一种快速启动电路的制作方法
一种快速启动电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于开关电源的快速启动电路，包括：开关单元(18)，连接在所述整流和滤波单元(13、23)与所述控制单元（17）之间；开关控制单元(19)，连接在所述脉冲变压器(14、24)与所述开关单元(18)之间；其中，当所述开关电源加电时，所述开关单元(18)导通，以为所述控制单元（17）提供工作电压，所述脉冲变压器(14、24)在所述控制单元（17）的作用下启动，启动后的脉冲变压器(14、24)向所述控制单元（17）提供工作电压，同时通过所述开关控制单元(19)控制所述开关单元（18）关断。
【专利说明】一种快速启动电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于开关电源的快速启动电路，尤其涉及一种用于漏电保护器(Residual Current Protection Device, RCD)中的快速启动电路。
【背景技术】
[0002]漏电保护器(RCD)是一种广泛使用的电路防护装置，用来在设备发生漏电故障时打开主电路中的断路器以切断电源供电，从而防止触电事故的发生。目前的漏电保护器中，一般采用开关电源(Switching Mode Power Supply, SMPS)对其进行供电。现有技术中的开关电源的结构如图1所示，通常包括:AC电源1，可以为单相、三相三线制、三相四线制交流电源输入；浪涌电压保护单元2，用于抵制外部的浪涌电压的破坏；整流和滤波单元3，用于将交流电转换为直流电，并通过其中的滤波电容减小电压的波动；脉冲变压器4，用于从整流和滤波单元3接收电能，并实现原边到副边能量的传递；控制单元7，用于控制脉冲变压器4的导通和关断；副边输出单元5，用于从脉冲电压器14接收电能并向RCD供电；反馈单元6，从副边输出单元接收信号，并向控制单元7提供反馈信号，控制单元7根据该反馈信号控制脉冲变压器4的导通和关断，从而调整系统的占空比或工作频率。上电的瞬间，整流和滤波单元3向控制单元7内的控制芯片U的Vstk引脚提供启动电压，控制芯片被启动后，脉冲变压器4向控制芯片的Vcc引脚提供电压，使Vstk引脚无效，之后脉冲变压器4、副边输出单元5、反馈单元6、控制单元7构成的反馈环路在上电后的一段时间之后达到稳定，实现对RCD的稳定供电。
[0003]开关电源的一个具体电路图如图2所示，其中详细地示出了整流和滤波单元、脉冲变压器、控制单元的细节。如图2所示，在上电后，由四个二极管Da、Db、Dc、Dd和一个电容器Cf构成的整流滤波单元向控制芯片的Vstk引脚提供启动电压以启动该控制芯片，该控制芯片启动后，其引脚Drain与引脚GND之间会被导通，从而使脉冲变压器原边两端被加上电压，原边两端的电压一方面被传递到脉冲变压器的副边并继续传递到副边输出单元，另一方面在原边一侧的辅助绕组两端感生出电压，该辅助绕组的电压被提供给控制芯片的Vcc引脚以使控制芯片工作，这时Vstk引脚无效，至此，控制芯片的启动工作完成。
[0004]由此可以看出，从控制芯片的Vstk引脚被供电到Vcc引脚被供电之间需要一定的时间，一般称其为芯片的软启动时间。例如对于Fairchild的FSL138MRT芯片来说，软启动时间为15毫秒。因此，软启动时间的存在会大大影响开关电源的启动时间。
[0005]从开关电源开始供电到RCD达到正常工作状态，中间需要完成电源启动、信号采集分析等动作。如果在RCD达到正常工作状态之前的这段时间内发生漏电事故，RCD将无法迅速地切断漏电故障。然而，迅速、及时的切断漏电故障是十分关键的。根据标准IEC60947-2中附录B的规定，在5倍漏电流的情况下，最大动作时间为40毫秒。这就要求必须在40毫秒内完成电源启动、信号采集分析、触发脱扣等动作。因此电源的启动时间就有一定的限制。一般的解决方案是增大开关电源的功率，达到提高启动时间的目的。但是这种解决方案需要体积较大的变压器，占用空间大，并且增加了成本。实用新型内容
[0006]本实用新型旨在提供一种用于开关电源的快速启动电路，可避免控制单元中的控制芯片的软启动时间，从而缩短开关电源的启动时间。
[0007]本实用新型提供了一种用于开关电源的快速启动电路，所述开关电源包括整流和滤波单元(13、23)、用于接收所述整流和滤波单元(13、23)输出的直流电的脉冲变压器(14、24)、用于为所述脉冲变压器(14、24)提供调制信号的控制单元(17)，其特征在于，所述快速启动电路包括:
[0008]开关单元(18)，连接在所述整流和滤波单元(13、23)与所述控制单元(17)之间；
[0009]开关控制单元(19)，连接在所述脉冲变压器(14、24)与所述开关单元(18)之间；
[0010]其中，当所述开关电源加电时，所述开关单元(18)导通，以为所述控制单元(17)提供工作电压，所述脉冲变压器(14、24)在所述控制单元(17)的作用下启动，启动后的脉冲变压器(14、24)向所述控制单元(17)提供工作电压，同时通过所述开关控制单元(19)控制所述开关单元(18)关断。该快速启动电路可避免控制单元中的控制芯片的软启动时间，从而缩短开关电源的启动时间
[0011]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述脉冲变压器(14、24)具有辅助绕组(T3)，并通过辅助绕组(T3)向所述控制单元提供工作电压。
[0012]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述脉冲变压器(14、24)具有辅助绕组(T3)，并通过辅助绕组(T3)向所述开关控制单元(19)提供电压。
[0013]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述脉冲变压器(14、24)与所述控制单元之间连接有二极管(D7)。
[0014]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述脉冲变压器(14、24)与所述开关控制单元(19)之间连接有电阻器(R4)。
[0015]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述开关单元(18)包括开关管。
[0016]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述开关管包括MOS管、绝缘栅双极
晶体管、三极管、功率开关管。
[0017]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述开关控制单元(19)包括开关管。
[0018]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述开关管包括MOS管、绝缘栅双极
晶体管、三极管、功率开关管。
[0019]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述开关单元(18)由第一开关管(Ql)构成，所述开关控制单元(19)由第二开关管(Q3)构成，所述快速启动电路还包括第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)，第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)串联在所述整流和滤波单元(13、23)的正负极之间，第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)之间具有第一节点(Jl)，该第一节点(Jl)连接到所述第一开关管(Ql)以控制其导通或关断，所述第二开关管(Q3)用于在所述脉冲变压器(14、24)的作用下使所述第一节点(Jl)处于高电平或低电平。
[0020]本实用新型还提供了 一种包括上述快速启动电路的开关电源。
[0021]本实用新型还提供了一种具有开关电源的漏电保护系统，其中所述开关电源具有上述快速启动电路。[0022]本实用新型提供的快速启动电路，可避免控制单元中的控制芯片的软启动时间，缩短开关电源的启动时间，降低整体电源的功率，无需体积较大的变压器，成本低，可快速启动的用于漏电保护器能够满足漏电保护产品动作时间的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，
[0024]图1是现有技术中的开关电源的结构示意图；
[0025]图2是现有技术中的一个示例性开关电源的电路图；
[0026]图3为根据本实用新型的开关电源的结构示意图；
[0027]图4为根据本实用新型的一个实施例的开关电源的电路图。
【具体实施方式】
[0028]本实用新型提供了一种可快速启动的开关电源，在现有技术中的开关电源的基础上增加了快速启动电路单元，并使该快速启动电路单元直接对控制单元内的控制芯片的Vcc引脚提供电压，使控制芯片快速达到工作电压，从而避开了控制芯片的软启动时间，进而缩短开关电源的启动时间。
[0029]本实用新型提供的具有快速启动电路单元的开关电源的结构如图3所示，包括:
[0030]AC电源11，可以为单相、三相三线制、三相四线制交流电源输入；
[0031]浪涌电压保护单元12，用于抵制外部的浪涌电压的破坏；
[0032]整流和滤波单元13，用于将交流电转换为直流电，并通过其中的滤波电容减小电压的波动；
[0033]脉冲变压器14，用于从整流和滤波单元13接收电能，并实现原边到副边能量的传递;
[0034]控制单元17，用于控制脉冲变压器14的导通和关断；
[0035]副边输出单元15，用于从脉冲电压器14接收电能并向RCD供电；
[0036]反馈单元16，从副边输出单元接收信号，并向控制单元17提供反馈信号，控制单元17根据该反馈信号控制脉冲变压器14的导通和关断，从而调整系统的占空比或工作频率；
[0037]快速启动电路单元10，包括开关单元18和用于控制开关单元18的导通和关断的开关控制单元19，其中开关单元18连接在整流和滤波单元13和控制单元17内的控制芯片的Vcc引脚之间，用于控制整流和滤波单元13输出的直流电压向开关单元18导通或关断。
[0038]上电的瞬间，开关单元18导通，整流和滤波单元13经由开关单元18向控制单元17内的控制芯片的Vcc引脚提供启动电压，控制芯片被启动后将导致脉冲变压器14上被加电从而被启动，加电后脉冲变压器14向开关控制单元19提供电压，同时还向控制芯片的Vcc引脚提供电压，开关控制单元19在脉冲变压器14提供的电压的作用下使开关单元18关断，从而断开整流和滤波单元13对控制芯片的Vcc引脚的供电。此时，控制芯片的Vcc引脚由脉冲变压器14供电。之后脉冲变压器14、副边输出单元15、反馈单元16、控制单元17构成的反馈环路在上电后的一段时间之后达到稳定，实现对RCD的稳定供电。[0039]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【专利附图】
【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。
[0040]本实施例提供一种具有快速启动电路单元的开关电源,其电路结构如图4所示，其中详细地示出了快速启动电路单元的结构及其与整流和滤波单元、脉冲变压器、控制单兀的连接关系。本实施例提供的开关电源的电路结构包括:
[0041]交流电流源(AC)，用于提供AC电流，该交流电流源(AC)中可以内置浪涌电压保护单元(图中未示出)；
[0042]整流和滤波单元，包括由二极管D1、D2、D3和D4构成的整流桥以及电容器Cl ；
[0043]脉冲变压器24，实现原边绕组Tl到副边绕组T3能量传递；
[0044]控制芯片U1，用于控制脉冲变压器24的导通和关断；
[0045]副边输出单元25，用于从脉冲电压器24接收电能并向RCD提供电压Vo ；
[0046]反馈单元26，由光耦U2构成，从副边输出单元接收信号，并向控制芯片Ul的反馈引脚(FB)提供反馈信号，控制芯片Ul根据该反馈信号控制脉冲变压器24的导通和关断，从而调整系统的占空比或工作频率；
[0047]快速启动电路单元10，包括MOS管Q1，绝缘栅双极晶体管(IGBT)Q3，电阻器R1、R2和R4，稳压二级管D9、D10以及二极管D7、D8。如图4所示，其中，稳压二极管D9与电阻器Rl串联在整流和滤波单元23的正负极之间，二者之间具有节点J1，该节点Jl连接到MOS管Ql的栅极，另外节点Jl与MOS管的漏极之间具有稳压二级管D10，M0S管Ql的源极通过电阻器R2连接到整流和滤波单元23的正极，MOS管Ql的漏极通过二极管D8连接到控制芯片Ul的Ncc引脚。脉冲变压器24的辅助绕组T3的一端接地，另一端一方面通过二极管D7连接到控制芯片Ul的Vcc引脚，另一方面还通过电阻器R4连接到IGBT Q3的基极，IGBTQ3的集电极连接到节点J1、发射极接地。其中利用二极管D7和D8的单向导通的性质而在电路中起到隔离的作用。
[0048]开始工作时，从整流和滤波单元23输出的电压施加到串联的稳压二极管D9与电阻器Rl的两端，从而在这二者之间的节点Jl提供电压，节点Jl的电压被提供到MOS管Ql的栅极，并利用稳压二极管管DlO在MOS管Ql的栅极与漏极之间形成稳定的电压，Jl节点的电压使MOS管Ql的源、漏极导通，从而使整流和滤波单元23输出的电流依次经过电阻器R2、Q1、二极管D8到达控制芯片Ul的Vcc引脚，Vcc引脚被加电后，控制芯片Ul的Drain引脚与GND引脚之间会被导通，从而使脉冲变压器24的原边绕组Tl两端被加上电压，原边绕组Tl的电压一方面被传递到脉冲变压器24的副边绕组T3，另一方面在原边一侧的辅助绕组T2两端感生出电压，辅助绕组T2感生的电压一方面经由二极管D7被提供给控制芯片Ul的Vcc引脚，同时另一方面经由电阻器R4被提供给IGBT Q3的基极，使IGBT Q3的集电极和发射极导通，这时节点Jl的电平被拉低，导致MOS管Ql的关断，导致整流和滤波单元23不再向控制芯片Ul的Vcc引脚供电，之后Vcc引脚由辅助绕组T2供电。然后脉冲变压器24、副边输出单元25、反馈单元26、控制单元27构成的反馈环路在一段时间之后达到稳定，对RCD提供稳定电压Vo。
[0049]从本实施例中可以看出，快速启动电路单元中，MOS管Ql连接在整流和滤波单元23和控制芯片的Vcc引脚之间起到开关的作用，而IGBT Q3的集电极连接到MOS管Ql的栅极而起到控制MOS管的导通或关断的作用。整流和滤波单元23的电压能够使MOS管Ql导通，并向控制芯片Ul的Vcc引脚供电，从而开启控制芯片Ul以导致脉冲变压器24上被加电。脉冲变压器24又通过辅助绕组T3—方面向控制芯片Ul的Vcc引脚供电，另一方面向IGBT Q3提供电压，从而使IGBT Q3关断MOS管Ql，进而切断整流和滤波单元23对控制芯片Ul的Vcc引脚的供电。
[0050]本实施例提供的快速启动电路单元，无需向控制芯片的Vstr引脚供电，可避免控制单元中的控制芯片的软启动时间，缩短开关电源的启动时间，降低整体电源的功率，无需体积较大的变压器，成本低，能够满足漏电保护产品动作时间的要求。
[0051]根据本实用新型的其它实施例，其中上述电路中的元器件并非限制性的，本领域技术人员还可以采用其它的功能相同的元器件代替，例如Ql、Q2还可以为其它形式的开关管，例如MOS管、IGBT、三极管、功率开关管等。
[0052]上述实施例提供了实现本实用新型的技术方案的一种具体的电路，但是本领域技术人员也可以采用其它的电路形式实现本实用新型，例如采用其它形式构成开关单元和开关控制单元。
[0053]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0054]以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。
[0055]附图标记列表
[0056]AC电源1、11 ;浪涌电压保护单元2、12 ;整流和滤波单元3、13、23 ;脉冲变压器4、14,24 ;副边输出单元5、15、25 ;控制单元7、17 ;控制芯片Ul ;反馈单元6、16、26 ;光耦U2 ；开关单元18 ;开关控制单元19 ;快速启动电路单元10 ;二极管01、02、03、04、07、08 ;稳压二级管D9、DlO ;电容器Cl ;M0S管Ql ;绝缘栅双极晶体管Q3 ;电阻器Rl、R2、R4
【权利要求】
1.一种用于开关电源的快速启动电路，所述开关电源包括整流和滤波单元(13、23)、用于接收所述整流和滤波单元(13、23)输出的直流电的脉冲变压器(14、24)、用于为所述脉冲变压器(14、24)提供调制信号的控制单元(17)，其特征在于，所述快速启动电路包括: 开关单元(18)，连接在所述整流和滤波单元(13、23)与所述控制单元(17)之间； 开关控制单元(19)，连接在所述脉冲变压器(14、24)与所述开关单元(18)之间； 其中，当所述开关电源加电时，所述开关单元(18)导通，以为所述控制单元(17)提供工作电压，所述脉冲变压器(14、24)在所述控制单元(17)的作用下启动，启动后的脉冲变压器(14、24)向所述控制单元(17)提供工作电压，同时通过所述开关控制单元(19)控制所述开关单元(18)关断。
2.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述脉冲变压器(14、24)具有辅助绕组(T3)，并通过辅助绕组(T3)向所述控制单元提供工作电压。
3.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述脉冲变压器(14、24)具有辅助绕组(T3)，并通过辅助绕组(T3)向所述开关控制单元(19)提供电压。
4.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述脉冲变压器(14、24)与所述控制单元之间连接有二极管(D7)。
5.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述脉冲变压器(14、24)与所述开关控制单元(19)之间连接有电阻器(R4)。
6.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述开关单元(18)包括开关管。
7.根据权利要求6所述的快速启动电路，其特征在于，所述开关管包括MOS管、绝缘栅双极晶体管、三极管、功率开关管。
8.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述开关控制单元(19)包括开关管。
9.根据权利要求8所述的快速启动电路，其特征在于，所述开关管包括MOS管、绝缘栅双极晶体管、三极管、功率开关管。
10.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述开关单元(18)由第一开关管(Ql)构成，所述开关控制单元(19)由第二开关管(Q3)构成，所述快速启动电路还包括第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)，第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)串联在所述整流和滤波单元(13、23)的正负极之间，第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)之间具有第一节点(Jl)，该第一节点(Jl)连接到所述第一开关管(Ql)以控制其导通或关断，所述第二开关管(Q3)用于在所述脉冲变压器(14、24)的作用下使所述第一节点(Jl)处于闻电平或低电平。
11.一种开关电源，其特征在于:包括如权利要求1所述的快速启动电路。
12.—种具有开关电源的漏电保护系统，其特征在于所述开关电源具有如权利要求1所述的快速启动电路。
【文档编号】H02M1/36GK203482090SQ201320573394
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】张红申, 卢向东, 徐首旗 申请人:西门子公司
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于开关电源的快速启动电路，包括：开关单元(18)，连接在所述整流和滤波单元(13、23)与所述控制单元（17）之间；开关控制单元(19)，连接在所述脉冲变压器(14、24)与所述开关单元(18)之间；其中，当所述开关电源加电时，所述开关单元(18)导通，以为所述控制单元（17）提供工作电压，所述脉冲变压器(14、24)在所述控制单元（17）的作用下启动，启动后的脉冲变压器(14、24)向所述控制单元（17）提供工作电压，同时通过所述开关控制单元(19)控制所述开关单元（18）关断。
【专利说明】一种快速启动电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于开关电源的快速启动电路，尤其涉及一种用于漏电保护器(Residual Current Protection Device, RCD)中的快速启动电路。
【背景技术】
[0002]漏电保护器(RCD)是一种广泛使用的电路防护装置，用来在设备发生漏电故障时打开主电路中的断路器以切断电源供电，从而防止触电事故的发生。目前的漏电保护器中，一般采用开关电源(Switching Mode Power Supply, SMPS)对其进行供电。现有技术中的开关电源的结构如图1所示，通常包括:AC电源1，可以为单相、三相三线制、三相四线制交流电源输入；浪涌电压保护单元2，用于抵制外部的浪涌电压的破坏；整流和滤波单元3，用于将交流电转换为直流电，并通过其中的滤波电容减小电压的波动；脉冲变压器4，用于从整流和滤波单元3接收电能，并实现原边到副边能量的传递；控制单元7，用于控制脉冲变压器4的导通和关断；副边输出单元5，用于从脉冲电压器14接收电能并向RCD供电；反馈单元6，从副边输出单元接收信号，并向控制单元7提供反馈信号，控制单元7根据该反馈信号控制脉冲变压器4的导通和关断，从而调整系统的占空比或工作频率。上电的瞬间，整流和滤波单元3向控制单元7内的控制芯片U的Vstk引脚提供启动电压，控制芯片被启动后，脉冲变压器4向控制芯片的Vcc引脚提供电压，使Vstk引脚无效，之后脉冲变压器4、副边输出单元5、反馈单元6、控制单元7构成的反馈环路在上电后的一段时间之后达到稳定，实现对RCD的稳定供电。
[0003]开关电源的一个具体电路图如图2所示，其中详细地示出了整流和滤波单元、脉冲变压器、控制单元的细节。如图2所示，在上电后，由四个二极管Da、Db、Dc、Dd和一个电容器Cf构成的整流滤波单元向控制芯片的Vstk引脚提供启动电压以启动该控制芯片，该控制芯片启动后，其引脚Drain与引脚GND之间会被导通，从而使脉冲变压器原边两端被加上电压，原边两端的电压一方面被传递到脉冲变压器的副边并继续传递到副边输出单元，另一方面在原边一侧的辅助绕组两端感生出电压，该辅助绕组的电压被提供给控制芯片的Vcc引脚以使控制芯片工作，这时Vstk引脚无效，至此，控制芯片的启动工作完成。
[0004]由此可以看出，从控制芯片的Vstk引脚被供电到Vcc引脚被供电之间需要一定的时间，一般称其为芯片的软启动时间。例如对于Fairchild的FSL138MRT芯片来说，软启动时间为15毫秒。因此，软启动时间的存在会大大影响开关电源的启动时间。
[0005]从开关电源开始供电到RCD达到正常工作状态，中间需要完成电源启动、信号采集分析等动作。如果在RCD达到正常工作状态之前的这段时间内发生漏电事故，RCD将无法迅速地切断漏电故障。然而，迅速、及时的切断漏电故障是十分关键的。根据标准IEC60947-2中附录B的规定，在5倍漏电流的情况下，最大动作时间为40毫秒。这就要求必须在40毫秒内完成电源启动、信号采集分析、触发脱扣等动作。因此电源的启动时间就有一定的限制。一般的解决方案是增大开关电源的功率，达到提高启动时间的目的。但是这种解决方案需要体积较大的变压器，占用空间大，并且增加了成本。实用新型内容
[0006]本实用新型旨在提供一种用于开关电源的快速启动电路，可避免控制单元中的控制芯片的软启动时间，从而缩短开关电源的启动时间。
[0007]本实用新型提供了一种用于开关电源的快速启动电路，所述开关电源包括整流和滤波单元(13、23)、用于接收所述整流和滤波单元(13、23)输出的直流电的脉冲变压器(14、24)、用于为所述脉冲变压器(14、24)提供调制信号的控制单元(17)，其特征在于，所述快速启动电路包括:
[0008]开关单元(18)，连接在所述整流和滤波单元(13、23)与所述控制单元(17)之间；
[0009]开关控制单元(19)，连接在所述脉冲变压器(14、24)与所述开关单元(18)之间；
[0010]其中，当所述开关电源加电时，所述开关单元(18)导通，以为所述控制单元(17)提供工作电压，所述脉冲变压器(14、24)在所述控制单元(17)的作用下启动，启动后的脉冲变压器(14、24)向所述控制单元(17)提供工作电压，同时通过所述开关控制单元(19)控制所述开关单元(18)关断。该快速启动电路可避免控制单元中的控制芯片的软启动时间，从而缩短开关电源的启动时间
[0011]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述脉冲变压器(14、24)具有辅助绕组(T3)，并通过辅助绕组(T3)向所述控制单元提供工作电压。
[0012]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述脉冲变压器(14、24)具有辅助绕组(T3)，并通过辅助绕组(T3)向所述开关控制单元(19)提供电压。
[0013]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述脉冲变压器(14、24)与所述控制单元之间连接有二极管(D7)。
[0014]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述脉冲变压器(14、24)与所述开关控制单元(19)之间连接有电阻器(R4)。
[0015]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述开关单元(18)包括开关管。
[0016]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述开关管包括MOS管、绝缘栅双极
晶体管、三极管、功率开关管。
[0017]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述开关控制单元(19)包括开关管。
[0018]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述开关管包括MOS管、绝缘栅双极
晶体管、三极管、功率开关管。
[0019]根据本实用新型提供的快速启动电路，其中所述开关单元(18)由第一开关管(Ql)构成，所述开关控制单元(19)由第二开关管(Q3)构成，所述快速启动电路还包括第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)，第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)串联在所述整流和滤波单元(13、23)的正负极之间，第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)之间具有第一节点(Jl)，该第一节点(Jl)连接到所述第一开关管(Ql)以控制其导通或关断，所述第二开关管(Q3)用于在所述脉冲变压器(14、24)的作用下使所述第一节点(Jl)处于高电平或低电平。
[0020]本实用新型还提供了 一种包括上述快速启动电路的开关电源。
[0021]本实用新型还提供了一种具有开关电源的漏电保护系统，其中所述开关电源具有上述快速启动电路。[0022]本实用新型提供的快速启动电路，可避免控制单元中的控制芯片的软启动时间，缩短开关电源的启动时间，降低整体电源的功率，无需体积较大的变压器，成本低，可快速启动的用于漏电保护器能够满足漏电保护产品动作时间的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，
[0024]图1是现有技术中的开关电源的结构示意图；
[0025]图2是现有技术中的一个示例性开关电源的电路图；
[0026]图3为根据本实用新型的开关电源的结构示意图；
[0027]图4为根据本实用新型的一个实施例的开关电源的电路图。
【具体实施方式】
[0028]本实用新型提供了一种可快速启动的开关电源，在现有技术中的开关电源的基础上增加了快速启动电路单元，并使该快速启动电路单元直接对控制单元内的控制芯片的Vcc引脚提供电压，使控制芯片快速达到工作电压，从而避开了控制芯片的软启动时间，进而缩短开关电源的启动时间。
[0029]本实用新型提供的具有快速启动电路单元的开关电源的结构如图3所示，包括:
[0030]AC电源11，可以为单相、三相三线制、三相四线制交流电源输入；
[0031]浪涌电压保护单元12，用于抵制外部的浪涌电压的破坏；
[0032]整流和滤波单元13，用于将交流电转换为直流电，并通过其中的滤波电容减小电压的波动；
[0033]脉冲变压器14，用于从整流和滤波单元13接收电能，并实现原边到副边能量的传递;
[0034]控制单元17，用于控制脉冲变压器14的导通和关断；
[0035]副边输出单元15，用于从脉冲电压器14接收电能并向RCD供电；
[0036]反馈单元16，从副边输出单元接收信号，并向控制单元17提供反馈信号，控制单元17根据该反馈信号控制脉冲变压器14的导通和关断，从而调整系统的占空比或工作频率；
[0037]快速启动电路单元10，包括开关单元18和用于控制开关单元18的导通和关断的开关控制单元19，其中开关单元18连接在整流和滤波单元13和控制单元17内的控制芯片的Vcc引脚之间，用于控制整流和滤波单元13输出的直流电压向开关单元18导通或关断。
[0038]上电的瞬间，开关单元18导通，整流和滤波单元13经由开关单元18向控制单元17内的控制芯片的Vcc引脚提供启动电压，控制芯片被启动后将导致脉冲变压器14上被加电从而被启动，加电后脉冲变压器14向开关控制单元19提供电压，同时还向控制芯片的Vcc引脚提供电压，开关控制单元19在脉冲变压器14提供的电压的作用下使开关单元18关断，从而断开整流和滤波单元13对控制芯片的Vcc引脚的供电。此时，控制芯片的Vcc引脚由脉冲变压器14供电。之后脉冲变压器14、副边输出单元15、反馈单元16、控制单元17构成的反馈环路在上电后的一段时间之后达到稳定，实现对RCD的稳定供电。[0039]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【专利附图】
【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。
[0040]本实施例提供一种具有快速启动电路单元的开关电源,其电路结构如图4所示，其中详细地示出了快速启动电路单元的结构及其与整流和滤波单元、脉冲变压器、控制单兀的连接关系。本实施例提供的开关电源的电路结构包括:
[0041]交流电流源(AC)，用于提供AC电流，该交流电流源(AC)中可以内置浪涌电压保护单元(图中未示出)；
[0042]整流和滤波单元，包括由二极管D1、D2、D3和D4构成的整流桥以及电容器Cl ；
[0043]脉冲变压器24，实现原边绕组Tl到副边绕组T3能量传递；
[0044]控制芯片U1，用于控制脉冲变压器24的导通和关断；
[0045]副边输出单元25，用于从脉冲电压器24接收电能并向RCD提供电压Vo ；
[0046]反馈单元26，由光耦U2构成，从副边输出单元接收信号，并向控制芯片Ul的反馈引脚(FB)提供反馈信号，控制芯片Ul根据该反馈信号控制脉冲变压器24的导通和关断，从而调整系统的占空比或工作频率；
[0047]快速启动电路单元10，包括MOS管Q1，绝缘栅双极晶体管(IGBT)Q3，电阻器R1、R2和R4，稳压二级管D9、D10以及二极管D7、D8。如图4所示，其中，稳压二极管D9与电阻器Rl串联在整流和滤波单元23的正负极之间，二者之间具有节点J1，该节点Jl连接到MOS管Ql的栅极，另外节点Jl与MOS管的漏极之间具有稳压二级管D10，M0S管Ql的源极通过电阻器R2连接到整流和滤波单元23的正极，MOS管Ql的漏极通过二极管D8连接到控制芯片Ul的Ncc引脚。脉冲变压器24的辅助绕组T3的一端接地，另一端一方面通过二极管D7连接到控制芯片Ul的Vcc引脚，另一方面还通过电阻器R4连接到IGBT Q3的基极，IGBTQ3的集电极连接到节点J1、发射极接地。其中利用二极管D7和D8的单向导通的性质而在电路中起到隔离的作用。
[0048]开始工作时，从整流和滤波单元23输出的电压施加到串联的稳压二极管D9与电阻器Rl的两端，从而在这二者之间的节点Jl提供电压，节点Jl的电压被提供到MOS管Ql的栅极，并利用稳压二极管管DlO在MOS管Ql的栅极与漏极之间形成稳定的电压，Jl节点的电压使MOS管Ql的源、漏极导通，从而使整流和滤波单元23输出的电流依次经过电阻器R2、Q1、二极管D8到达控制芯片Ul的Vcc引脚，Vcc引脚被加电后，控制芯片Ul的Drain引脚与GND引脚之间会被导通，从而使脉冲变压器24的原边绕组Tl两端被加上电压，原边绕组Tl的电压一方面被传递到脉冲变压器24的副边绕组T3，另一方面在原边一侧的辅助绕组T2两端感生出电压，辅助绕组T2感生的电压一方面经由二极管D7被提供给控制芯片Ul的Vcc引脚，同时另一方面经由电阻器R4被提供给IGBT Q3的基极，使IGBT Q3的集电极和发射极导通，这时节点Jl的电平被拉低，导致MOS管Ql的关断，导致整流和滤波单元23不再向控制芯片Ul的Vcc引脚供电，之后Vcc引脚由辅助绕组T2供电。然后脉冲变压器24、副边输出单元25、反馈单元26、控制单元27构成的反馈环路在一段时间之后达到稳定，对RCD提供稳定电压Vo。
[0049]从本实施例中可以看出，快速启动电路单元中，MOS管Ql连接在整流和滤波单元23和控制芯片的Vcc引脚之间起到开关的作用，而IGBT Q3的集电极连接到MOS管Ql的栅极而起到控制MOS管的导通或关断的作用。整流和滤波单元23的电压能够使MOS管Ql导通，并向控制芯片Ul的Vcc引脚供电，从而开启控制芯片Ul以导致脉冲变压器24上被加电。脉冲变压器24又通过辅助绕组T3—方面向控制芯片Ul的Vcc引脚供电，另一方面向IGBT Q3提供电压，从而使IGBT Q3关断MOS管Ql，进而切断整流和滤波单元23对控制芯片Ul的Vcc引脚的供电。
[0050]本实施例提供的快速启动电路单元，无需向控制芯片的Vstr引脚供电，可避免控制单元中的控制芯片的软启动时间，缩短开关电源的启动时间，降低整体电源的功率，无需体积较大的变压器，成本低，能够满足漏电保护产品动作时间的要求。
[0051]根据本实用新型的其它实施例，其中上述电路中的元器件并非限制性的，本领域技术人员还可以采用其它的功能相同的元器件代替，例如Ql、Q2还可以为其它形式的开关管，例如MOS管、IGBT、三极管、功率开关管等。
[0052]上述实施例提供了实现本实用新型的技术方案的一种具体的电路，但是本领域技术人员也可以采用其它的电路形式实现本实用新型，例如采用其它形式构成开关单元和开关控制单元。
[0053]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0054]以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。
[0055]附图标记列表
[0056]AC电源1、11 ;浪涌电压保护单元2、12 ;整流和滤波单元3、13、23 ;脉冲变压器4、14,24 ;副边输出单元5、15、25 ;控制单元7、17 ;控制芯片Ul ;反馈单元6、16、26 ;光耦U2 ；开关单元18 ;开关控制单元19 ;快速启动电路单元10 ;二极管01、02、03、04、07、08 ;稳压二级管D9、DlO ;电容器Cl ;M0S管Ql ;绝缘栅双极晶体管Q3 ;电阻器Rl、R2、R4
【权利要求】
1.一种用于开关电源的快速启动电路，所述开关电源包括整流和滤波单元(13、23)、用于接收所述整流和滤波单元(13、23)输出的直流电的脉冲变压器(14、24)、用于为所述脉冲变压器(14、24)提供调制信号的控制单元(17)，其特征在于，所述快速启动电路包括: 开关单元(18)，连接在所述整流和滤波单元(13、23)与所述控制单元(17)之间； 开关控制单元(19)，连接在所述脉冲变压器(14、24)与所述开关单元(18)之间； 其中，当所述开关电源加电时，所述开关单元(18)导通，以为所述控制单元(17)提供工作电压，所述脉冲变压器(14、24)在所述控制单元(17)的作用下启动，启动后的脉冲变压器(14、24)向所述控制单元(17)提供工作电压，同时通过所述开关控制单元(19)控制所述开关单元(18)关断。
2.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述脉冲变压器(14、24)具有辅助绕组(T3)，并通过辅助绕组(T3)向所述控制单元提供工作电压。
3.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述脉冲变压器(14、24)具有辅助绕组(T3)，并通过辅助绕组(T3)向所述开关控制单元(19)提供电压。
4.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述脉冲变压器(14、24)与所述控制单元之间连接有二极管(D7)。
5.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述脉冲变压器(14、24)与所述开关控制单元(19)之间连接有电阻器(R4)。
6.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述开关单元(18)包括开关管。
7.根据权利要求6所述的快速启动电路，其特征在于，所述开关管包括MOS管、绝缘栅双极晶体管、三极管、功率开关管。
8.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述开关控制单元(19)包括开关管。
9.根据权利要求8所述的快速启动电路，其特征在于，所述开关管包括MOS管、绝缘栅双极晶体管、三极管、功率开关管。
10.根据权利要求1所述的快速启动电路，其特征在于，所述开关单元(18)由第一开关管(Ql)构成，所述开关控制单元(19)由第二开关管(Q3)构成，所述快速启动电路还包括第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)，第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)串联在所述整流和滤波单元(13、23)的正负极之间，第一稳压二极管(D9)和第一电阻器(Rl)之间具有第一节点(Jl)，该第一节点(Jl)连接到所述第一开关管(Ql)以控制其导通或关断，所述第二开关管(Q3)用于在所述脉冲变压器(14、24)的作用下使所述第一节点(Jl)处于闻电平或低电平。
11.一种开关电源，其特征在于:包括如权利要求1所述的快速启动电路。
12.—种具有开关电源的漏电保护系统，其特征在于所述开关电源具有如权利要求1所述的快速启动电路。
【文档编号】H02M1/36GK203482090SQ201320573394
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】张红申, 卢向东, 徐首旗 申请人:西门子公司
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