CN223207013U - 一种低待机功耗的电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低待机功耗的电源装置，属于电源电路设计领域，所述低待机功耗的电源装置包括交流电流源、整流桥电路、第一电容、电源电路、电荷泵电路、控制电路，所述交流电流源的输入端与所述整流桥电路的输入端并联，所述整流桥电路的输出端与第一电容并联，第一电容与所述电源电路的输入端并联，所述电源电路的输出端与电荷泵电路的输入端连接，电荷泵电路的输出与控制电路相连，为所述控制电路提供电能。本实用新型通过电荷泵电路来实现将电源电压从15V转5V的功能，其效率约为70%。假设待机时MCU功耗为5mA，则电荷泵电路能省40mW，极大的减小了家电的待机功耗，降低电源部分温升，提高了系统使用寿命，提高了产品可靠性。

Description

一种低待机功耗的电源装置

技术领域

本实用新型涉及电源电路设计领域，且特别是一种电器低待机功耗的电源装置。

背景技术

在家电电源中，待机功能在为居民用户提供便利的同时，也造成了大量的能源浪费，所以需要降低待机功耗。常见的方案是优化ACDC的轻载效率，优化MCU的程序。

在轻载条件下，因为开关损耗和静态损耗占比增大，ACDC的转换效率往往较低，目前优化ACDC的轻载效率的方案很难进一步提升，且成本会进一步增加。

优化MCU程序的方法只能减少软件系统问题，无法从根本上减少硬件电路各个部件本身带来的功耗增加。

目前家电使用非隔离电源方案，在变频电机驱动板上，MCU的电源由一颗低压差线性稳压器（LDO）提供，它将15V转为5V，提供给MCU，效率约为33%，转化效率低，功耗高。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种低待机功耗的电源装置。

为达到上述目的，本实用新型技术方案是：

一种低待机功耗的电源装置，包括交流电流源、整流桥电路、第一电容、电源电路、电荷泵电路、控制电路，所述交流电流源的输入端与所述整流桥电路的输入端并联，所述整流桥电路的输出端与第一电容并联，第一电容与所述电源电路的输入端并联，所述电源电路的输出端与电荷泵电路的输入端连接，电荷泵电路的输出与控制电路相连，为所述控制电路提供电能。

电荷泵电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第二电容、第三电容，所述第一开关与所述第二开关连接，所述第二开关与所述第四开关并联，所述第二电容一端与所述第一开关相连，另一端与所述第三开关相连，所述第三开关与第四开关并联，所述第三电容一端接地，另一端与外部电路相连接；在充电时，所述第一开关和第四开关导通，对所述第二电容充电；在放电时，所述第二开关和第三开关导通，所述第二电容对电容第三放电。

整流桥电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管与所述第三二极管并联，所述第二二极管与所述第四二极管并联，所述第一二极管和第三二极管的公共端与第一电容一端相连，所述第二二极管和第四二极管的公共端与第一电容另一端相连。

电源电路包括第五开关和第六开关、第一电感和第四电容，所述第五开关一端与第一电容相连接，所述第六开关和所述第一电感并联，所述第四电容与所述第一电感并联。

综上所述，本实用新型通过电荷泵电路来实现将电源电压从15V转5V的功能，其效率约为70%。假设待机时MCU功耗为5mA，则电荷泵电路能省40mW，极大的减小了家电的待机功耗，降低电源部分温升，提高了系统使用寿命，提高了产品可靠性。

为让实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一种低待机功耗的电源装置结构示意图。

图2为图1中电荷泵电路结构示意图。

图3为本实用新型一种低待机功耗的电源装置的一具体实施例。

在附图中，类似的附图标号是指相同的附图元件。

附图标记说明：

1-整流桥电路；2-电源电路；3-电荷泵电路；4-控制电路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

如图1所示为本实用新型的低待机功耗的电源装置示意图，包括交流电流源AC、整流桥电路1、电解电容C1、电源电路2、电荷泵电路3、控制电路4。交流电流源AC产生交流电V_AC。所述整流桥电路1一端与所述交流电流源连接，另一端产生V_DC输出到C1。所述电源电路2包括开关Q5、Q6、电感L和电容C4，所述电源电路2一端与C1连接，另一端产生电压V_in输出到电荷泵电路3。所述电荷泵电路产生电压V_out到控制电路4。

本实用新型图1涉及但是不限于非隔离电源方案，还包括隔离电源方案。

如图2所示为电荷泵电路的原理图，其包括开关Q1、Q2、Q3、Q4和电容C2、C3。Q1一端连接外部输入电压Vin,另一端与Q2和C2相连接Q3一端接地，另一端与C2相连接；C3一段接地，另一端与Q2、Q4并联后输出V_out到MCU。在充电时，Q1和Q4导通，对电容C2充电，当充放电达到平衡时，在充电阶段有：

V_in-V_C=V_out；

在放电时，Q2和Q3进行PWM控制，占空比为Duty，电容C2对电容C3放电，

Duty*V_C=V_out；

结合充电时候的公式，可以得到：

V_out=V_in*Duty/(1+Duty)。

如图3所示，为所述低待机功耗的电源装置一具体实施例，所述电源电路包括单向整流桥电路1、电源电路2、电荷泵电路3，所述单相整流桥电路包括二极管D1~D4和电容C1，所述二极管D2的阴极连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1和所述二极管D2同向串联组成第一桥臂，所述二极管D4的阴极连接所述二极管D3的阳极，所述二极管D3和所述二极管D4同向串联组成第二桥臂，所述第二桥臂和所述第一桥臂均与所述电容C1并联连接，所述第一桥臂的桥臂中点与所述第二桥臂的桥臂中点输入所述交流电V_AC，所述电容C1两端输出所述直流电V_DC。

所述电源IC电路，包括开关Q5~Q6、电感L和电容C，所述开关Q5一端连接输入电压V_DC，另一端与开关Q6和电感L相连，所述开关Q6一端接地，另一端与所述电感L相连。所述电感L与所述电容C4并联后输出电压V_in。

本案提出的一种低待机功耗的电源装置的有益效果为：

本实用新型通过电荷泵电路来实现将电源电压从15V转5V的功能，其效率约为70%。假设待机时MCU功耗为5mA，则电荷泵电路能省40mW，极大的减小了家电的待机功耗，降低电源部分温升，提高了系统使用寿命，提高了产品可靠性。

本实用新型使用电荷泵电路替换常用的低压稳压器，其可以设计成一款单独的电荷泵芯片，也可以设计为包含电源和电荷泵两者功能的一颗集成式电源芯片。

虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (4)

1.一种低待机功耗的电源装置，其特征在于，包括交流电流源、整流桥电路、第一电容、电源电路、电荷泵电路、控制电路，所述交流电流源的输入端与所述整流桥电路的输入端并联，所述整流桥电路的输出端与第一电容并联，第一电容与所述电源电路的输入端并联，所述电源电路的输出端与电荷泵电路的输入端连接，电荷泵电路的输出与控制电路相连，为所述控制电路提供电能。

2.如权利要求1所述一种低待机功耗的电源装置，其特征在于，所述电荷泵电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第二电容、第三电容，所述第一开关与所述第二开关连接，所述第二开关与所述第四开关并联，所述第二电容一端与所述第一开关相连，另一端与所述第三开关相连，所述第三开关与第四开关并联，所述第三电容一端接地，另一端与外部电路相连接；在充电时，所述第一开关和第四开关导通，对所述第二电容充电；在放电时，所述第二开关和第三开关导通，所述第二电容对电容第三放电。

3.如权利要求2所述一种低待机功耗的电源装置，其特征在于，所述整流桥电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管与所述第三二极管并联，所述第二二极管与所述第四二极管并联，所述第一二极管和第三二极管的公共端与第一电容一端相连，所述第二二极管和第四二极管的公共端与第一电容另一端相连。

4.如权利要求3所述一种低待机功耗的电源装置，其特征在于，所述电源电路包括第五开关和第六开关、第一电感和第四电容，所述第五开关一端与第一电容相连接，所述第六开关和所述第一电感并联，所述第四电容与所述第一电感并联。