接第一供电电源；第一供电电源分别向升压电路与后级控制电路传输第一电压阈值的电压信号；升压电路的第三端向开关电源传输第二电压阈值的电压信号；第二电压阈值大于第一电压阈值。本申请通过升压电路对第一供电电源输出第一电压阈值的电压信号进行升压处理，得到第二电压阈值的电压信号，并将第二电压阈值的电压信号提供给开关电源芯片，使得开关电源芯片正常工作，完成整个开关电源芯片的启动，实现只把开关电源芯片的供电端升压，后级控制电路的主回路电源还是由第一供电电源提供，进而升压电路功率减小，节省了电路成本，减少了升压模块发热，占用体积小，集成度高，且可靠性强。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的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。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种开关电源启动电路，其特征在于，包括：

第一供电电源，所述第一供电电源被配置为输出第一电压阈值的电压信号；

升压电路，所述升压电路的第一端连接所述第一供电电源；

波形发生电路，所述波形发生电路连接所述升压电路的第二端；

开关电源芯片，所述开关电源芯片的供电端连接所述升压电路的第三端，所述开关电源芯片的输出端用于连接后级控制电路；所述后级控制电路连接所述第一供电电源；所述升压电路的第三端被配置为输出第二电压阈值的电压信号；所述第二电压阈值大于所述第一电压阈值。

2.根据权利要求1所述的开关电源启动电路，其特征在于，所述升压电路包括BOOST升压电路；

所述BOOST升压电路的第一端连接所述第一供电电源，所述BOOST升压电路的第二端连接所述波形发生电路，所述BOOST升压电路的第三端连接所述开关电源芯片的供电端。

3.根据权利要求2所述的开关电源启动电路，其特征在于，所述BOOST升压电路包括第一开关管、第一电感、第一电阻和第一二极管；

所述第一开关管的栅极连接所述波形发生电路，所述第一开关管的源极连接地线，所述第一开关管的漏极分别连接所述第一电感的第一端、所述第一二极管的阳极；所述第一电感的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一供电电源；所述第一二极管的阴极连接所述开关电源芯片的供电端。

4.根据权利要求3所述的开关电源启动电路，其特征在于，还包括第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的第一端连接所述第一供电电源，所述第二电阻的第二端分别连接所述第一二极管的阴极、所述第三电阻的第一端；所述第三电阻的第二端连接所述开关电源芯片的供电端。

5.根据权利要求1所述的开关电源启动电路，其特征在于，所述波形发生电路包括三角波发生电路；所述三角波发生电路连接所述升压电路的第二端。

6.根据权利要求5所述的开关电源启动电路，其特征在于，所述三角波发生电路包括第四电阻、第一电容和运算放大器芯片；

所述运算放大器芯片的第一端和第四端分别连接所述第四电阻的第一端，所述运算放大器芯片的第三端分别连接所述第四电阻的第二端、所述第一电容的正极，所述运算放大器芯片的第六端连接所述升压电路的第二端，所述运算放大器芯片的第二端和所述运算放大器芯片的第五端分别用于连接第二供电电源；所述第一电容的负极连接地线。

7.根据权利要求1所述的开关电源启动电路，其特征在于，所述后级控制电路包括第二开关管和变压器；

第二开关管的栅极连接所述开关电源芯片的输出端，所述第二开关管的源极连接地线，所述第二开关管的漏极连接所述变压器的第一初级端，所述变压器的第二初级端连接所述第一供电电源；所述变压器的第一次级端和第二次级端分别用于连接负载。

8.根据权利要求7所述的开关电源启动电路，其特征在于，所述后级控制电路还包括第五电阻；

所述第五电阻的第一端连接所述开关电源芯片的输出端，所述第五电阻的第二端连接所述第二开关管的栅极。

9.根据权利要求1所述的开关电源启动电路，其特征在于，所述开关电源芯片包括UCX842型号或UCX844型号的开关电源芯片。

10.一种PWM控制器，其特征在于，包括后级控制电路和权利要求1至9任意一项所述的开关电源启动电路；所述开关电源启动电路连接所述后级控制电路。