CN202455269U - 一种具有待机切换电路的开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有待机切换电路的开关电源，及一种开关电源电路，旨在提供一种能够显著降低开关电源待机功耗的开关电源。本实用新型的技术要点：包括开关电源控制芯片、电源初级线圈一、电源初级线圈二、电源初级线圈三，至少2个电源次级线圈、电源次级线圈采样反馈电路；开关电源控制芯片的电压输出端与电源初级线圈一的电压输入端连接；还包括电源初级待机切换电路与电源次级待机切换电路。待机时，切换电路改变电源工作模式，电源初级的高压电路变为电源芯片供电电压，次级高压电路变为待机时单片机等所需的电压，其余电压由于大大降低，基本处于断电状态。

Description

一种具有待机切换电路的开关电源

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源电路，特别是一种能够显著降低待机功耗的开关电源电路。 

背景技术

目前，家电产品已经成为我们日常生活中必不可少的东西，其基本都要使用开关电源，现在国内外都要求节能减排，越来越多的市场都要求整机在待机时降低待机功耗。现有的开关电源待机模式一般是家电主电路进入低功耗模式或对开关电源输出电压部分加开关控制模式。这两种模式都有一定的缺陷，对于主电路进入低功耗模式，由于电源还输出正常的多路电压，造成产品的待机功耗比较大；对于电源输出部分加开关模式，虽然能解决待机功耗问题，但是成本比较高，电路复杂。 

图1是现有的没有待机切换电路的开关电源电路，包括开关电源控制芯片、电源初级线圈一、电源初级线圈二、至少1个电源次级线圈、电源次级线圈采样反馈电路；开关电源控制芯片的电压输出端与电源初级线圈一的电压输入端连接；电源初级线圈二向开关电源控制芯片供电，电源次级线圈三用于给负载供电，电源次级线圈采样反馈电路的采样端及反馈控制端同时与电源次级线圈一的电压输出端连接。当然，根据用电需要，还可以设置多个输出电压不同的电源次级线圈。 

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够显著降低开关电源待机功耗的开关电源。 

本实用新型采用的技术方案是这样的：一种具有待机切换电路的开关电源，包括开关电源控制芯片、电源初级线圈一、电源初级线圈二、电源初级线圈三，至少2个电源次级线圈、电源次级线圈采样反馈电路；开关电源控制芯片的电压输出端与电源初级线圈一的电压输入端连接；还包括电源初级待机切换电路与电源次级待机切换电路； 

开关电源控制芯片的电源输入端通过第一二极管与电源初级线圈二的电压输出端连接，第一二极管的阳极与电源初级线圈二的电压输出端连接，第一二极管的阴极与开关电源控制芯片的电源输入端连接；

所述电源初级待机切换电路包括电源输入端与待机切换信号输出端；电源输入端与电源初级线圈三电压输出端连接，所述待机切换信号输出端接至所述开关电源控制芯片的电源输入端与第一二极管阴极之间；

电源次级线圈采样反馈电路的采样端通过第二二极管与电源次级线圈一的电压输出端连接，电源次级线圈采样反馈电路的反馈控制端通过第三二极管与电源次级线圈一的电压输出端连接；且第二二极管、第三二极管的阳极均与电源次级线圈一的电压输出端连接；

所述电源次级待机切换电路包括控制信号输入端、待机电源输出端及开关电路；电源次级线圈采样反馈电路的采样端及反馈控制端同时通过所述开关电路与电源次级线圈二的电压输出端连接；所述控制信号输入端用于控制开关电路的导通或断开；

所述电源次级线圈二输出的电压与电源次级线圈一输出的电压的比值r大于1。

优选地，所述电源初级待机切换电路内部包括稳压管、第一开关三极管、第四二极管、第五二极管；第四二极管的阳极与电源初级线圈三的电压输出端连接，其阴极接至第一开关三极管的集电极；稳压管的阴极接于第四二极管的阴极，稳压管的阳极接地；且稳压管的阴极还与第一开关三极管的基极连接；第一开关三极管的发射极与第五二极管的阳极连接，第五二极管的阴极接至所述开关电源控制芯片的电源输入端与第一二极管阴极之间； 

电源初级线圈三在电源正常工作时输出的电压应满足该电压缩小r倍后，仍大于所述稳压管上的电压。

优选地，所述电源次级待机切换电路内部还包括第三开关三极管；且所述开关电路为第二开关三极管，其发射极与电源次级线圈二的电压输出端连接，其集电极与电源次级线圈采样反馈电路的采样端及反馈控制端连接；第二开关三极管的集电极为所述待机电源输出端； 

第三开关三极管的基极为控制信号输入端，其发射极接地，其集电极与第二开关三极管的基极连接。

优选地，所述电源次级线圈采样反馈电路包括第一电阻、第二电阻及固定输出三端稳压器；其中第一电阻与第二电阻组串联，第二电阻的另一端接地，第一电阻的另一端为所述采样端；第一电阻与第二电阻分压所得的电压输出至固定输出三端稳压器的采样脚，固定输出三端稳压器的电压输出脚为所述的反馈控制端。 

优选地，电源初级线圈二输出的电压为18V，电源初级线圈三输出的电压为100V，电源次级线圈一输出的电压为5V，电源次级线圈二输出的电压为40V；所述固定输出三端稳压器的输出电压为5V，第一电阻与第二电阻的阻值相等。 

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是： 

1、电路结构简单、成本低、可靠性高，可广泛用于各种电源；

2、提出了一种全新的电源待机模式，在待机情况下，电源初次级的待机切换电路导通，同时把电源次级线圈的高压电路变为单片机及遥控设备需要的低压（如5V），其余电源输出的电压将大大降低（一般是正常电压的1/5到1/10左右），即相当于断路状态。这时候整个电路***只有单片机和遥控设备等少量低功耗元器件工作，使待机功耗大大降低，一般只有0.2W左右。

附图说明

图1是没有待机切换电路的开关电源电路。 

图2是增加了待机切换电路的开关电源电路 

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。 

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

如图2所示，本实用新型在图1所示的电路基础上增加了1个电源初级线圈及1个电源次级线圈、电源初级线圈待机切换电路、电源次级线圈待机切换电路。 

具体的电路结构是：开关电源控制芯片的电源输入端通过二极管D08与电源初级线圈二的电压输出端连接，二极管D08的阳极与电源初级线圈二的电压输出端连接，二极管D08的阴极与开关电源控制芯片的电源输入端连接。 

所述电源初级待机切换电路包括电源输入端与待机切换信号输出端；电源输入端与电源初级线圈三电压输出端连接，所述待机切换信号输出端接至所述开关电源控制芯片的电源输入端与二极管D08阴极之间。 

电源次级线圈采样反馈电路的采样端通过二极管D12与电源次级线圈一的电压输出端连接，电源次级线圈采样反馈电路的反馈控制端通过二极管D11与电源次级线圈一的电压输出端连接；且二极管D12、二极管D11的阳极均与电源次级线圈一的电压输出端连接。 

所述电源次级待机切换电路包括控制信号输入端SB、待机电源输出端SB5V及开关电路；电源次级线圈采样反馈电路的采样段及反馈控制端同时通过所述开关电路与电源次级线圈二的电压输出端连接；所述控制信号输入端SB用于接收MCU输出的控制信号，控制开关电路的导通或断开。 

电源初级线圈三与电源次级线圈二为高压线圈。待机时，切换电路改变电源工作模式，电源初级线圈三为开关电源控制芯片供电，电源次级线圈二为待机时单片机等所需的电压，其余电压由于大大降低，基本处于断电状态。 

电源初级待机切换电路的一个具体实施例是其内部包括稳压管D05、开关三极管Q01、二极管D06、二极管D07；二极管D06的阳极与电源初级线圈三的电压输出端连接，其阴极接至开关三极管Q01的集电极；稳压管D05的阴极通过一个电阻接于二极管D06的阴极，稳压管D05的阳极接地；且稳压管D05的阴极还与开关三极管Q01的基极连接；开关三极管Q01的发射极与二极管D07的阳极连接，二极管D07的阴极接至所述开关电源控制芯片的电源输入端与二极管D08阴极之间。 

电源次级待机切换电路的一个具体实施例是其内部还包括开关三极管Q03。且所述开关电路为开关三极管Q02，其发射极与电源次级线圈二的电压输出端连接，其集电极与电源次级线圈采样反馈电路的采样端及反馈控制端连接；开关三极管Q02的集电极为所述待机电源输出端SB5V。 

开关三极管Q03的基极为控制信号输入端SB，其发射极接地，其集电极与开关三极管Q02的基极连接。 

电源次级线圈采样反馈电路的一个具体实施例是其包括电阻R10、电阻R16及固定输出三端稳压器N03；其中电阻R10与电阻R16组串联，电阻R16的另一端接地，电阻R10的另一端为所述采样端；电阻R10与电阻R16分压所得的电压输出至固定输出三端稳压器N03的采样脚1，固定输出三端稳压器N03的电压输出脚3为所述的反馈控制端。 

以下阐述本实用新型电路工作原理：为了便于说明，不妨设定当整个电源电路正常工作时，电源初级线圈二输出的电压为18V，电源初级线圈三输出的电压为100V，电源次级线圈一输出的电压为5V，电源次级线圈二输出的电压为40V。电源正常工作时，MCU向SB端输出一个低电平，Q03不导通，那么Q02也不会导通。这时电源次级线圈一输出5V，SB5V等电压。在这个状态时，由于Q02不导通，SB5V是电源次级线圈一输出5V电压通过二极管D12降压得到电压值约为4.8V的SB5V电压。另外电源次级线圈二输出的电源经过D16整流滤波后为40V左右。电源正常工作时， D06整流滤波后高压（100V左右）通过稳压管D05（一般稳压后的电压低于D06整流滤波后的电压，如稳压管D05选为15V稳压二极管）在开关三极管Q01基极正极产生的电压约15V左右，开关三极管Q01处于截止状态，即电源初级线圈的开关电源控制芯片的工作电压Vcc由D08整流滤波后供给（18V）。 

当整个电源电路需要待机时，MCU发一个高电平信号给SB端，SB信号变为高电平后，驱动Q03使其导通，这时Q02也导通，即电源次级线圈二通过D16输出40V电压，40V电压经过Q02，再经过R10和R16进行采样，由于固定输出三端稳压器N03内部的基准电压为2.5V，电阻R10、电阻R16采样的电压大于2.5V，固定输出三端稳压器N03的反馈控制脚3将调整电源次级线圈二输出的电压，即D16输出的电压固定为5V，进而SB5V端输出5V电压供单片机MCU和遥控设备等。由于电源正常工作时电源次级线圈二输出的电压在40V左右，这样当电源次级线圈二输出的电压变为5V时（降为原来的1/8），其余电源次级线圈的输出电压也按比例降低为原有1/8左右，例如：电源次级线圈一输出的电压为5/8V，即相当于处于关断状态。即待机状态只有SB5V端向MCU和遥控设备等提供5V电压，由于待机时MCU和遥控功耗很低，因此待机功耗就非常低，一般在0.2~0.3W之间。 

处于待机状态时，由于电源初级线圈二通过D08整流滤波后输出的电压降为原来的1/8（18/8V），因此电源初级线圈二输出的电压不能是满足开关电源控制芯片工作供电需要，但是在这个状态时，电源初级线圈三通过D06整流后输出的电压约在16V左右，稳压管D05稳压后的电压仍为15V，这时开关三极管Q01导通，在D07正极得到约16V左右电压，这个电压向芯片提供工作电压，且这时二极管D08截止。 

由上述电路工作原理不难得知，若要实现当MCU向SB端输出高电平的切换信号后，切换电路能顺利实现待机状态，一个必要的技术特征是所述电源次级线圈二输出的电压与电源次级线圈一输出的电压的比值a应大于1，这样才能实现待机状态时，电源次级线圈二输出的电压被电源次级线圈采样反馈电路拉低，电源次级线圈二按照一定比例缩小，进而引起其余各电源次级线圈输出电压按同样比例缩小，以使开关电源电路进入待机状态。电源初级线圈三在电源正常工作时输出的电压应满足该电压缩小r倍后，仍大于稳压管D05上的电压，这样才能保证当待机状态时，开关三极管Q01能导通，进而由电源初级线圈三通过D06、D07向开关电源控制芯片供电。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种具有待机切换电路的开关电源，包括开关电源控制芯片、电源初级线圈一、电源初级线圈二、电源初级线圈三，至少2个电源次级线圈、电源次级线圈采样反馈电路；开关电源控制芯片的电压输出端与电源初级线圈一的电压输入端连接；其特征在于，还包括电源初级待机切换电路与电源次级待机切换电路；

开关电源控制芯片的电源输入端通过第一二极管与电源初级线圈二的电压输出端连接，第一二极管的阳极与电源初级线圈二的电压输出端连接，第一二极管的阴极与开关电源控制芯片的电源输入端连接；

所述电源初级待机切换电路包括电源输入端与待机切换信号输出端；电源输入端与电源初级线圈三电压输出端连接，所述待机切换信号输出端接至所述开关电源控制芯片的电源输入端与第一二极管阴极之间；

电源次级线圈采样反馈电路的采样端通过第二二极管与电源次级线圈一的电压输出端连接，电源次级线圈采样反馈电路的反馈控制端通过第三二极管与电源次级线圈一的电压输出端连接；且第二二极管、第三二极管的阳极均与电源次级线圈一的电压输出端连接；

所述电源次级待机切换电路包括控制信号输入端、待机电源输出端及开关电路；电源次级线圈采样反馈电路的采样端及反馈控制端同时通过所述开关电路与电源次级线圈二的电压输出端连接；所述控制信号输入端用于控制开关电路的导通或断开；

所述电源次级线圈二输出的电压与电源次级线圈一输出的电压的比值r大于1。

2.根据权利要求1所述的具有待机切换电路的开关电源，其特征在于，所述电源初级待机切换电路内部包括稳压管、第一开关三极管、第四二极管、第五二极管；第四二极管的阳极与电源初级线圈三的电压输出端连接，其阴极接至第一开关三极管的集电极；稳压管的阴极接于第四二极管的阴极，稳压管的阳极接地；且稳压管的阴极还与第一开关三极管的基极连接；第一开关三极管的发射极与第五二极管的阳极连接，第五二极管的阴极接至所述开关电源控制芯片的电源输入端与第一二极管阴极之间；

电源初级线圈三在电源正常工作时输出的电压应满足该电压缩小r倍后，仍大于所述稳压管上的电压。

3.根据权利要求1或2所述的具有待机切换电路的开关电源，其特征在于，所述电源次级待机切换电路内部还包括第三开关三极管；且所述开关电路为第二开关三极管，其发射极与电源次级线圈二的电压输出端连接，其集电极与电源次级线圈采样反馈电路的采样端及反馈控制端连接；第二开关三极管的集电极为所述待机电源输出端；

第三开关三极管的基极为控制信号输入端，其发射极接地，其集电极与第二开关三极管的基极连接。

4.根据权利要求3所述的具有待机切换电路的开关电源，其特征在于，所述电源次级线圈采样反馈电路包括第一电阻、第二电阻及固定输出三端稳压器；其中第一电阻与第二电阻组串联，第二电阻的另一端接地，第一电阻的另一端为所述采样端；第一电阻与第二电阻分压所得的电压输出至固定输出三端稳压器的采样脚，固定输出三端稳压器的电压输出脚为所述的反馈控制端。

5.根据权利要求4所述的具有待机切换电路的开关电源，其特征在于，电源初级线圈二输出的电压为18V，电源初级线圈三输出的电压为100V，电源次级线圈一输出的电压为5V，电源次级线圈二输出的电压为40V；所述固定输出三端稳压器的输出电压为5V，第一电阻与第二电阻的阻值相等。

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