TW201526487A - 開關電源 - Google Patents

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Abstract

一種開關電源，包括一整流濾波電路、一待機電壓轉換電路及一繼電器驅動電路，所述整流濾波電路能對交流電源信號進行濾波整流處理後輸出一電壓信號，所述整流濾波電路包括一電阻，所述繼電器驅動電路包括與所述電阻相連之繼電器，所述開關電源開機瞬間，所述待機電壓轉換電路尚未將所述電壓信號轉換為一待機電壓，所述繼電器處於斷開狀態，所述電阻能減小所述開關電源之開機衝擊電流；所述開關電源完全開啟後，所述待機電壓轉換電路將所述電壓信號轉換為一待機電壓，所述繼電器處於閉合狀態而使所述電阻短路以減少開關電源之能耗。

Description

開關電源
本發明涉及一種開關電源，尤指一種能減小開機衝擊電流之開關電源。
開關電源採用高電壓大容量之電容進行濾波與儲能，於開關電源開機瞬間，由於電容特性，開關電源出現短暫之虛短路狀態，導致開關電源之開機電流特別大，容易燒毀線路中其他電子元器件。為了減小開機衝擊電流，有些開關電源采用熱敏電阻連接于電路中，該熱敏電阻在開關電源開機瞬間，溫度較低，阻值很大，能減小開機衝擊電流；開關電源完全開啟后，熱敏電阻溫度升高，阻值變小，但仍會產生少量不必要的能耗。
鑒於以上內容，有必要提供一種既能減小開機衝擊電流還能減少能耗之開關電源。
一種開關電源，包括一整流濾波電路，所述整流濾波電路能對交流電源信號進行濾波整流處理後輸出一電壓信號，所述整流濾波電路包括一用於減小開機衝擊電流之電阻，所述開關電源還包括一與所述整流濾波電路相連之待機電壓轉換電路及一與所述待機電壓轉換電路相連之繼電器驅動電路，所述繼電器驅動電路包括與所述電阻相連之繼電器，所述開關電源開機瞬間，所述待機電壓轉換電路尚未將所述電壓信號轉換為一待機電壓，所述繼電器處於斷開狀態，所述電阻能減小所述開關電源之開機衝擊電流；所述開關電源完全開啟後，所述待機電壓轉換電路將所述電壓信號轉換為一待機電壓，所述繼電器處於閉合狀態而使所述電阻短路以減少開關電源之能耗。
與習知技術相比，上述開關電源於開機瞬間，可利用所述電阻減小開機衝擊電流；於開關電源完全開啟後，所述繼電器使所述電阻短路以減少開關電源之能耗。
圖1是本發明開關電源一較佳實施方式之模組圖。
圖2是圖1中開關電源之電路圖。
請參閱圖1，於本發明一較佳實施方式中，一開關電源包括一整流濾波電路10、一待機電壓轉換電路20、一隔離開關電路30及一繼電器驅動電路40。
請參閱圖2，所述整流濾波電路10包括一防EMI濾波電路11、一熱敏電阻NTC及一橋式整流電路BD1。所述防EMI濾波電路11之輸入端與一交流電源12相連，所述防EMI濾波電路11包括電容C4-C12，電感L1及L2及一電阻R5。所述防EMI濾波電路11包括兩個輸出端，其中一輸出端藉由所述熱敏電阻NTC與所述橋式整流電路BD1之輸入端1相連；所述防EMI濾波電路11之另一輸入端與所述橋式整流電路BD1之輸入端3相連。所述橋式整流電路BD1之輸出端2輸出整流後之電壓信號（HV），所述橋式整流電路BD1之輸出端4接地；一極性電容C1之正極與所述橋式整流電路BD1之輸出端2相連，負極與橋式整流電路BD1之輸出端4相連。於一實施方式中，所述開關電源開機上電之瞬間，熱敏電阻NTC之電阻很大，可減少開機時衝擊電流。
所述待機電壓轉換電路20與所述橋式整流電路BD1之輸出端2相連，包括一變壓器T1、一與變壓器T1相連之控制晶片21、二極體D3及D4、電容C2及C3。所述待機電壓轉換電路20將所述橋式整流電路BD1輸出之HV電壓信號轉換為一待機電壓（Standby Voltage），所述待機電壓轉換電路20包括一輸出所述待機電壓之待機電壓輸出端22。
所述隔離開關電路30包括由R3及R4組成之分壓電路及一光電耦合器U1。所述待機電壓轉換電路20輸出之待機電壓藉由由電阻R3及R4組成之分壓電路連接至所述隔離開關電路之光電耦合器U1，所述光電耦合器U1包括發光源（如發光二極體）及受光源（如光敏三極體），使電信號僅能單向傳輸，且對輸入、輸出電信號有良好之隔離作用，具有良好之電絕緣能力與抗干擾能力。所述光電耦合器U1包括兩個與發光源（發光二極體）相連之輸入端及兩個與受光源（光敏三極體）相連之輸出端，該兩輸入端分別與所述電阻R4之兩端相連，該兩輸出端其中之一與12V之電源信號相連，該兩輸出端其中之另一與所述繼電器驅動電路40相連。所述電阻R3之一端與所述待機電壓轉換電路20之待機電壓輸出端22相連，所述電阻R3之另一端與所述電阻R4及所述光電耦合器U1之第一輸入端相連。所述電阻R4之一端與所述電阻R3及所述光電耦合器U1之第一輸入端相連，所述電阻R4之另一端與所述光電耦合器U1之第二輸入端相連，所述光電耦合器U1之第二輸入端接地。
所述繼電器驅動電路40包括一三極體Q1、二極體D1-D2、電阻R1-R2、齊納二極體ZD1、一電容C13及一繼電器K1。於一實施方式中，所述三極體Q1為一NPN型雙極性三極體。所述三極體Q1之集極與所述光電耦合器U1之一輸出端及所述12V之電源信號相連，基極與藉由所述電阻R2與所述光電耦合器之另一輸出端相連，射極與所述電阻R1相連。所述齊納二極體ZD1之負極與所述三極體Q1之基極相連，正極接地。所述二極體D2之正極與所述三極體Q1之射極相連，所述二極體D2之負極與所述三極體Q1之基極相連。所述電阻R1及電容C13依次串接至所述三極體Q1之射極，所述二極體D1及繼電器K1均與所述電容C13並聯。所述二極體D1之負極及所述繼電器K1之一接線端藉由所述電阻R1與所述三極體Q1之射極相連，所述二極體D1之負極與所述繼電器K1之另一接線端相連。所述繼電器K1包括一開關，該開關之兩端A與B分別連接至所述熱敏電阻NTC之兩端，當繼電器K1通電時，所述開關導通，可使所述熱敏電阻NTC短路。
所述開關電源工作時，所述防EMI濾波電路11將交流電源12之交流電源信號進行濾波後藉由所述熱敏電阻NTC輸出給所述橋式整流電路BD1，於所述開關電源開啟之瞬間，熱敏電阻NTC之電阻很大，可減小輸入至所述橋式整流電路BD1之開機衝擊電流；所述橋式整流電路BD1將所述防EMI濾波電路11輸出之電壓信號進行整流後輸出給所述待機電壓轉換電路20，所述待機電壓轉換電路20將所述橋式整流電路BD1輸出之電壓信號轉換為待機電壓（standby voltage），所述待機電壓經過所述電阻R3之降壓後輸出至所述光電耦合器U1之第一輸入端，所述光電耦合器U1之發光二極體發光，所述光電耦合器U1之輸出端導通，因而輸出高電平之電壓信號使所述三極體Q1導通。所述三極體Q1導通後，所述繼電器K1有電流流過，繼電器K1之開關閉合，使所述熱敏電阻NTC短路。
於本發明一較佳實施方式中，所述開關電源於開機上電之瞬間，所述待機電壓轉換電路20尚未轉換出所述待機電壓，所述光電耦合器U1斷開，所述三極體Q1之基極為低電平，因而處於截止（斷開）狀態，所述繼電器K1沒有電流流過，所述繼電器K1之開關斷開，不影響所述熱敏電阻NTC之正常工作。所述熱敏電阻NTC於開關電源開機上電之瞬間電阻很大，可減少開機時衝擊電流，防止燒壞開關電源之電子器件。所述開關電源完全開啟後，所述待機電壓轉換電路20轉換出所述待機電壓，使所述光電耦合器U1導通，所述三極體Q1之基極為高電平，因而處於導通（閉合）狀態，所述繼電器K1有電流流過，所述繼電器K1之開關閉合，使所述熱敏電阻NTC短路，從而減少不必要之能耗。
在上述電路中，所述熱敏電阻NTC在開機瞬間電阻很大，能減小開機衝擊電流；在開機之後，熱敏電阻NTC處於短路狀態，流過熱敏電阻NTC的電流幾乎為零，熱敏電阻NTC的發熱很少，溫度較低，電阻較大。因此，熱敏電阻NTC在電路中一直處於高阻值狀態。在本發明另一實施例中，所述熱敏電阻NTC亦可由高阻值之普通電阻取代。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧整流濾波電路
11‧‧‧防EMI濾波電路
12‧‧‧交流電源
20‧‧‧待機電壓轉換電路
21‧‧‧控制晶片
22‧‧‧待機電壓輸出端
30‧‧‧隔離開關電路
40‧‧‧繼電器驅動電路
C1~C12‧‧‧電容
L1-L2‧‧‧電感
D1-D4‧‧‧二極體
ZD1‧‧‧齊納二極體
NTC‧‧‧熱敏電阻
BD1‧‧‧橋式整流電路
R1-R5‧‧‧電阻
K1‧‧‧繼電器
U1‧‧‧光電耦合器
T1‧‧‧變壓器
無
10‧‧‧整流濾波電路
11‧‧‧防EMI濾波電路
12‧‧‧交流電源
20‧‧‧待機電壓轉換電路
21‧‧‧控制晶片
22‧‧‧待機電壓輸出端
30‧‧‧隔離開關電路
40‧‧‧繼電器驅動電路
C1~C12‧‧‧電容
L1-L2‧‧‧電感
D1-D4‧‧‧二極體
ZD1‧‧‧齊納二極體
NTC‧‧‧熱敏電阻
BD1‧‧‧橋式整流電路
R1-R5‧‧‧電阻
K1‧‧‧繼電器
U1‧‧‧光電耦合器
T1‧‧‧變壓器

Claims (10)

  1. 一種開關電源，包括一整流濾波電路，所述整流濾波電路能對交流電源信號進行濾波整流處理後輸出一電壓信號，所述整流濾波電路包括一用於減小開機衝擊電流之電阻，所述開關電源還包括一與所述整流濾波電路相連之待機電壓轉換電路及一與所述待機電壓轉換電路相連之繼電器驅動電路，所述繼電器驅動電路包括與所述電阻相連之繼電器，所述開關電源開機瞬間，所述待機電壓轉換電路尚未將所述電壓信號轉換為一待機電壓，所述繼電器處於斷開狀態，所述電阻能減小所述開關電源之開機衝擊電流；所述開關電源完全開啟後，所述待機電壓轉換電路將所述電壓信號轉換為一待機電壓，所述繼電器處於閉合狀態而使所述電阻短路以減少開關電源之能耗。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之開關電源，其中所述整流濾波電路還包括一防EMI濾波電路及一橋式整流電路，所述電阻連接於所述防EMI濾波電路及所述橋式整流電路之間。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之開關電源，其中所述電阻為一熱敏電阻，所述防EMI濾波電路之輸入端接入所述交流電源信號，所述防EMI濾波電路之輸出端藉由所述熱敏電阻連接至所述橋式整流電路之輸入端，所述橋式整流電路之輸出端輸出所述電壓信號至所述待機電壓轉換電路。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之開關電源，其中所述開關電源還包括一連接於所述待機電壓轉換電路及所述繼電器驅動電路之間之隔離開關電路，所述隔離開關電路包括一光電耦合器，所述光電耦合器使所述待機電壓轉換電路之輸出信號以單向傳輸之方式傳送至所述繼電器驅動電路。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之開關電源，其中所述待機電壓轉換電路包括輸出所述待機電壓之輸出端，所述光電耦合器之第一輸入端藉由一第三電阻連接至所述待機電壓轉換電路之輸出端，所述光電耦合器之第二輸入端接地；一第四電阻與所述第三電阻串聯且連接於所述光電耦合器之第一輸入端及第二輸入端之間；所述光電耦合器之輸出端與所述繼電器驅動電路相連從而控制所述繼電器之開啟或斷開狀態。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之開關電源，其中所述繼電器驅動電路包括一與所述繼電器相連之三極體，所述三極體之集極及所述光電耦合器之第一輸出端共同連接至一電源，所述三極體之基極藉由一第二電阻與所述光電耦合器之第二輸出端相連，所述三極體之射極藉由一第一電阻與所述繼電器相連。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之開關電源，其中所述繼電器驅動電路還包括一與所述繼電器並聯之第一二極體，所述第一二極體之負極及所述繼電器之一接線端藉由所述第一電阻與所述三極體之射極相連，所述第一二極體之負極與所述繼電器之另一接線端相連。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之開關電源，其中所述繼電器驅動電路還包括一第二二極體，所述第二二極體之正極與所述三極體之射極相連，所述第二二極體之負極與所述三極體之基極相連。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之開關電源，其中所述繼電器驅動電路還包括一齊納二極體，所述齊納二極體之負極與所述三極體之基極相連，所述齊納二極體之正極接地。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之開關電源，其中所述三極體為NPN型雙極性三極體。
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