CN204721217U - 开关电源电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源电路和电子设备。该开关电源电路，包括交流输入端、整流模块、功率开关模块、直流稳压模块、滤波电容和驱动控制模块，整流模块的输入端连接交流输入端，直流稳压模块的输入端经滤波电容接地；驱动控制模块的第一输入端接收基准电压的输入，驱动控制模块的第二输入端连接整流模块的输出端，驱动模块的输出端连接功率开关模块；驱动控制模块用于将其第一输入端的电压与其第二输入端的电压进行比较，并根据比较结果输出相应的电平信号至功率开关模块，以控制功率开关模块通断。本实用新型还公开了一种电子设备，其包括开关电源电路。本实用新型开关电源电路和电子设备，电路中无需使用变压器变压，并且无需耐高压的功率开关器件，大幅降低了电路的成本。

Description

开关电源电路和电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及开关电源电路和电子设备。

背景技术

目前，开关电源已经应用于绝大部分电子设备中，为提高电子设备的市场竞争力，各生产商都在需求提升电子设备的性价比的方案。现有的开关电源电路，通常都是采用经过先整流、后降压的方式。这类开关电源电路存在的不足是：其利用的是交流电压的高压部分，需要通过变压器进行降压，并且电路中的功率开关器件需要耐高压，由于变压器和耐高压的功率开关器件的使用导致这类开关电源电路的成本很高，进而造成电子设备的成本居高不下。

因此，提出一种成本低廉的开关电源电路方案，很有意义。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于一种开关电源电路和电子设备，旨在解决电子设备成本高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种开关电源电路，所述开关电源电路包括交流输入端、整流模块、功率开关模块、直流稳压模块、滤波电容和驱动控制模块，其中：

所述整流模块的输入端连接所述交流输入端，所述整流模块的输出端经所述功率开关模块连接所述直流稳压模块的输入端；

所述直流稳压模块的输入端经所述滤波电容接地，所述直流稳压模块的输出端作为所述开关电源电路的电源输出端；

所述驱动控制模块的第一输入端接收基准电压的输入，所述驱动控制模块的第二输入端连接所述整流模块的输出端，所述驱动模块的输出端连接所述功率开关模块；所述驱动控制模块用于将其第一输入端的电压与其第二输入端的电压进行比较，并根据比较结果输出相应的电平信号至所述功率开关模块，以控制所述功率开关模块通断。

优选地，所述开关电源电路还包括分压模块，所述驱动控制模块的第二输入端经所述分压模块连接所述整流模块的输出端。

优选地，所述分压模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻连接于所述驱动控制模块的第二输入端与所述整流模块的输出端之间，所述第二电阻的一端连接所述驱动控制模块的第二输入端，所述第二电阻的另一端接地。

优选地，所述功率开关模块为第一NPN型三极管，所述第一NPN型三极管的集电极连接所述整流模块的输出端，所述第一NPN型三极管的发射极连接所述直流稳压模块的输入端，所述第一NPN型三极管的基极连接所述驱动控制模块的输出端。

优选地，所述整流模块为全波整流电路，所述全波整流电路的交流输入端为所述整流模块的输入端，所述全波整流电路的直流输出正端为所述整流模块的输出端，所述全波整流电路的直流输出负端接地。

优选地，所述驱动控制模块包括比较器和驱动电路，所述比较器的两输入端分别为所述驱动控制块模块的第一输入端和第二输入端，所述比较器的输出端连接所述驱动电路的信号输入端，所述驱动电路的信号输出端为所述驱动控制模块的输出端。

优选地，所述驱动电路包括第二NPN型三极管、光电耦合器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，其中，

所述第三电阻的一端作为所述驱动电路的信号输入端，所述第三电阻的另一端连接所述第二NPN型三极管的基极和所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接电源；

所述光电耦合器的输入正极连接电源，所述光电耦合器的输入负极经所述第五电阻连接所述第二NPN型三极管的集电极，所述第二NPN型三极管的发射极接地；

所述光电耦合器的输出正极经所述第六电阻连接所述整流模块的输出端，所述光电耦合器的输出负极作为所述驱动电路的信号输出端并经所述第七电阻接地。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的开关电源电路。

本实用新型开关电源电路和电子设备，功率开关模块只在整流模块的输出端的电压小于等于临界电压值时导通，在整流模块的输出端的电压大于该临界电压值断开，从而有效的利用了整流模块输出的电压的低压部分而转化成电能，由于开关电源电路应用的是电源的低压部分，电路中无需使用变压器变压，并且无需耐高压的功率开关器件，大幅降低了电路的成本。

附图说明

图1为本实用新型开关电源电路第一实施例的模块示意图；

图2为本实用新型开关电源电路第二实施例的电路示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

本实用新型提供一种开关电源电路，参照图1，在本实施例中，该开关电源电路包括交流输入端AC-in、整流模块10、功率开关模块20、直流稳压模块30、滤波电容50和驱动控制模块40，其中：

整流模块10的输入端连接交流输入端AC-in，整流模块10的输出端经功率开关模块20连接直流稳压模块30的输入端，交流输入端AC-in用于连接交流电源以接收交流电输入，整流模块10将其输入端输入的交流电转换为直流电而从其输出端输出；直流稳压模块30的输入端经滤波电容50接地，直流稳压模块30的输出端作为开关电源电路的电源输出端Vout；驱动控制模块40的第一输入端Vref接收基准电压的输入，驱动控制模块40的第二输入端连接整流模块10的输出端，驱动模块的输出端连接功率开关模块20；驱动控制模块40用于将其第一输入端Vref的电压与其第二输入端的电压进行比较，并根据比较结果输出相应的电平信号至功率开关模块20，以控制功率开关模块20通断。

本实施例的开关电源电路的工作原理为：整流模块10将交流输入端AC-in输入的交流电压整流成为直流电压输出，整流模块10输出的直流电压信号为馒头波信号；驱动控制模块40将其第二输入端的电压与第一输入端Vref的电压(即基准电压)比较，基准电压对应着一个临界电压值，基准电压与临界电压值的对应关系可以为相等或成倍数关系。在驱动控制模块40的第二输入端的电压大于该临界电压值时，驱动控制模块40控制功率开关模块20截止；在驱动控制模块40的第二输入端的电压小于等于该临界电压值时，驱动控制模块40控制功率开关模块20导通，则整流模块10的输出端输出的整流电压经直流稳压模块30后输出稳定的电压(例如12V、5V)进行供电；由于整流模块10的输出端输出的电压信号为馒头波信号，即电压大小是变化的，因此功率开关模块20会交替导通和断开，直流稳压模块30的输入端接收的电压信号为断断续续的电压，功率开关模块20导通时，通过滤波电容50对整流模块10输出的电压信号进行储能(即对滤波电容50进行充电)，使得在功率开关模块20断开时，通过滤波电容50对直流稳压模块30的输入端供电，保证直流稳压模块30的输出端能够持续输出电压。

本实施例提出的开关电源电路，功率开关模块20只在整流模块10的输出端的电压小于等于临界电压值时导通，在整流模块10的输出端的电压大于该临界电压值断开，从而有效的利用了整流模块10输出的电压的低压部分而转化成电能，由于本实施例开关电源电路应用的电源的低压部分，电路中无需使用变压器变压，并且无需耐高压的功率开关器件，大幅降低了电路的成本。

进一步地，由于整流模块10输出的电压信号为馒头波，为了避免驱动控制模块40的第二输入端的电压过大而影响驱动控制模块40的工作稳定性，因此，本实施例的开关电源电路还包括分压模块，驱动控制模块40的第二输入端经分压模块连接整流模块10的输出端。驱动控制模块40的第二输入端通过分压模块与整流模块10的输出端连接，使得驱动控制模块40的第二输入端的电压为整流模块10输出的电压的分压，有效的降低了驱动控制模块40的第二输入端的电压，保证了驱动控制模块40的稳定工作。

进一步地，参照图2，本实施例的分压模块包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1连接于驱动控制模块40的第二输入端与整流模块10的输出端之间，第二电阻R2的一端连接驱动控制模块40的第二输入端，第二电阻R2的另一端接地。驱动控制模块40的第二输入端的电压为第二电阻R2上的分压。

进一步地，参照图2，本实施例的功率开关模块20优选为第一NPN型三极管Q1，第一NPN型三极管Q1的集电极连接整流模块10的输出端，第一NPN型三极管Q1的发射极连接直流稳压模块30的输入端，第一NPN型三极管Q1的基极连接驱动控制模块40的输出端。需要说明的是，本实施例中，第一NPN型三极管Q1可用其它与其功能作用相同的器件或开关管替换，例如，MOS管、IGBT管等等。

进一步地，本实施例的整流模块10优选为全波整流电路，全波整流电路的交流输入端为整流模块10的输入端，全波整流电路的直流输出正端为整流模块10的输出端，全波整流电路的直流输出负端接地。

进一步地，参照图2，本实施例的驱动控制模块40包括比较器41和驱动电路42，比较器41的两输入端分别为驱动控制块模块的第一输入端Vref和第二输入端，比较器41的输出端连接驱动电路42的信号输入端，驱动电路42的信号输出端为驱动控制模块40的输出端。驱动电路42包括第二NPN型三极管Q2、光电耦合器U1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7，其中，第三电阻R3的一端作为驱动电路42的信号输入端，第三电阻R3的另一端连接第二NPN型三极管Q2的基极和第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端连接电源VCC；光电耦合器U1的输入正极(指的是光电耦合器U1的发光二极管的正极)连接电源VCC，光电耦合器U1的输入负极(指的是光电耦合器U1的发光二极管的负极)经第五电阻R5连接第二NPN型三极管Q2的集电极，第二NPN型三极管Q2的发射极接地；光电耦合器U1的输出正极(指的是光电耦合器U1的光敏三极管的集电极)经第六电阻R6连接整流模块10的输出端，光电耦合器U1的输出负极(指的是光电耦合器U1的光敏三极管的发射极)作为驱动电路42的信号输出端并经第七电阻R7接地。需要说明的是，本实施例中，第二NPN型三极管Q2可用其它与其功能作用相同的器件替换，例如，MOS管、IGBT管等等；本实施例中只是以光电耦合器U1为优选例，光电耦合器U1可以用与其实现相同功能的隔离驱动器件替换，例如，继电器、脉冲变压器等等。

驱动控制模块40的工作原理为：第一输入端Vref的电压与第二输入端的电压比较；1、当第二输入端的电压大于第二输入端的电压时，比较器41的输出端输出低电平信号，电源VCC依次经第四电阻R4、第三电阻R3导通，从而使第二NPN型三极管Q2的基极为低电平，第二NPN型三极管Q2截止；进而，光电耦合器U1的发光二极管不导通，光电耦合器U1的光敏三极管截止，第一NPN型三极管Q1的基极为低电平，第一NPN型三极管Q1截止，则整流模块10的输出端与直流稳压模块30的输出端断开。2、当第输入端的电压小于等于第一输入端Vref的电压时，比较器41的输出端输出高电平，即第二NPN型三极管Q2的基极为高电平，第二NPN型三极管Q2导通；进而光电耦合器U1的发光二极管导通，发光二极管发光使光电耦合器U1的光敏三极管导通，整流模块10的输出端依次经第六电阻R6、光电耦合器U1的光敏三极管和第七电阻R7到地形成回路，第七电阻R7的两端产生压降，使第一NPN型三极管Q1的基极为高电平，第一NPN型三极管Q1导通，整流模块10的输出端与直流稳压模块30的输出端连通。

本实用新型还提供一种电子设备，该电子设备包括开关电源电路。该开关电源电路可包括上述任一实施例中的技术方案，其更详细结构可参照图1和图2，在此不做赘述。由于采用了前述开关电源电路的方案，本实用新型电子设备相较于现有的电子设备而言，其开关电源电路省去了变压器的使用，并且无需耐高压的功率开关器件，成本大幅降低。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路包括交流输入端、整流模块、功率开关模块、直流稳压模块、滤波电容和驱动控制模块，其中：

所述整流模块的输入端连接所述交流输入端，所述整流模块的输出端经所述功率开关模块连接所述直流稳压模块的输入端；

所述直流稳压模块的输入端经所述滤波电容接地，所述直流稳压模块的输出端作为所述开关电源电路的电源输出端；

所述驱动控制模块的第一输入端接收基准电压的输入，所述驱动控制模块的第二输入端连接所述整流模块的输出端，所述驱动模块的输出端连接所述功率开关模块；所述驱动控制模块用于将其第一输入端的电压与其第二输入端的电压进行比较，并根据比较结果输出相应的电平信号至所述功率开关模块，以控制所述功率开关模块通断。

2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路还包括分压模块，所述驱动控制模块的第二输入端经所述分压模块连接所述整流模块的输出端。

3.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述分压模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻连接于所述驱动控制模块的第二输入端与所述整流模块的输出端之间，所述第二电阻的一端连接所述驱动控制模块的第二输入端，所述第二电阻的另一端接地。

4.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述功率开关模块为第一NPN型三极管，所述第一NPN型三极管的集电极连接所述整流模块的输出端，所述第一NPN型三极管的发射极连接所述直流稳压模块的输入端，所述第一NPN型三极管的基极连接所述驱动控制模块的输出端。

5.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述整流模块为全波整流电路，所述全波整流电路的交流输入端为所述整流模块的输入端，所 述全波整流电路的直流输出正端为所述整流模块的输出端，所述全波整流电路的直流输出负端接地。

6.如权利要求1-5中任一项所述的开关电源电路，其特征在于，所述驱动控制模块包括比较器和驱动电路，所述比较器的两输入端分别为所述驱动控制块模块的第一输入端和第二输入端，所述比较器的输出端连接所述驱动电路的信号输入端，所述驱动电路的信号输出端为所述驱动控制模块的输出端。

7.如权利要求6所述的开关电源电路，其特征在于，所述驱动电路包括第二NPN型三极管、光电耦合器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，其中，

所述第三电阻的一端作为所述驱动电路的信号输入端，所述第三电阻的另一端连接所述第二NPN型三极管的基极和所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接电源；

所述光电耦合器的输入正极连接电源，所述光电耦合器的输入负极经所述第五电阻连接所述第二NPN型三极管的集电极，所述第二NPN型三极管的发射极接地；

所述光电耦合器的输出正极经所述第六电阻连接所述整流模块的输出端，所述光电耦合器的输出负极作为所述驱动电路的信号输出端并经所述第七电阻接地。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-7中任一项所述的开关电源电路。