CN212343641U - 开关电源启动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种开关电源启动电路，包括：输入整流滤波电路、启动电路、变压器、输出整流滤波电路、反馈电路、第一光电耦合器以及电源管理芯片，所述电源管理芯片分别与所述第一光电耦合器的输出端、反馈电路的输出端以及所述变压器的初级线圈相连；所述第一光电耦合器得电后，所述启动电路导通，所述电源管理芯片和变压器启动并工作；所述第一光电耦合器断电后，所述电源管理芯片停止工作并进入待机状态，此时所述电源管理芯片的待机功耗等于零。相较于现有技术，本实用新型的开关电源启动电路能够真正的实现待机模式下的零功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种开关电源启动电路，属于电源技术领域。
背景技术
现有技术中，当开关电源启动后处于空载模式下时都存在一定的功率损耗，目前市场上没有空载功耗仅几毫瓦而输出功率达几瓦的电源。精密理论计算和大量实际检测都证明，开关电源空载功耗不能减小到几毫瓦主要有以下三个原因：一是使用具有较大自身功耗的电源管理芯片，二是半导体元件工作在具有静态电流的状态，三是启动电阻耗电太大。
此外，现有技术中在没有其他辅助电源电路的情况下，没有办法在产品使用完后直接关闭主控制芯片的VCC电源。
有鉴于此，确有必要对现有的开关电源启动电路进行改进，以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种开关电源启动电路，该开关电源启动电路可以真正实现待机模式下的零功耗。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种开关电源启动电路，包括：
输入整流滤波电路，其输入端与交流电源相连；
启动电路，其输入端与所述输入整流滤波电路的输出端相连；
变压器，包括初级线圈、次级线圈以及反馈线圈，所述初级线圈设于变压器的一侧并与所述输入整流滤波电路的输出端相连，所述次级线圈设于变压器的另一侧；
输出整流滤波电路，其输入端与所述变压器的次级线圈相连；
反馈电路，其输入端与所述反馈线圈相连，且反馈电路的输入端还与所述输出整流滤波电路的输出端相连；
第一光电耦合器，其分别与所述启动电路的输出端和外部电池相连；以及
电源管理芯片，所述电源管理芯片分别与所述第一光电耦合器的输出端、反馈电路的输出端以及所述变压器的初级线圈相连；
所述第一光电耦合器得电后，所述启动电路导通，所述电源管理芯片和变压器启动并工作；所述第一光电耦合器断电后，所述电源管理芯片停止工作并进入待机状态，此时所述电源管理芯片的待机功耗等于零。
作为本实用新型的进一步改进，所述第一光电耦合器包括第一发光源和第一受光器，所述第一发光源与外部电池的正极相连，所述第一受光器的一端与所述启动电路的输出端相连、另一端与所述电源管理芯片相连，以在所述第一发光源通电后，所述第一受光器输出电压，使所述启动电路与所述电源管理芯片导通。
作为本实用新型的进一步改进，所述启动电路包括连接在所述输入整流滤波电路的输出端与所述第一受光器之间的至少一个启动电阻。
作为本实用新型的进一步改进，所述输出整流滤波电路包括与变压器的次级线圈相连的二极管和输出滤波电容，且所述二极管与所述次级线圈串联，所述输出滤波电容与所述次级线圈并联。
作为本实用新型的进一步改进，所述反馈电路包括一端与反馈线圈相连、另一端与电源管理芯片相连的直流负反馈电阻和一端与反馈线圈相连、另一端与第一光电耦合器相连的反向截止整流管，所述直流负反馈电阻与所述电源管理芯片的CS引脚相连。
作为本实用新型的进一步改进，所述开关电源启动电路还包括连接在电源管理芯片与变压器之间的开关器件，所述开关器件用于根据所述电源管理芯片输出的控制信号来控制所述变压器启动或关断。
作为本实用新型的进一步改进，所述开关器件为场效应管，且所述场效应管的栅极与所述电源管理芯片的Gate引脚相连，漏极与所述变压器的初级线圈相连，源极接地，所述场效应管的源极与漏极之间还连接有寄生二极管，所述寄生二极管沿源极至漏极的方向单向导通。
作为本实用新型的进一步改进，所述开关电源启动电路还包括电池检测电路，所述电池检测电路包括与输出整流滤波电路相连的稳压管、与稳压管串联的第四电阻以及与第四电阻串联的第二光电耦合器，所述第二光电耦合器包括第二发光源和第二受光器，且所述第二发光源与所述第四电阻相连、所述第二受光器与所述电源管理芯片相连。
作为本实用新型的进一步改进，所述第二光电耦合器的第二受光器的一端与所述电源管理芯片的FB引脚相连、另一端接地。
作为本实用新型的进一步改进，所述电源管理芯片还设有RT引脚，所述RT引脚通过一定时电阻接地。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的开关电源启动电路利用第一光电耦合器来驱动电源管理芯片的启动和停止，当第一光电耦合器得电后，启动电路导通，电源管理芯片和变压器启动并工作；当第一光电耦合器断电后，电源管理芯片停止工作并进入待机状态，此时电源管理芯片的待机功耗等于零。相较于现有技术，本实用新型的开关电源启动电路能够真正的实现待机模式下的零功耗。
附图说明
图1是本实用新型开关电源启动电路的结构框图。
图2是本实用新型开关电源启动电路的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
如图1与图2所示，本实用新型揭示了一种开关电源启动电路，包括输入整流滤波电路、启动电路、变压器T1、输出整流滤波电路、反馈电路、第一光电耦合器(U2A、U2B)、电源管理芯片以及电池检测电路，主要用于对手机等小功率产品进行充电。
输入整流滤波电路的输入端与交流市电IN相连，作用是将工频市电整流滤波成脉冲直流电；本实施例中，输入整流滤波电路主要包括滤波电容C1，滤波电容C1的一端与交流市电IN相连、另一端连接到电源管理芯片U1的GND脚(接地)。当然，在其他实施例中，也可以根据需要增加桥式电路，此处不作限制。
启动电路的输入端与所述输入整流滤波电路的输出端相连，主要用于为电源管理芯片U1提供启动电流。通常情况下，所述启动电路采用若干个大阻值电阻串联组成，本实施例中，所述启动电路包括与输入整流滤波电路的输出端相连的第一启动电阻R1和第二启动电阻R2。
变压器T1包括初级线圈、次级线圈以及反馈线圈，所述初级线圈设于变压器T1的一侧，所述次级线圈设于变压器T1的另一侧；所述初级线圈与所述输入整流滤波电路的输出端相连，用于将电源输出端和市电进行安全的电隔离，同时还能起到电能传送、电压分配、产生反馈电压的作用。
输出整流滤波电路的输入端与所述次级线圈相连，用于将变压器T1次级输出的高频电流进行整流滤波，并向负载(如手机)输出稳定的直流电。本实施例中，所述输出整流滤波电路包括与变压器T1的次级线圈相连的二极管D1和输出滤波电容C2，且所述二极管D1与所述次级线圈串联，所述输出滤波电容C2与所述次级线圈并联并接地。
反馈电路的输入端与所述反馈线圈相连，反馈电路的输入端还与所述输出整流滤波电路的输出端相连，主要用于将接收到的反馈信号传送给电源管理芯片U1，继而通过电源管理芯片U1来控制整个开关电源启动电路的启动或断开。本实施例中，所述反馈电路包括一端与反馈线圈相连、另一端与电源管理芯片U1相连的直流负反馈电阻RS和一端与反馈线圈相连、另一端与第一光电耦合器相连的反向截止整流管D2，所述直流负反馈电阻RS与所述电源管理芯片U1的CS引脚相连，用于将检测到的电流信号反馈给电源管理芯片U1。
所述第一光电耦合器分别与所述启动电路的输出端和外部电池相连；所述电源管理芯片U1分别与所述第一光电耦合器的输出端、反馈电路的输出端以及所述变压器T1的初级线圈相连，从而在所述第一光电耦合器得电后，所述启动电路导通，所述电源管理芯片U1和变压器T1启动并开始正常工作；所述第一光电耦合器断电后，所述电源管理芯片U1停止工作并进入待机状态，此时电源管理芯片U1的待机功耗等于零。
具体来讲，所述第一光电耦合器包括第一发光源U2A和第一受光器U2B，所述第一发光源U2A与外部电池的正极BAT+相连，所述第一受光器U2B的一端与所述启动电路的输出端相连、另一端与所述电源管理芯片U1的VDD引脚相连，以便在所述第一发光源U2A通电后，所述第一受光器U2B输出电压，使所述启动电路与所述电源管理芯片U1导通。较佳地，所述第一启动电阻R1和第二启动电阻R2连接在输入整流滤波电路的输出端与所述第一受光器U2B之间，反向截止整流管D2与第一受光器U2B相连，第一发光源U2A与外部电池的正极BAT+之间还连接有电阻R3，第一发光源U2A的另一端接地。
所述电源管理芯片U1还设有RT引脚，所述RT引脚通过一定时电阻RT接地。
所述开关电源启动电路还包括连接在电源管理芯片U1与变压器T1之间的开关器件Q1，所述开关器件Q1用于根据所述电源管理芯片U1输出的控制信号来控制所述变压器T1启动或关断。具体地，所述开关器件Q1为场效应管(MOS管)，且所述场效应管Q1的栅极(G极)与所述电源管理芯片U1的Gate引脚相连，漏极(D极)与所述变压器T1的初级线圈相连，源极(S极)接地，所述场效应管Q1的源极(S极)与漏极(D极)之间还连接有寄生二极管D3，且所述寄生二极管D3沿源极(S极)至漏极(D极)的方向单向导通。
所述开关电源启动电路还包括电池检测电路，主要用于对电池的输出电压进行检测并将检测到的电压值和隔离信号传输至电源管理芯片U1。所述电池检测电路包括与输出整流滤波电路相连的稳压管Z、与稳压管Z串联的第四电阻R4以及与第四电阻R4串联的第二光电耦合器(U3A、U3B)，所述第二光电耦合器包括第二发光源U3A和第二受光器U3B，且所述第二发光源U3A与所述第四电阻R4相连、所述第二受光器U3B与所述电源管理芯片U1相连。较佳地，所述第二发光源U3A通过稳压管Z和第四电阻R4与输出滤波电容C2并联；所述第二受光器U3B的一端与所述电源管理芯片U1的FB引脚相连、另一端接地，以便向电源管理芯片U1传输检测到的电池电压值。
电池检测电路的设置，使得本实用新型不仅可以让充电器产品智能的给对应的电池类别产品充电，减小产品误做他用的几率；还可以在不使用MCU和没有通讯的情况下，识别电池是否存在过放电的情况，如果电池被过放电则充电器将不给电池充电，起到了一定的安全保护作用。
当电池或者其它外部电源被接入本实用新型的开关电源启动电路时，BAT+和GND两端施加一个高于22V的电压(此处以最低22V为例进行说明，理论上本实用新型的电路可以工作在高于2.5V的任何电压场合)，此时，电压通过电阻R3之后使第一光电耦合器得电，第一发光源U2A开始工作，内部发光管发光，使得第一受光器U2B导通；接着，第一启动电阻R1和第二启动电阻R2接入电路，整个启动电路导通，电源管理芯片U1的VDD引脚得到一个初始的启动电压并开始工作；然后，电源管理芯片U1通过Gate引脚输出控制信号至场效应管Q1，控制场效应管Q1导通，使变压器T1开始工作，输出整流滤波电路输出电压，进行充电。
在开关电源启动电路正常工作时，电池检测电路实时对电池的输出电压值进行检测，以便根据检测到的电压值实时控制变压器T1启动或关断。也就是说，当电池检测电路检测到输出整流滤波电路处有电压正常输出时，发出隔离信号至电源管理芯片U1和反馈电路，电源管理芯片U1控制变压器T1正常导通，继续供电；当电池检测电路检测到输出整流滤波电路处无电压输出时，发出隔离信号至电源管理芯片U1和反馈电路，此时，电源管理芯片U1切断场效应管Q1，使变压器T1停止工作，此时整个开关电源启动电路进入待机状态(即关闭状态)，起到了一定的安全保护作用。
当然，当电池或者其它外部电源被移走时，BTA+和GND两端的电平消失，第一光电耦合器停止工作，第一发光源U2A停止发光、第一受光器U2B截止，电源管理芯片U1的VDD引脚供电电路被完全切断，电源管理芯片U1断电并停止工作，此时整个开关电源启动电路进入关闭状态(即待机状态)，所有控制电路工作的芯片都停止工作(非睡眠模式)，此时，开关电源启动电路的功耗为零。
综上所述，本实用新型的开关电源启动电路利用第一光电耦合器(U2A、U2B)来驱动电源管理芯片U1的启动和停止，当第一光电耦合器(U2A、U2B)得电后，启动电路导通，电源管理芯片U1和变压器T1启动并工作；当第一光电耦合器(U2A、U2B)断电后，电源管理芯片U1停止工作并进入待机状态，此时电源管理芯片U1的待机功耗等于零。
相较于现有技术，本实用新型的开关电源启动电路能够真正的实现待机模式下的零功耗，减少了不必要的资源浪费。此外，本实用新型可以很好的解决充电器产品在没有负载的情况下待机功耗的问题，同时还可以有效的防止充电器产品在长期通电但是又没有使用时，待机工作导致的产品寿命降低，可增加产品的使用寿命，有效提高了产品的安全性和工作可靠性。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种开关电源启动电路，其特征在于，包括：
输入整流滤波电路，其输入端与交流电源相连；
启动电路，其输入端与所述输入整流滤波电路的输出端相连；
变压器，包括初级线圈、次级线圈以及反馈线圈，所述初级线圈设于变压器的一侧并与所述输入整流滤波电路的输出端相连，所述次级线圈设于变压器的另一侧；
输出整流滤波电路，其输入端与所述变压器的次级线圈相连；
反馈电路，其输入端与所述反馈线圈相连，且反馈电路的输入端还与所述输出整流滤波电路的输出端相连；
第一光电耦合器，其分别与所述启动电路的输出端和外部电池相连；以及
电源管理芯片，所述电源管理芯片分别与所述第一光电耦合器的输出端、反馈电路的输出端以及所述变压器的初级线圈相连；
所述第一光电耦合器得电后，所述启动电路导通，所述电源管理芯片和变压器启动并工作；所述第一光电耦合器断电后，所述电源管理芯片停止工作并进入待机状态，此时所述电源管理芯片的待机功耗等于零。
2.根据权利要求1所述的开关电源启动电路，其特征在于：所述第一光电耦合器包括第一发光源和第一受光器，所述第一发光源与外部电池的正极相连，所述第一受光器的一端与所述启动电路的输出端相连、另一端与所述电源管理芯片相连，以在所述第一发光源通电后，所述第一受光器输出电压，使所述启动电路与所述电源管理芯片导通。
3.根据权利要求2所述的开关电源启动电路，其特征在于：所述启动电路包括连接在所述输入整流滤波电路的输出端与所述第一受光器之间的至少一个启动电阻。
4.根据权利要求1所述的开关电源启动电路，其特征在于：所述输出整流滤波电路包括与变压器的次级线圈相连的二极管和输出滤波电容，且所述二极管与所述次级线圈串联，所述输出滤波电容与所述次级线圈并联。
5.根据权利要求1所述的开关电源启动电路，其特征在于：所述反馈电路包括一端与反馈线圈相连、另一端与电源管理芯片相连的直流负反馈电阻和一端与反馈线圈相连、另一端与第一光电耦合器相连的反向截止整流管，所述直流负反馈电阻与所述电源管理芯片的CS引脚相连。
6.根据权利要求1所述的开关电源启动电路，其特征在于：所述开关电源启动电路还包括连接在电源管理芯片与变压器之间的开关器件，所述开关器件用于根据所述电源管理芯片输出的控制信号来控制所述变压器启动或关断。
7.根据权利要求6所述的开关电源启动电路，其特征在于：所述开关器件为场效应管，且所述场效应管的栅极与所述电源管理芯片的Gate引脚相连，漏极与所述变压器的初级线圈相连，源极接地，所述场效应管的源极与漏极之间还连接有寄生二极管，所述寄生二极管沿源极至漏极的方向单向导通。
8.根据权利要求1所述的开关电源启动电路，其特征在于：所述开关电源启动电路还包括电池检测电路，所述电池检测电路包括与输出整流滤波电路相连的稳压管、与稳压管串联的第四电阻以及与第四电阻串联的第二光电耦合器，所述第二光电耦合器包括第二发光源和第二受光器，且所述第二发光源与所述第四电阻相连、所述第二受光器与所述电源管理芯片相连。
9.根据权利要求8所述的开关电源启动电路，其特征在于：所述第二光电耦合器的第二受光器的一端与所述电源管理芯片的FB引脚相连、另一端接地。
10.根据权利要求1所述的开关电源启动电路，其特征在于：所述电源管理芯片还设有RT引脚，所述RT引脚通过一定时电阻接地。
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