CN108155781B - 一种高效率辅助电源线路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高效率辅助电源线路，该线路包含输入电压源，开关电源功率级，输出电感，输出负载，辅助电源线路，开关电源功率级提供电压输出端口，输出正电压端口Vout+连接负载，输出负电压端口Vout‑通过一个输出电感与负载连接，开关电源功率级还提供一个VDS电压端口，与辅助电源线路的第一电阻相连，其特征在于，开关电源稳定工作后，该线路通过一个第一电感与输出电感相耦合产生辅助电源的电压。本发明使开关电源电路进入稳定工作状态后由感应电感产生辅助电源的电压，设计简单，损耗小，提高了开关电源的效率，降低了生产成本。

Description

一种高效率辅助电源线路
技术领域
本发明涉及开关电源领域，特别是涉及一种高效率辅助电源线路。
背景技术
开关电源目前广泛应用于现代电力电子***中。开关电源主要是通过一些电路拓扑架构，将输入电压转换成符合要求的电压。基本的电路包含功率级线路，控制线路，驱动线路，保护线路，辅助供电线路。随着科学技术的不断进步，人们对开关电源的要求也越来越高，高密度，低成本，大功率，低压大电流输入，低功耗，高效率，为了降低电源模块的空载损耗，提高电源模块的工作效率就需要优化开关电源的每部分线路，辅助供电线路是其中重要的一个环节。
辅助电源通常的做法是一个绕组与主变压器耦合产生一个电压，再经过一个三极管降压得到，或者是在线路里取一个较高的电压或者脉冲电压，经过一个三极管降压得到，两种方式里三极管上都承受着一个较高的压降，产生较大的电流，由于空间上的限制，三极管不能选择较大的封装，三极管在工作中温度高，损耗大，对于三极管的选型和成本上的控制都带来了困难，同时也大大影响了电源模块空载损耗的降低和效率的提高。
为了解决上述问题，本发明提出了一种高效率的辅助电源线路，当模块正常工作后，用低损耗的感应电感供电，使三极管停止工作。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种高效率辅助电源线路。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高效率辅助电源线路，该线路包含输入电压源，开关电源功率级，输出电感，输出负载，辅助电源线路，上述输入电压源与开关电源功率级两个输入端口相连接，给开关电源功率级提供输入电压，开关电源功率级提供两个电压输出端口，输出正电压端口Vout+连接负载，输出负电压端口Vout-通过一个输出电感与负载连接，开关电源功率级还提供一个VDS电压端口，与辅助电源线路的第一电阻相连，其特征在于，开关电源稳定工作后，该线路通过一个第一电感与输出电感相耦合产生辅助电源的电压。
优选地，上述高效率辅助电源线路，其特征在于，上述VDS电压是一个直流电压或者是一个脉冲电压，由开关电源的功率级线路产生。
优选地，上述高效率辅助电源线路，其特征在于，上述辅助电源线路还包含：第一电阻的另一端与一个第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极同时连接了一个第一电容一端、一个第二电阻一端和一个第一三极管集电极，第一电容的另外一端与负载地连接，第二电阻另外一端与一个第一开关管的源极连接，第一开关管的源极同时连接一个稳压管，稳压管的另外一端与负载地相连，第一开关管的漏极与第一三极管的基极连接。
优选地，上述高效率辅助电源线路，其特征在于，上述辅助电源线路还包含：第一开关管的栅极同时连接着一个第三二极管的阳极和一个第二电容的一端，第二电容的另外一端与负载地相连，第三二极管的阴极同时连接着一个第四二极管的阴极和一个第四电容的一端，第四电容的另外一端与负载地相连接，第三二极管与一个第三电阻并联，第四电容与一个第四电阻并联。
优选地，上述高效率辅助电源线路，其特征在于，上述辅助电源线路还包含：第四二极管的阳极连接一个第二二极管的阳极和一个第五电阻，第二二极管的阴极连接第一三极管的发射极和第三电容，第三电容另外一端与负载地相连，第五电阻的另一端与一个第一电感连接，第一电感的另外一端与负载大地相连接，第一电感与输出电感互相耦合。
优选地，上述高效率辅助电源线路，其特征在于，当开关电源关机后为了能够重新起机,关机后第一开关管的栅极需要放电，第二电容上的电压通过第三电阻、第三二极管和第四电阻放电。
优选地，上述高效率辅助电源线路，其特征在于，上述开关电源功率级是任意一种隔离或者非隔离的开关电源拓扑架构。
本发明提供了一个结构简单、成本低的高效率辅助电源线路，使开关电源电路进入稳定工作状态后由感应电感产生辅助电源的电压，损耗小，提高了开关电源的效率。使同步整流技术的应用更为广泛，为高新技术电子产品的性能提升做出贡献。
附图说明
图1是高效率辅助电源线路示意图。
图2是开关电源功率级一种具体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明线路的实施方式，以详细说明本发明的技术方案。
如图１中所示，输入电压源与开关电源功率级连接，给开关电源功率级供电，开关电源功率级输出电压正端Vout+连接负载，负端Vout-通过一个输出电感L2接负载的负端，负载的负端接地。开关电源功率级可以是任意一种开关电源拓扑架构，如图2中，是反激架构，包含输入滤波线路，原边开关管，变压器，副边同步整流管，输出滤波线路。VDS是一个较高的直流电压或者是脉冲电压，由开关电源功率级产生。辅助电源线路包含：一个第一电阻R1一端连接VDS,另一端连接一个第一二极管D1的阳极，D1的阴极同时连接第一三极管Q2的集电极、第二电阻R2的一端和一个第一电容C1的一端，Q2的发射极同时接第二二极管D2的阴极和第三电容的一端，Q2的集电极接第一开关管Q1的漏极，Q1的源极同时接R2的另外一端和第一稳压管CR1，Q1的栅极同时接第二电容C2，第三电阻R3和第三二极管D3的阳极，第四电阻R4和第四电容并联接D3的阴极、R3的另外一端和第四二极管D4的阴极，D4的阳极同时接D2的阳极和第五电阻R5的一端，R5的另外一端接第一电感L1的一端，C1、CR1、C2、C3、R4、C4、L1的另外一端接负载的地。
第一开关管Q1是一个P 型的MOSFET,CR1是一个7.5V的稳压管，开关电源刚开始起机时，由VDS供电，VDS 电压经过第一电阻R1、第一二极管D1、第二电阻R2后，给开关管Q1的源极（S极），由于稳压管CR1的作用，Q1的源极稳定在7.5V，这时Q1栅极（G脚）的电压低于7.5V，Q1开通。第一三极管Q2是一个NPN管，Q1导通后，三极管的基极有了电流，基极（b极）电压高于发射极（e极）电压，Q2导通，于是产生了辅助电源VDD，VDD是一个较低的电压。由于VDS电压较高，VDD电压较低，较大的电压降加到Q2上，Q2上损耗很大，温度很高，如果一直由VDS给VDD供电，那么三极管Q2的选型和提高开关电源的整体效率都很困难。本线路解决了这一难题，当开关电源模块输出稳定后，第一电感L1与输出电感L2耦合产生电压，建立的感应电压经过第五电阻R5和第四二极管D4，在第四电容C4上建立电压，C4上的电压经过第三电阻R3和第二电容C2 的延时给Q1的G脚，G脚电压高于7.5V时，Q1关断。Q2的基极没有电流，Q2截止，这样VDS供电断开。感应电感L1产生的电压经过第二二极管D2提供给VDD，当开关电源关机后为了能够重新起机，关机后Q1的G脚需要放电，C2上的电压通过第三电阻R3，第三二极管D3和R4放电。这样电源电路稳定工作后，辅助电源VDD就由感应电感L1产生，大大降低了损耗，提供了效率。
虽然以上描述了本发明的具体实施线路，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施线路做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种高效率辅助电源线路，该线路包含输入电压源、开关电源功率级、输出电感、负载和辅助电源线路，上述输入电压源与开关电源功率级两个输入端口相连接，给开关电源功率级提供输入电压，开关电源功率级提供电压输出端口Vout+和Vout-，输出正电压端口Vout+连接负载的一端，输出负电压端口Vout-通过输出电感与负载的另一端连接，负载的另一端接负载地；开关电源功率级还提供一个VDS电压端口，与辅助电源线路的第一电阻的一端相连，其特征在于，开关电源功率级稳定工作后，辅助电源线路通过第一电感与输出电感相耦合产生辅助电源的电压；辅助电源线路中第一电阻的另一端与第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极连接第一电容一端、第二电阻一端和第一三极管集电极，第一电容的另一端与负载地连接，第二电阻另一端与第一开关管的源极和稳压管的负极连接，稳压管的正极与负载地相连，第一开关管的漏极与第一三极管的基极连接，第一开关管的栅极同时连接第三二极管的阳极和第二电容的一端，第二电容的另一端与负载地相连，第三二极管的阴极连接第四二极管的阴极和第四电容的一端，第四电容的另一端与负载地相连，第三二极管与第三电阻并联，第四电容与第四电阻并联，第四二极管的阳极连接第二二极管的阳极和第五电阻的一端，第二二极管的阴极连接第一三极管的发射极和第三电容的一端，第三电容另一端与负载地相连，第五电阻的另一端与第一电感的一端连接，第一电感的另一端与负载地相连。
2.如权利要求1所述的一种高效率辅助电源线路，其特征在于，上述VDS电压是一个直流电压或者是一个脉冲电压，由开关电源功率级产生。
3.如权利要求1所述的一种高效率辅助电源线路，其特征在于，当开关电源关机后为了能够重新起机,关机后第一开关管的栅极需要放电，第二电容上的电压通过第三电阻、第三二极管和第四电阻放电。
4.如权利要求1所述的一种高效率辅助电源线路，其特征在于，上述开关电源功率级是任意一种隔离或者非隔离的开关电源拓扑架构。
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