CN107086766B - 开关电源的启动电路和开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关电源的启动电路。启动电路包括电容电路和与电容电路连接的调节器件。电容电路的电容值可调。调节器件用于在开关电源上电过程中按照设定时序调节电容电路的电容值以改变启动电路的电容值。本发明实施方式的启动电路中，调节器件在开关电源上电过程中调节电容电路的电容值，如此，避免了开关电源启动时对MOS管等器件造成损坏，同时开关电源在启动后能保持稳定的输出。此外，本发明还公开了一种开关电源。

Description

开关电源的启动电路和开关电源

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种开关电源的启动电路和开关电源。

背景技术

在相关技术中，为了保持开关电源的输出稳定，开关电源的输出端常常连接了较大的电容。例如，在音频电路中，为了追求卓越的音质，开关电源中常常接入较大的电容。然而，电容变大会造成开关电源启动时对MOS管的冲击过大，导致MOS管的损坏。

发明内容

本发明实施方式提供一种开关电源的启动电路和开关电源。

本发明实施方式的开关电源的启动电路，包括：

电容电路，所述电容电路的电容值可调；和

与所述电容电路连接的调节器件，所述调节器件用于在所述开关电源上电过程中按照设定时序调节所述电容电路的电容值以改变所述启动电路的电容值。

本发明实施方式的开关电源包括本发明实施方式的启动电路。

本发明实施方式的开关电源的启动电路和开关电源中，调节器件在开关电源上电过程中调节电容电路的电容值，如此，避免了开关电源启动时对MOS管等器件造成损坏，同时开关电源在启动后能保持稳定的输出。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的启动电路的电路图。

图2是本发明另一个实施方式的启动电路的电路图。

图3是本发明又一个实施方式的启动电路的电路图。

图4是本发明再一个实施方式的启动电路的电路图。

图5是本发明又另一个实施方式的启动电路的电路图。

图6是本发明再另一个实施方式的启动电路的电路图。

图7是本发明又再一个实施方式的启动电路的电路图。

图8是本发明实施方式的控制电路的电路图。

图9是本发明又再另一个实施方式的启动电路的电路图。

图10是本发明实施方式的开关电源的模块示意图。

主要元件及符号说明：

启动电路10、电容电路11、调节器件12、控制电路13、微控制单元14、第一延时电路152、第二延时电路154、交流电源20、整流模块30、储能器件40、变压器50、整流电路60、滤波电路70、直流输出端80、开关MOS管90、电源管理模块91、反馈电路92、开关电源100。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的实施方式的限制。

请参阅图1，本发明实施方式的开关电源100的启动电路10包括电容电路11和与电容电路11连接的调节器件12。电容电路11的电容值可调。调节器件12用于在开关电源100上电过程中按照设定时序调节电容电路11的电容值以改变启动电路10的电容值。

本发明实施方式的启动电路10中，调节器件12在开关电源100上电过程中调节电容电路11的电容值，如此，避免了开关电源100启动时对MOS管等器件造成损坏，同时开关电源100在启动后能保持稳定的输出。

具体地，在某些实施方式中，电容电路11包括多个电容。调节器件12可包括开关器件和对可调电容进行调节的器件。当调节器件12包括开关器件时，开关器件的断开和闭合，使得接入启动电路10的电容的个数变化，从而改变启动电路10的电容值。当调节器件12包括对可调电容进行调节的器件时，电容电路11包括可调电容，可调电容包括定片和动片，对可调电容进行调节的器件即为带动动片转动的器件，可调电容的电容值随着动片的转动而连续改变，从而改变启动电路10的电容值。更具体的电路连接方式和调节方式可在以下的实施方式中说明。

在某些实施方式中，调节器件12用于在开关电源100上电过程中按照设定时序增大电容电路11的电容值以增大启动电路10的电容值。

通常地，开关电源100上电的时间为几毫秒至几十毫秒不等，调节器件12以设定时序依次接入电容电路11中的多个电容。接入后一电容与前一电容的间隔时间可以为前一电容充满电所需的时间。本发明实施方式中，所称的“接入”是指被接入的器件本身的参数值会影响电路的参数值，例如，当电容接入启动电路10时，电容的电容值会影响启动电路10的电容值，或者说接入电容的电容值会对启动电路10的电容值有贡献。

可以理解，调节器件12可通过手动方式和/或自动方式调节电容电路11的电容值。

在某些实施方式中，电容电路11包括多个电容。多个电容并联。调节器件12包括开关器件。开关器件包括与多个电容连接的至少一个开关件。每个开关件与至少一个电容串联。

具体地，请参阅图2，在一个例子中，电容电路11包括两个电容C1、C2。C1和C2并联。开关器件包括一个开关件SW1。SW1与C2串联。在开关电源100上电时，C1保持接入，SW1断开，在C1充满电后，SW1闭合使得C2接入启动电路10，使得启动电路10的电容值增加。

请再次参阅图1，在一个例子中，电容电路11包括三个电容C1、C2、C3。C1、C2和C3并联。开关器件包括两个开关件SW1、SW2。SW1与C2串联，SW2与C3串联。在开关电源100上电时，C1保持接入，SW1、SW2断开，在C1充满电后，SW1闭合使得C2接入启动电路10，在C2充满电后，SW2闭合使得C3接入启动电路10，使得启动电路10的电容值逐步增加。

请参阅图3，在一个例子中，电容电路11包括两个电容C1、C2。C1和C2并联。开关器件包括两个开关件SW1、SW2。SW1与C1串联，SW2与C2串联。在开关电源100上电时，SW1闭合使得C1接入启动电路10，SW2断开，在C1充满电后，SW2闭合使得C2接入启动电路10，使得启动电路10的电容值逐步增加。

请参阅图4，在一个例子中，电容电路11包括三个电容C1、C2、C3。C2与C3串联后再与C1并联。开关器件包括一个开关件SW1。SW1与C2、C3串联。在开关电源100上电时，C1保持接入，SW1断开，在C1充满电后，SW1闭合使得C2和C3接入启动电路10，使得启动电路10的电容值增加。

可以理解，电容电路11的电路结构不限于上述举例中的电路结构，电容电路11可以包括更多个数的电容，并可以根据电容的个数增加相应的开关件，从而在开关电源100上电过程中按照设定时序调节电容电路11的电容值以改变启动电路10的电容值。

本发明实施方式的电容电路11将以图1为例，来说明在开关电源100上电过程中，启动电路10的工作方式和有益效果。在开关电源100上电时，C1保持接入，SW1、SW2断开，在C1充满电后，SW1闭合使得C2接入启动电路10，在C2充满电后，SW2闭合使得C3接入启动电路10。由于在开关电源100上电时，启动电路10只接入了C1，因而启动电路10的电容值较小，避免了开关电源100上电时对电路中的MOS管等器件冲击过大，造成MOS管等器件损坏。而在C1充满电后，C2和C3依次接入，因而启动电路10的电容值较大，减小了开关电源100的纹波，使得开关电源100能保持稳定的输出。

在某些实施方式中，电容电路11包括多个电容。多个电容并联。多个电容包括固定电容和可调电容。调节器件12用于调节可调电容的电容值。

可以理解，可调电容的电容值可以在某一范围内调整。

具体地，请参阅图5，在一个例子中，电容电路11包括三个电容C1、C2、C3。C1、C2和C3并联。C1为固定电容，C2和C3为可调电容。在开关电源100上电时，C1保持接入，C2和C3以较小电容值或零电容值接入，在C1充满电后，调节器件12依次调节C2和C3使得C2和C3的电容值增大。

同理，电容电路11可以包括更多个数的可调电容，在此不再详细展开。

在某些实施方式中，电容电路11包括多个电容。多个电容并联。多个电容包括固定电容和可调电容。调节器件12用于调节可调电容的电容值。调节器件12包括开关器件。开关器件包括与多个电容连接的至少一个开关件。每个开关件与至少一个电容串联。

具体地，请参阅图6，在一个例子中，电容电路11包括三个电容C1、C2、C3。C1、C2和C3并联。C1和C2为固定电容，C3为可调电容。开关器件包括一个开关件SW1。SW1与C2串联。在开关电源100上电时，C1保持接入，SW1断开，C3以较小电容值或零电容值接入，在C1充满电后，调节器件12调节使得C3以使得C3的电容值增大，在C3充满电后，SW1闭合使得C2接入启动电路10，使得启动电路10的电容值逐步增加。

同理，电容电路11可以包括更多个数的可调电容和固定电容，并可以根据固定电容的个数增加相应的开关件，在此不再详细展开。

请参阅图7，在某些实施方式中，启动电路10包括与开关器件连接的控制电路13和与控制电路13连接的微控制单元14。微控制单元14连接电容电路11并用于在开关电源100上电过程中控制控制电路13按照设定时序驱动开关件的通断状态调节电容电路11的电容值。

具体地，微控制单元14包括MCU。在开关电源100上电时，MCU未启动，控制电路13不工作，开关件断开。在C1充满电后，MCU启动，MCU控制控制电路13按照设定时序驱动开关件的通断状态调节电容电路11的电容值。

请参阅图8，在某些实施方式中，控制电路13包括第一电阻R1、第一三极管Q1和第一二极管D1。第一三极管Q1的基极连接第一电阻R1的一端，第一三极管Q1的集电极连接第一二极管D1的正极和开关件，第一三极管Q1的发射极接地。第一电阻R1的另一端连接微控制单元14。第一二极管D1的负极连接预定供电电压VCC和开关件。

具体地，在本发明实施方式中，第一电阻R1的另一端连接MCU的GPIO(GeneralPurpose Input Output，通用输入/输出)引脚。

请结合图7，在C1充满电后，MCU启动，MCU的GPIO引脚为高电平，第一三极管Q1导通。开关件SW1闭合，开关电源100给C2充电。在本发明示例中，SW1为继电器RL1。

同理，可以采用类似的控制电路13控制开关电源100给C3充电。

在某些实施方式中，控制电路13包括第一电阻R1、场效应管和第一二极管D1。场效应管的栅极连接第一电阻R1的一端，场效应管的漏极连接第一二极管D1的正极和开关件，场效应管的源极接地。第一电阻R1的另一端连接微控制单元14。第一二极管D1的负极连接预定供电电压VCC和开关件。

具体地，在本发明实施方式中，第一电阻R1的另一端连接MCU的GPIO(GeneralPurpose Input Output，通用输入/输出)引脚。

在C1充满电后，MCU启动，MCU的GPIO引脚为高电平，场效应管导通。开关件SW1闭合，开关电源100给C2充电。在本发明示例中，SW1为继电器RL1。

同理，可以采用类似的控制电路13控制开关电源100给C3充电。

请继续参阅图8，在某些实施方式中，开关件包括继电器或NMOS管。

例如，图7中的SW1可采用图8中的继电器RL1或NMOS管来替代。如此，开关件的通断较容易控制，而且开关件的成本低。

在某些实施方式中，启动电路10包括与开关器件连接的延时电路。延时电路用于在开关电源100上电过程中按照设定时序驱动开关件的通断状态调节电容电路11的电容值。

在一个例子中，延时电路包括电容和电阻。延时电路通过改变电容和电阻的大小来调节延时闭合开关件的时间。

需要指出的是，此处不限制延时电路的电路结构，采用任意一种能实现延时闭合开关件的延时电路均可。

请参阅图9，在一个例子中，延时电路包括第一延时电路152和第二延时电路154。第一延时电路152和第二延时电路154具有不同的延时时间。电容电路11包括三个电容C1、C2、C3。C1、C2和C3并联。开关器件包括两个开关件SW1、SW2。SW1与C2串联，SW2与C3串联。第一延时电路152连接SW1，第二延时电路154连接SW2。在开关电源100上电时，C1保持接入，SW1、SW2断开，第一延时电路152使得SW1在延时第一设定时长后闭合，从而使得C2接入启动电路10，第二延时电路154使得SW2在延时第二设定时长后闭合，从而使得C3接入启动电路10。较佳地，第一设定时长为C1充满电所需的时长，第二设定时长为第一设定时长加上C2充满电所需的时长。

本发明实施方式的开关电源100包括上述任一实施方式的启动电路10。

本发明实施方式的开关电源100中，调节器件12在开关电源100上电过程中调节电容电路11的电容值，如此，避免了开关电源100启动时对MOS管等器件造成损坏，同时开关电源100在启动后能保持稳定的输出。

请参阅图10，在某些实施方式中，开关电源100包括交流电源20、整流模块30、储能器件40、变压器50、整流电路60、滤波电路70、直流输出端80、开关MOS管90、电源管理模块91和反馈电路92。交流电源20、整流模块30、储能器件40、变压器50、整流电路60、滤波电路70和直流输出端90依次连接。反馈电路92连接滤波电路70和电源管理模块91。开关MOS管90连接变压器50和电源管理模块91。滤波电路70包括启动电路10。

具体地，整流模块30包括硅桥电路，储能器件40包括高压电容，整流电路60包括整流二极管，电源管理模块91包括电源管理芯片。

本发明实施方式的滤波电路70中的电容可采用本发明实施方式的启动电路10来设计，如此，可以有效避免开关电源100启动时对MOS管等器件造成冲击。

当然，在其他实施方式中，启动电路10也可以连接直流输出端80，使得开关电源100能保持稳定的输出。

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。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的实施方式中的具体含义。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的实施方式的不同结构。为了简化本发明的实施方式的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明的实施方式可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明的实施方式提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理模块的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种开关电源的启动电路，其特征在于，所述开关电源包括开关MOS管，所述启动电路包括：

电容电路，所述电容电路的电容值可调；和

与所述电容电路连接的调节器件，所述调节器件用于在所述开关电源上电过程中按照设定时序增大所述电容电路的电容值以增大所述启动电路的电容值；

所述电容电路包括多个电容，在所述开关电源上电过程中，所述调节器件以所述设定时序依次接入所述多个电容；在所述开关电源上电完成后，所述多个电容全部接入；

其中，接入后一电容与前一电容的间隔时间为前一电容充满电所需的时间。

2.如权利要求1所述的启动电路，其特征在于，所述多个电容并联，所述调节器件包括开关器件，所述开关器件包括与所述多个电容连接的至少一个开关件，每个所述开关件与至少一个所述电容串联。

3.如权利要求1所述的启动电路，其特征在于，所述多个电容并联，所述多个电容包括固定电容和可调电容，所述调节器件用于调节所述可调电容的电容值。

4.如权利要求1所述的启动电路，其特征在于，所述多个电容并联，所述多个电容包括固定电容和可调电容，所述调节器件用于调节所述可调电容的电容值，所述调节器件包括开关器件，所述开关器件包括与所述多个电容连接的至少一个开关件，每个所述开关件与至少一个所述电容串联。

5.如权利要求2或4所述的启动电路，其特征在于，所述启动电路包括与所述开关器件连接的控制电路和与所述控制电路连接的微控制单元，所述微控制单元连接所述电容电路并用于在所述开关电源上电过程中控制所述控制电路按照所述设定时序驱动所述开关件的通断状态调节所述电容电路的电容值。

6.如权利要求5所述的启动电路，其特征在于，所述控制电路包括第一电阻、第一三极管和第一二极管，所述第一三极管的基极连接所述第一电阻的一端，所述第一三极管的集电极连接所述第一二极管的正极和所述开关件，所述第一三极管的发射极接地，所述第一电阻的另一端连接所述微控制单元，所述第一二极管的负极连接预定供电电压和所述开关件。

7.如权利要求5所述的启动电路，其特征在于，所述控制电路包括第一电阻、场效应管和第一二极管，所述场效应管的栅极连接所述第一电阻的一端，所述场效应管的漏极连接所述第一二极管的正极和所述开关件，所述场效应管的源极接地，所述第一电阻的另一端连接所述微控制单元，所述第一二极管的负极连接预定供电电压和所述开关件。

8.如权利要求6或7所述的启动电路，其特征在于，所述开关件包括继电器或NMOS管。

9.如权利要求2或4所述的启动电路，其特征在于，所述启动电路包括与所述开关器件连接的延时电路，所述延时电路用于在所述开关电源上电过程中按照所述设定时序驱动所述开关件的通断状态调节所述电容电路的电容值。

10.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的启动电路。

11.如权利要求10所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源包括交流电源、整流模块、储能器件、变压器、整流电路、滤波电路、直流输出端、电源管理模块和反馈电路，所述交流电源、所述整流模块、所述储能器件、所述变压器、所述整流电路、所述滤波电路和所述直流输出端依次连接，所述反馈电路连接所述滤波电路和所述电源管理模块，所述开关MOS管连接所述变压器和所述电源管理模块，所述滤波电路包括所述启动电路。