CN218958790U - 负载启动电路和电源电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供负载启动电路和电源电路，所述负载启动电路包括开关子电路、充放电子电路和稳压子电路，其中：所述开关子电路的取电端与电能直接输出端连接，所述开关子电路的输电端与所述充放电子电路连接，所述开关子电路的受控端与信号输出端连接，所述开关子电路用于根据所述信号输出端输出的信号，导通或断开所述电能直接输出端与所述充放电子电路之间的连接；所述充放电子电路通过所述稳压子电路与一个或多个负载连接，所述充放电子电路用于在所述电能直接输出端与所述充放电子电路之间的连接导通时，通过所述稳压子电路给所述负载供电，以启动所述负载；所述稳压子电路用于限制所述充放电子电路提供给所述负载的电压。该技术方案电路简单，节省成本。

Description

负载启动电路和电源电路

技术领域

本申请涉及电路领域，尤其涉及负载启动电路和电源电路。

背景技术

在目前的电源设计中，电源电路通常是由多个功能模块电路组成，电源电路具体可包括反激模块电路、功率因素校正(power factor correction，PFC)模块电路、谐振转换(LLC)模块电路以及背光模块电路等。不同的功能模块电路，其对应的启动电压不同，即启动功能模块电路所需的电压不同。例如，LLC模块电路的启动电压是12V，而反激模块电路的启动电压是16V。

由于不同功能模块电路的启动电压不同，为了使电源电路正常工作，需要给不同的功能模块电路提供不同的启动电压，以启动电源电路中的每个功能模块电路。为了能启动每个功能模块电路，需要在电源电路中针对每个负载设计辅助电源，用于给不同的负载提供不同的启动电压。设计辅助电源需要额外的电源芯片，电源芯片会产生额外功耗，也会增加电源电路的成本。

实用新型内容

本申请提供负载启动电路和电源电路，以解决电源电路中设计辅助电源带来的额外功耗和成本高的技术问题。

第一方面，本申请提供一种负载启动电路，所述负载启动电路包括开关子电路、充放电子电路和稳压子电路，其中：

所述开关子电路的取电端与电能直接输出端连接，所述开关子电路的输电端与所述充放电子电路连接，所述开关子电路的受控端与信号输出端连接，所述开关子电路用于根据所述信号输出端输出的信号，导通或断开所述电能直接输出端与所述充放电子电路之间的连接；

所述充放电子电路通过所述稳压子电路与一个或多个负载连接，所述充放电子电路用于在所述电能直接输出端与所述充放电子电路之间的连接导通时，通过所述稳压子电路给所述负载供电，以启动所述负载；

所述稳压子电路用于限制所述充放电子电路提供给所述负载的电压。

在一种可能的设计中，所述开关子电路包括第一晶体管单元和第二晶体管单元，所述第一晶体管单元和所述第二晶体管单元均包括晶体管；所述第一晶体管单元的第一端与所述信号输出端连接，所述第一晶体管单元的第二端与所述第二晶体管单元的第一端连接，所述第一晶体管单元用于根据所述信号输出端输出的信号，控制所述第二晶体管单元中的晶体管的通断；所述第二晶体管单元的第二端与电能直接输出端连接，所述第二晶体管单元的第三端与所述充放电子电路连接，所述第二晶体管单元用于控制所述电能直接输出端与所述充放电子电路之间的连接的通断。

在一种可能的设计中，所述第一晶体管单元包括第一电阻、第二电阻和第一晶体管；所述第一电阻的一端与所述信号输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一晶体管的受控端、所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一晶体管的电源端连接并接地，所述第一晶体管的受控响应端与所述第二晶体管单元的第一端连接。

在一种可能的设计中，所述第一晶体管单元还包括滤波电容，所述滤波电容与所述第二电阻并联。

在一种可能的设计中，所述第二晶体管单元包括第三电阻、第四电阻和第二晶体管；所述第三电阻的一端与所述第一晶体管单元的第二端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端、所述第二晶体管的受控端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二晶体管的电源端、所述电能直接输出端连接，所述第二晶体管的受控响应端与所述充放电子电路的一端连接。

在一种可能的设计中，所述稳压子电路包括第五电阻和稳压管；所述第五电阻的一端与所述充放电子电路、所述稳压管的输出端连接，所述第五电阻的另一端与所述稳压管的输入端、所述稳压管的接地端连接并接地。

在一种可能的设计中，所述充放电子电路包括电解电容，所述电解电容正极与所述开关子电路的输电端、所述稳压子电路连接，所述电解电容负极接地。

在一种可能的设计中，所述负载启动电路还包括保护子电路；其中：所述开关子电路的输电端通过所述保护子电路与所述充放电子电路连接，所述保护子电路用于保护所述开关子电路。

在一种可能的设计中，所述保护子电路包括第一二极管；所述第一二极管的阳极与所述开关子电路的输电端连接，所述第一二极管的阴极与所述充放电子电路的一端连接。

第二方面，提供一种电源电路，包括电源、控制模块、至少一个负载以及至少一个第一方面所述的负载启动电路；其中：

所述负载启动电路连接在所述电源的电能直接输出端、所述控制模块的信号输出端以及所述负载之间，所述负载启动电路用于在所述控制模块的控制下，从所述电源的电能直接输出端取电并提供给所述负载，以启动所述负载。

本申请可以实现如下技术效果：本申请中的负载启动电路，包括开关子电路、充放电子电路和稳压子电路，其中：所述开关子电路的取电端与电能直接输出端连接，所述开关子电路的输电端与所述充放电子电路连接，所述开关子电路的受控端与信号输出端连接，所述开关子电路用于根据所述信号输出端输出的信号，导通或断开所述电能直接输出端与所述充放电子电路之间的连接；所述充放电子电路通过所述稳压子电路与一个或多个负载连接，所述充放电子电路用于在所述电能直接输出端与所述充放电子电路之间的连接导通时，通过所述稳压子电路给所述负载供电，以启动所述负载，所述稳压子电路用于限制所述充放电子电路提供给所述负载的电压。通过在电能直接输出端与负载之间设置负载启动电路，负载启动电路能够直接从电源供电端取电并提供给负载，由于负载启动电路含有稳压子电路，稳压子电路可以限制提供给负载的电压，这样可以使得给负载的电压稳定且满足负载的启动电压，因此，本申请通过简单的电路即可实现对负载的启动且防止负载损坏；在不需要启动负载时，还可以通过信号输出端输出的信号控制电能直接输出端与充放电子电路之间的连接断开，这样负载启动电路就不会产生额外的消耗，从而可以节省能耗。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种电源电路的结构连接示意图；

图2A和图2B为本申请实施例提供的电能直接输出端的位置示意图；

图3为本申请实施例提供的一种负载启动电路的结构框图；

图4为本申请实施例提供的开关子电路的结构框图；

图5为本申请实施例提供的负载启动电路的电路原理图。

具体实施方式

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描述。

本申请的负载启动电路可适用于包含有多个启动电压不同的功能模块电路的设备电源，设备电源包括但不限于为汽车电源、手机电源、电脑电源，等等，不限于这里的举例。

首先参见图1，图1为本申请实施例提供的一种电源电路的结构连接示意图，该电源电路可以为基于电源工作的任意一种设备中的电路。如图1所示，电源电路1可包括电源10、控制模块20、至少一个负载30以及至少一个负载启动电路40。其中：负载启动电路40连接在电源10的电能直接输出端V0、控制模块20的信号输出端S0以及负载30之间，负载启动电路40用于在控制模块20的控制下，从电源10的电能直接输出端取电并提供给负载30，以启动负载30。

其中，电源10是指电源电路1中电能的直接来源，电源10提供的电能在经过整流、滤波、限流等处理后可以提供给负载30使用。电源10可以为交流电源，也可以为直流电源。电能直接输出端是指电源10输出总电能的位置点，电源输出的总电能等于各个负载需要的电能之和；电能直接输出端处的电压和电流可以直接反映电源10输出的电压和电流。具体地，电能直接输出端处的电流可以为对交流电源整流后的电流；电能直接输出端的位置可以如图2A所示，图2A中的点p1即为电能直接输出端V0。可选地，电能直接输出端处的电流也可以为桥式整流后的电流；电能直接输出端的位置可以如图2B所示，图2B中的点p2即为电能直接输出端V0。不限于这两种情况，电能直接输出端的位置还可以更多的位置。

控制模块20是指电源电路1中用于实现各种控制的电路单元，用于对电源电路1中的各种电路模块进行控制。例如，控制模块20可以对电源电路1中的各种负载30进行控制，控制这些负载工作或者停止工作；控制模块20也可以对负载启动电路40进行控制。控制模块20的信号输出端是指输出控制信号的端口；控制模块20可以有多个信号输出端，控制模块20可通过该多个信号输出端控制不同的电路模块。具体地，控制模块20包括但不限于为中央处理单元(central processing unit，CPU)、微控制单元(microcontroller unit，MCU)、片上***等。

负载30是指电源电路1中的用电模块，包括但不限于反激模块、PFC模块、LLC模块等。不同的负载所需的启动电压可以不同，启动电压是指驱动负载工作所需要提供给负载的电压。负载30还可以与辅助绕组连接，辅助绕组用于在负载启动后，给负载30供电。

负载启动电路40，是指专为启动负载所设置的电路，负载启动电路40可以由简单的电路元器件组成。其中，负载启动电路40的数量与电源电路1中各负载所需的启动电压的个数有关，一个负载启动电路40对应一个启动电压。具体地，一个负载启动电路40可与启动电压相同的多个负载30连接，用于为这多个负载30提供启动电压。在电源电路1中的负载30所需的启动电压各不相同的情况下，一个负载启动电路40与一个负载40连接。应理解的是，一个负载启动电路40中的电路元器件的规格匹配于该负载启动电路40连接的负载所需的启动电压，这样使得电源的电能直接输出端提供的电能经过负载启动电路后，提供给负载的电压为负载所需的启动电压。

具体地，负载启动电路40可以在控制模块的控制下，导通电源10的电能直接输出端V0与负载之间的连接，以从电源10的电能直接输出端V0取电并提供给负载30，使得负载30启动；可选地，负载启动电路40也可以在控制模块20的控制下，断开电源10的电能直接输出端V0与负载30之间的连接。

通过在电源和负载之间设置由电路元器件组成的负载启动电路，由负载启动电路从电源的电能直接输出端处取电并提供给负载，可以使得提供给负载的电压满足负载所需的启动电压，实现对负载的启动；负载启动电路由一些基本的电路元器件组成，所需的成本较低；负载启动电路可以在控制模块的控制下，断开电源的直接供电端与负载之间的连接，可以避免额外的电路消耗，节省电源电路的能耗。

接下来请参见图3，图3为本申请实施例提供的一种负载启动电路的结构框图，如图3所示，负载启动电路40包括开关子电路401、充放电子电路402和稳压电路子电路403，其中：

所述开关子电路401的取电端与电能直接输出端V0连接，所述开关子电路401的输电端与所述充放电子电路402连接，所述开关子电路402的受控端与信号输出端S0连接，所述开关子电路401用于根据所述信号输出端S0输出的信号，导通或断开所述电能直接输出端V0与所述充放电子电路402之间的连接；

所述充放电子电路402通过所述稳压子电路403与一个或多个负载30连接，所述充放电子电路403用于在所述电能直接输出端V0与所述充放电子电路之间的连接导通时，通过所述稳压子电路403给所述负载30供电，以启动所述负载30；

所述稳压子电路403用于限制所述充放电子电路402提供给所述负载30的电压。

其中，开关子电路401可以为任意一种通过电路元器件实现的具有通断功能的电路；充放电子电路402可以为任意一种通过电路元器件实现的具有充放电功能的电路；稳压子电路403可以为任意一种通过电路元器件实现的能够实现稳压功能的子电路。

负载启动电路40的总体工作原理如下：当信号输出端S0输出的信号用于指示开关子电路401导通时，开关子电路402导通，使得电能直接输出端V0与充放电子电路402之间的连接导通，电能直接输出端V0输出的电能经过充放电子电路并经过稳压子电路稳压后提供给负载，稳压子电路将充放电子电路402提供给负载30的电压限制在启动电压，可以使得负载30启动且避免负载30损坏；当信号输出端S0输出的信号用于指示开关子电路401关断时，开关子电路401关断，使得电能直接输出端V0与充放电子电路402之间的连接断开，停止给负载30供电。

在上述图3的技术方案中，负载电路中包括开关子电路、充放电子电路以及稳压子电路，通过简单的电路设计实现了对负载的启动，可以降低电路的复杂度和成本；稳压子电路将电能直接输出端向负载提供的电压限制在负载的启动电压，可以防止负载的损坏；开关子电路在不需要启动负载时能够在信号输出端输出的信号的控制下断开电能直接输出端与充放电子电路之间的连接，从而可以避免额外的消耗，节省能耗。

以下具体介绍负载启动电路的一些具体实现。参见图4-图5。

在一些可能的设计中，可以通过晶体管来实现通断控制，开关子电路可以由两级晶体管单元组成。具体地，如图4所示，开关子电路401包括第一晶体管单元4011和第二晶体管单元4012，所述第一晶体管单元4011和所述第二晶体管单元4012均包括晶体管；所述第一晶体管单元4011的第一端与所述信号输出端S0连接，所述第一晶体管单元4011的第二端与所述第二晶体管单元4012的第一端连接，所述第一晶体管单元4011用于根据所述信号输出端S0输出的信号，控制所述第二晶体管单元4012中的晶体管的通断；所述第二晶体管单元4012的第二端与电能直接输出端V0连接，所述第二晶体管单元4012的第三端与所述充放电子电路402的一端连接，所述第二晶体管单元4012用于控制所述电能直接输出端V0与所述充放电子电路402之间的连接的通断。通过两级晶体管单元来实现开关子电路，在保证开关子电路足够简单的同时，还能防止因晶体管出现故障时而导致的误导通，从而可以避免电能直接输出端一直向负载充放电子电路供电。

上述晶体管单元(即第一晶体管单元或第二晶体管单元)中的晶体管可以为三极管，也可以为MOS管。当晶体管为三极管时，三极管的基极为晶体管的受控端，三极管的发射极为晶体管的电源端，三级管的集电极为晶体管的受控响应端。当晶体管为MOS管时，MOS管的栅极为晶体管的受控端，MOS管的源极为晶体管的电源端，MOS管的漏极为晶体管的受控响应端。其中，受控端是指用于接收控制信号的端口，电源端是指用于与电源连接的端口，电源可包括电源端口和接地端口，受控响应端是指响应于受控端接收到的控制信号，使晶体管导通或断开的端口。

具体地，如图5所示，所述第一晶体管单元4011包括第一电阻R9、第二电阻R10和第一晶体管Q2；所述第一电阻R9的一端与所述信号输出端S0连接，所述第一电阻R9的另一端与所述第一晶体管Q2的受控端、所述第二电阻R10的一端连接，所述第二电阻R10的另一端与所述第一晶体管Q2的电源端连接并接地，所述第一晶体管Q2的受控响应端与所述第二晶体管单元4012的第一端连接。

可选地，如图5所示，所述第一晶体管单元还包括滤波电容C1，所述滤波电容C1与所述第二电阻R10并联。通过设置滤波电容，能够对信号输出端输出的信号进行滤波，避免信号干扰导致第一晶体管单元中的晶体管误导通，实现对开关子电路的通断精准控制。

具体地，如图5所示，所述第二晶体管单元包括第三电阻R8、第四电阻R5和第二晶体管Q1；所述第三电阻R8的一端与所述第一晶体管单元4011的第二端连接，所述第三电阻R8的另一端与所述第四电阻R5的一端、所述第二晶体管Q1的受控端连接，所述第四电阻R5的另一端与所述第二晶体管Q1的电源端、所述电能直接输出端连接，所述第二晶体管Q1的受控响应端与所述充放电子电路402的一端连接。

在一些可能的设计中，稳压子电路可以基于稳压管实现对充放电子电路提供给负载的电压的限制。具体地，如图5所示，所述稳压子电路包括第五电阻R7和稳压管ZD1；所述第五电阻R7的一端与所述充放电子电路402、所述稳压管ZD1的输出端连接，所述第五电阻R7的另一端与所述稳压管ZD1的输入端、所述稳压管的接地端连接并接地。通过稳压管来实现对充放电子电路提供给负载的电压的限制，电路简单，成本低。

在一些可能的设计中，充放电子电路可以基于电容实现充电或放电。具体地，如图5所示，所述充放电子电路402包括电解电容E1，所述电解电容E1正极与所述开关子电路401的输电端、所述稳压子电路403连接，所述电解电容负极接地。通过电容来实现充放电子电路，电路简单成本低。

在一些可能的情况中，如图5所示，所述负载启动电路还包括保护子电路404；其中：所述开关子电路401的输电端通过所述保护子电路404与所述充放电子电路402连接，所述保护子电路404用于保护所述开关子电路401。通过在充放电子电路和开关子电路的输出端之间设置保护子电路，能够防止充放电子电路放电时对开关子电路的损坏，起到保护开关子电路的作用。

在一些可能的设计中，负载启动电路可以基于二极管实现对开关子电路的保护。具体地，如图5所示，所述保护子电路404包括第一二极管D4；所述第一二极管D4的阳极与所述开关子电路401的输电端连接，所述第一二极管D4的阴极与所述充放电子电路402的一端连接。

可选地，如图5所示，负载启动电路还可以包括第六电阻R6，其中，所述第一二极管的阳极D4通过第六电阻R6与所述开关子电路的输电端连接。在开关子电路和保护子电路之间设置限流电阻，能够限制流向充放电子电路的流量，保证电路的安全性。

应理解的是，开关子电路、充放电子电路和稳压子电路的具体电路结构不同，负载启动电路的具体工作原理会有所不同。以下以负载启动电路的具体电路结构如图5所示，介绍负载启动电路的具体工作原理：

当信号输出端S0输出高电平信号时，第一晶体管Q2导通，将第二晶体管Q1的基极电压下拉为低电平，使得第二晶体管Q1导通。电能直接输出端V0输出的电流通过第二晶体管Q1流向电解电容E1，给电解电容E1电解充电，稳压管ZD1和电阻R9对电解电容E1两端的充电电压进行限制，将给负载RL1提供的电压控制在负载RL1的启动电压，使得负载RL1启动。在负载RL1启动后，负载RL1由与负载RL1连接的辅助绕组L1进行供电。

当信号输出端S0输出低电平信号时，第一晶体管Q2截止，第二晶体管Q1的基极为高电平，第二晶体管Q1也截止。电能直接输出端V0输出的电流停止给电解电容E1电解充电，从而停止给负载供电，减少电能消耗。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种负载启动电路，其特征在于，所述负载启动电路包括开关子电路、充放电子电路和稳压子电路，其中：

所述开关子电路的取电端与电能直接输出端连接，所述开关子电路的输电端与所述充放电子电路连接，所述开关子电路的受控端与信号输出端连接，所述开关子电路用于根据所述信号输出端输出的信号，导通或断开所述电能直接输出端与所述充放电子电路之间的连接；

所述充放电子电路通过所述稳压子电路与一个或多个负载连接，所述充放电子电路用于在所述电能直接输出端与所述充放电子电路之间的连接导通时，通过所述稳压子电路给所述负载供电，以启动所述负载；

所述稳压子电路用于限制所述充放电子电路提供给所述负载的电压。

2.根据权利要求1所述的负载启动电路，其特征在于，所述开关子电路包括第一晶体管单元和第二晶体管单元，所述第一晶体管单元和所述第二晶体管单元均包括晶体管；

所述第一晶体管单元的第一端与所述信号输出端连接，所述第一晶体管单元的第二端与所述第二晶体管单元的第一端连接，所述第一晶体管单元用于根据所述信号输出端输出的信号，控制所述第二晶体管单元中的晶体管的通断；

所述第二晶体管单元的第二端与所述电能直接输出端连接，所述第二晶体管单元的第三端与所述充放电子电路连接，所述第二晶体管单元用于控制所述电能直接输出端与所述充放电子电路之间的连接的通断。

3.根据权利要求2所述的负载启动电路，其特征在于，所述第一晶体管单元包括第一电阻、第二电阻和第一晶体管；

所述第一电阻的一端与所述信号输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一晶体管的受控端、所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一晶体管的电源端连接并接地，所述第一晶体管的受控响应端与所述第二晶体管单元的第一端连接。

4.根据权利要求3所述的负载启动电路，其特征在于，所述第一晶体管单元还包括滤波电容，所述滤波电容与所述第二电阻并联。

5.根据权利要求2所述的负载启动电路，其特征在于，所述第二晶体管单元包括第三电阻、第四电阻和第二晶体管；

所述第三电阻的一端与所述第一晶体管单元的第二端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端、所述第二晶体管的受控端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二晶体管的电源端、所述电能直接输出端连接，所述第二晶体管的受控响应端与所述充放电子电路连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的负载启动电路，其特征在于，所述稳压子电路包括第五电阻和稳压管；

所述第五电阻的一端与所述充放电子电路、所述稳压管的输出端连接，所述第五电阻的另一端与所述稳压管的输入端、所述稳压管的接地端连接并接地。

7.根据权利要求1-5任一项所述的负载启动电路，其特征在于，所述充放电子电路包括电解电容，所述电解电容正极与所述开关子电路的输电端、所述稳压子电路连接，所述电解电容负极接地。

8.根据权利要求1-5任一项所述的负载启动电路，其特征在于，所述负载启动电路还包括保护子电路；其中：

所述开关子电路的输电端通过所述保护子电路与所述充放电子电路连接，所述保护子电路用于保护所述开关子电路。

9.根据权利要求8所述的负载启动电路，其特征在于，所述保护子电路包括第一二极管；

所述第一二极管的阳极与所述开关子电路的输电端连接，所述第一二极管的阴极与所述充放电子电路连接。

10.一种电源电路，其特征在于，包括电源、控制模块、至少一个负载以及至少一个如权利要求1-9任一项所述的负载启动电路；其中：

所述负载启动电路连接在所述电源的电能直接输出端、所述控制模块的信号输出端以及所述负载之间，所述负载启动电路用于在所述控制模块的控制下，从所述电源的电能直接输出端取电并提供给所述负载，以启动所述负载。

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