CN218352395U - 一种电源电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电源电路和电子设备，涉及电源电路技术领域。该电源电路包括：PFC升压电路、和BUCK电路和钳位电路。PFC升压电路的输出端与BUCK电路的正极输出端电连接，BUCK电路的正极输出端和负极输出端用于连接负载。钳位电路与BUCK电路的高压供电端电连接。该电源电路能通过钳位电路对BUCK电路的高压供电端的电压进行钳位，以防止高压供电端的电压过高，避免在反复开关机等情况下的输出的开路电压限制不会失效。

Description

一种电源电路和电子设备

技术领域

本申请涉及电源电路技术领域，尤其涉及一种电源电路和LED灯。

背景技术

随着经济的发展，用户安全和产品的安规对家居照明要求日趋明显，对于产品本身的设计和可靠性提出更多的需求，现有一种钳位保护电路，防止电源驱动输出开路保护电压失效，针对目前一类灯具使用非隔离电源，为保证安规要求，电源输出高压带电部分到人可触摸到位置需满足安全爬电距离(100V/mm)，一般的解决方案是选用电源芯片有开路电压保护功能(通过退磁时间检测的原理实现保护功能)。

申请人研究发现，该方案的驱动电源如果存在两级电路架构，即功率因数校正(Power Factor Correction)电路和Buck电路(PFC+BUCK)，电源重复开关机有开路电压保护功能容易失效，在整灯异常状态下会存在安全隐患，且无法符合安规要求。

本领域技术人员可能尚未发现，如何在驱动电源反复开关机等的情况下能保障输出的开路电压保护功能不会失效，是需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种电源电路和电子设备，以解决现有技术中如何在驱动电源反复开关机等的情况下，能保障输出的开路电压保护功能不会失效的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例采取了如下技术方案。

第一方面，本申请实施例提供一种电源电路，包括：PFC升压电路、和BUCK电路和钳位电路。PFC升压电路的输出端与BUCK电路的正极输出端电连接，BUCK电路的正极输出端和负极输出端用于连接负载。

钳位电路与BUCK电路的高压供电端电连接。钳位电路用于对BUCK电路的高压供电端的电压进行钳位以防止电压过高。

可选地，钳位电路包括：钳位电容、输入二极管和限流电阻；BUCK电路的负极输出端通过输入二极管和限流电阻与BUCK电路的高压供电端电连接，其中，BUCK电路的负极输出端与输入二极管的阳极电连接，限流电阻的第一端和输入二极管的阴极电连接，限流电阻的第二端通过钳位电容接地并连接于BUCK电路的高压供电端。

可选地，BUCK电路包括BUCK芯片、续流二极管和功率电感。BUCK芯片的输出端分别与功率电感的第一端和续流二极管的阳极电连接。功率电感的第二端为BUCK电路的负极输出端，续流二极管的阴极为BUCK电路的正极输出端，BUCK芯片的高压供电端为BUCK电路的高压供电端。

可选地，BUCK电路还包括滤波电容，滤波电容连接于功率电感的第二端和续流二极管的阴极之间。

可选地，BUCK电路还包括输出端电阻和接地电容，输出端电阻与滤波电容并联，且BUCK电路的负极输出端通过接地电容接地。

可选地，BUCK芯片为LED恒流驱动芯片，LED恒流驱动芯片包括HV引脚和Drain引脚，HV引脚为BUCK芯片的高压供电端，Drain引脚为BUCK芯片的输出端。

可选地，LED恒流驱动芯片还包括OVP引脚和CS引脚，OVP引脚通过OVP电阻接地，CS引脚通过电流采样电阻接地。

可选地，负载包括LED。

可选地，电源电路还包括整流电路，整流电路的输入端用于连接于交流电，整流电路的输出端与PFC升压电路的输入端电连接。

第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括第一方面的电源电路。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例提供的电源电路和电子设备，能通过钳位电路对BUCK电路的高压供电端的电压进行钳位，以防止高压供电端的电压过高，避免在反复开关机等情况下的输出的开路电压限制不会失效。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术中的驱动电源电路示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电源电路示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种电源电路示意图；

图4为本申请实施例提供的描述一种BUCK电路的电源电路示意图；

图5为本申请实施例提供的一种包括整流电路的电源电路示意图；

图6为本申请实施例提供的一种整流电路和PFC升压电路示意图；

图7为本申请实施例提供的一种BUCK电路示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

如背景技术中，现有的在驱动电源反复开关机等的情况下，输出的开路电压保护功能可能会失效。

例如图1的一种驱动电源，在市电AC220V～输入整流电路整流滤波后，经过PFC升压电路转换到DC410V恒压输出到BUCK降压电路，恒流控制驱动负载LED光源。在PFC电路恒压输出410V后，BUCK芯片经过上拉电阻R3来限流后达到芯片开启电压，驱动BUCK芯片内部MOS管，实现高频开关工作。当输出处于空载状态，芯片通过电感T1的退磁时间检测和通过R3输入的电压，控制电路的开路电压大小。有以下两种情况会出现风险：

1.如果PFC电路启动比BUCK电路启动慢，在第一次开机，PFC电路还未升压到410V，BUCK电路先启动，BUCK电路的先建立输出电压可能会大于PFC的输出电压，即BUCK电路的先建立输出电压可能会大于BUCK电路的输入电压，从而影响了BUCK芯片的退磁检测。这会导致BUCK输出的开路保护电压会失控，升高至与PFC电压一致，即电源输出电压持续高于原设计电压，存在安规风险。

2.如果PFC电路启动比BUCK电路启动快，在第一次开机，PFC电路先建立在410V左右，BUCK电路启动慢，BUCK电路的输入电压大于输出电压，BUCK芯片正常退磁检测，输出设定的开路保护电压。到此是正常的，但后续在反复开关机中，BUCK芯片的HV供电脚会受到PFC电路的输出端电解电容的影响，第二次开机BUCK芯片会先启动，PFC电路后启动，同上述第1种情况，电源输出电压高于原设计电压，存在安规风险。

为了克服以上问题，可参阅图2，本申请实施例提供了一种电源电路，PFC升压电路、和BUCK电路和钳位电路。PFC升压电路的输出端与BUCK电路的正极输出端电连接，BUCK电路的正极输出端和负极输出端用于连接负载。钳位电路与BUCK电路的高压供电端电连接。

本申请实施例提供的电源电路，能通过钳位电路对BUCK电路的高压供电端的电压进行钳位，以防止高压供电端的电压过高，避免在反复开关机等情况下的输出的开路电压限制不会失效。

接下来介绍一下BUCK电路的原理，BUCK电路可包括开关管、电感、滤波电容和二极管，开关管的基极或栅极连接于控制电路，控制信号可以是脉冲信号。BUCK电路较高电势的一端连接于二极管的阴极，较低电势的一端连接于二极管的阳极。

可以设置控制电路输出高电平时开关管导通，此时，该二极管反向截止，开关管的电流流经电感向负载供电；此时电感中的电流逐渐上升，在电感两端产生的自感电势阻碍电流上升，电感将电能转化为磁能存储起来。

经过设定时间后，控制电路输出低电平，开关管关断，但电感中的电流不能突变，这时电感两端产生的自感电势阻碍电流下降，从而使二极管正向偏置导通，于是电感中的电流经该二极管构成回路，电流值逐渐下降，电感中储存的磁能转化为电能释放出来供给负载。

经过设定时间后，控制电路脉冲又使开关管导通，重复上述过程。滤波电容的作用是为了降低输出电压的脉动。

如图3，钳位电路可包括：钳位电容C2、输入二极管D10和限流电阻R3。

BUCK电路的负极输出端通过输入二极管D10和限流电阻R3与BUCK电路的输入端电连接，其中，BUCK电路的负极输出端与输入二极管D10的阳极电连接；限流电阻R3的第一端和输入二极管D10的阴极电连接，限流电阻R3的第二端通过钳位电容C2接地，限流电阻R3的第二端连接于BUCK电路的高压供电端。

上述的接地并非接地线，而是采用浮地的方式。可以统一电路中接地端的电势，例如电路中芯片接地端的电势。输入二极管D10、限流电阻R3和接地的电容C2组成的电路作为钳位电路。从图中可以看出，BUCK电路的负极输出端的电势高于接地端的电势，BUCK电路的正极输出端的电势高于BUCK电路的负极输出端的电势。钳位电路的作用原理如下。

当启动时，电容C2开始充电，如果因PFC升压电路启动慢而C2电容电压先达到BUCK电路的供电电压，BUCK电路会先动作输出电压，BUCK电路输出电压就大于PFC升压电路输出电压，影响了BUCK电路的退磁检测电路。而这种影响是极为短暂的，例如：

BUCK电路输出开路电压失效升高到Vbus和接地端的压差，此时Vbus和Vo1-的压差也就是Vbus和接地端的压差，故Vo1-对地的压差也就相当于0V，二极管D10反向截止，电容C2开始放电电压逐渐降低，直到BUCK电路关掉。因BUCK电路关掉，输出电压也逐渐降低，Vo1-电压对地的电压也开始升高，电容C2重新开始充电，直到BUCK芯片U1又重新启动。此时PFC升压电路达到稳定状态，即PFC升压电路输出电压不变，BUCK电路的输出电压又开始升高，PFC升压电路输出电压大于BUCK电路输出电压，BUCK电路退磁检测正常，开路保护电压直至升高到预设的电压值。

即使BUCK电路输出开路电压失效未完全达到Vbus和接地端的压差，也会起到类似的效果，即Vo1-对地的压差低于电容C2的电压，二极管D10反向截止，即产生上述的后续效果。

上述为第1条第一次开机PFC电路启动比BUCK电路启动慢产生的问题的解决原理，第2条反复开关机问题，本方案的解决原理同上。

由于该钳位电路连接了BUCK电路的负极输出端和高压供电端，该钳位电路能通过实时监测输出电压并通过输出电源的负极反馈到高压供电端，从而保证用户在任何情况下反复开关机，驱动电源输出的开路电压不会失效。

对于BUCK电路，一种实施方式如图4，BUCK电路包括BUCK芯片、续流二极管D7和功率电感T1。

BUCK芯片的输出端连接于功率电感T1的第一端，功率电感T1的第二端为BUCK电路的负极输出端。功率电感T1的第一端连接于续流二极管D7的阳极，续流二极管D7的阴极为BUCK电路的正极输出端。BUCK芯片的输入端为BUCK电路的输入端。

BUCK芯片可以集成开关器件和控制开关器件导通的波形电路。

如图4，BUCK电路还包括滤波电容C1，滤波电容C1连接于功率电感T1的第二端和续流二极管D7的阴极之间，从而使负载两端的电压更平稳。

BUCK芯片可以选用LED恒流驱动芯片，可以驱动LED灯作为负载。本申请的技术方案用于家用的LED灯中，可以加强LED灯具的安全可靠性。

LED恒流驱动芯片包括HV引脚和Drain引脚，HV引脚为BUCK芯片的输入端，Drain引脚为BUCK芯片的输出端。

BUCK芯片的芯片型号可以选用BP2862，一种实施方式如图5-图7，图6和图7为图5的放大图。

图5中从左到右依次为EMI整流电路、PFC升压电路和BUCK电路，图6为EMI整流电路、PFC升压电路的放大图，图7为BUCK电路的放大图。

其中，EMI整流电路可以把市电AC220V转化为直流电，输入到PFC升压电路。PFC升压电路可以把该直流电转化为DC410V恒压电源，该DC410V恒压电源经过BUCK电路降压，进而恒流驱动LED光源。BUCK芯片中内部集成了500V的功率开关。

图7中BUCK芯片的引脚包括OVP引脚和CS引脚，OVP引脚通过OVP电阻接地，具有过压保护功能；CS引脚通过电流采样电阻接地。

如图7，滤波电容可以选用有极性的电解电容CE1，例如铝电解电容，钽电解电容等。电解电容一般是容量相对较大的且体积较小，使对负载输出的电压更稳定。

如图7，还可在输出端设置线圈LF4，也起到滤波作用，稳定输出。

在工作过程中输出端突然断路时，功率电感T1可能产生较高的电压造成危险或器件损坏，为防止此情况发生，可在电解电容CE1两端并联电阻R4，即在工作过程中输出端突然断路时，功率电感T1、续流二极管D7和电阻R4可以组成回路，避免功率电感T1产生较高的电压。为了电阻R4两端的电压稳定，还可以在电阻R4靠近BUCK电路的负极输出端的一端通过电容C11接地。

基于上述实施例，本申请实施例还提供一种电子设备例如电源转换器，包括上述的电源电路。本实施例提供的电源电路还可以集成在LED灯具中。当然，本实施例提供的电源电路还可以被包含在其他需要直流转直流的电路中，或被包含在交流转直流的电路中。

总体来说，本申请提出了一种电源电路和包括该电源电路的电子设备，该电源电路的包括：PFC升压电路、和BUCK电路和钳位电路。PFC升压电路的输出端与BUCK电路的正极输出端电连接，BUCK电路的正极输出端和负极输出端用于连接负载。钳位电路与BUCK电路的高压供电端电连接。该电源电路能通过钳位电路对BUCK电路的高压供电端的电压进行钳位，以防止高压供电端的电压过高，避免在反复开关机等情况下的输出的开路电压限制不会失效。

以上所描述的装置及***实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

上述仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电源电路，包括：PFC升压电路和BUCK电路；所述PFC升压电路的输出端与所述BUCK电路的正极输出端电连接，所述BUCK电路的正极输出端和负极输出端用于连接负载；

其特征在于，所述电源电路还包括钳位电路，所述钳位电路与所述BUCK电路的高压供电端电连接；所述钳位电路用于对所述BUCK电路的高压供电端的电压进行钳位以防止电压过高。

2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述钳位电路包括：钳位电容(C2)、输入二极管(D10)和限流电阻(R3)；所述BUCK电路的负极输出端通过所述输入二极管(D10)和所述限流电阻(R3)与所述BUCK电路的高压供电端电连接，其中，所述BUCK电路的负极输出端与所述输入二极管(D10)的阳极电连接，所述限流电阻(R3)的第一端和所述输入二极管(D10)的阴极电连接，所述限流电阻(R3)的第二端通过所述钳位电容(C2)接地并连接于所述BUCK电路的高压供电端。

3.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述BUCK电路包括BUCK芯片、续流二极管(D7)和功率电感(T1)；

所述BUCK芯片的输出端分别与所述功率电感(T1)的第一端和所述续流二极管(D7)的阳极电连接；

所述功率电感(T1)的第二端为所述BUCK电路的负极输出端，所述续流二极管(D7)的阴极为所述BUCK电路的正极输出端，所述BUCK芯片的高压供电端为所述BUCK电路的高压供电端。

4.如权利要求3所述的电源电路，其特征在于，所述BUCK电路还包括滤波电容(C1)，所述滤波电容(C1)连接于所述功率电感(T1)的第二端和所述续流二极管(D7)的阴极之间。

5.如权利要求4所述的电源电路，其特征在于，所述BUCK电路还包括输出端电阻(R4)和接地电容(C11)，所述输出端电阻(R4)与所述滤波电容(C1)并联，且所述BUCK电路的负极输出端通过所述接地电容(C11)接地。

6.如权利要求3所述的电源电路，其特征在于，所述BUCK芯片为LED恒流驱动芯片，所述LED恒流驱动芯片包括HV引脚和Drain引脚，所述HV引脚为所述BUCK芯片的高压供电端，所述Drain引脚为所述BUCK芯片的输出端。

7.如权利要求6所述的电源电路，其特征在于，所述LED恒流驱动芯片还包括OVP引脚和CS引脚，所述OVP引脚通过OVP电阻接地，所述CS引脚通过电流采样电阻接地。

8.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述负载包括LED。

9.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述电源电路还包括整流电路，所述整流电路的输入端用于连接于交流电，所述整流电路的输出端与所述PFC升压电路的输入端电连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电源电路。

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