电源电路及输入限制电阻确定方法与流程

本发明涉及电源电路技术领域，特别是涉及一种电源电路及输入限制电阻确定方法。

背景技术：

电源电路是一种电能转换装置，用于将转换后的电能输出至用电设备。一般地，电源电路包括主电路和保护电路，主电路的输入端通过保护电路接入供电系统，接收供电系统的供电并进行转换。其中，传统电源电路的保护电路用于抗雷击、抑制浪涌和改善emc(electromagneticcompatibility，电磁兼容性)。

传统的电源电路一般是通过并联在主电路输入端之间的压敏电阻来进行抗雷击；通过串接在输入电路中的限流电阻实现浪涌抑制；并通过滤波电容、放电电阻、滤波电感、滤波电容和滤波电容来改善emc。其中，压敏电阻通过吸收雷击能量来保护主电路，在雷击能量很大时，很容易导致压敏电阻损坏。而实现浪涌抑制和改善emc需要较多元件，不利于保证电路的可靠性，同时造成电路复杂。

综上所述，传统电源电路存在可靠性差的问题，且电路复杂提高了成本。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统电源电路存在可靠性差且成本高的问题，提供一种电源电路及输入限制电阻确定方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种电源电路；

一种电源电路，包括输入限制电阻、电源芯片、芯片外围电路、整流二极管和滤波电容；

所述电源芯片的第一输入端连接所述整流二极管的负极，所述整流二极管的正极通过连接所述输入限制电阻的一端，所述输入限制电阻另一端用于连接供电系统的一端；所述电源芯片的第二输入端用于连接所述供电系统的另一端；

所述输入限制电阻为阻值大于等于第一阻值且小于等于第二阻值的电阻；其中，所述第一阻值为所述电源电路的设定雷击电压与正向浪涌峰值电流的比值，所述第二阻值为电源电路的允许最小损耗功率与电源电路的最大输入电流平方的比值；

所述电源芯片还连接所述芯片外围电路，所述电源芯片用于通过芯片外围电路输出直流供电；

所述电源芯片的第一输入端通过所述滤波电容连接所述电源芯片的第二输入端。

在其中一个实施例中，还包括保险电阻；

所述电源芯片的第一输入端通过所述保险电阻连接所述输入限制电阻的一端。

在其中一个实施例中，还包括熔断器；

所述电源芯片的第一输入端用于通过所述输入限制电阻和所述熔断器连接所述供电系统的一端。

在其中一个实施例中，所述电源芯片包括sc1124芯片；

所述sc1124芯片的漏极引脚为所述电源芯片的第一输入端；

所述sc1124芯片的源极引脚为所述电源芯片的第二输入端。

在其中一个实施例中，所述芯片外围电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一二极管、第二二极管以及第一电感；

所述源极引脚用于通过所述第一电感连接所述供电系统的另一端；所述源极引脚通过所述第一电容连接所述sc1124芯片的旁路引脚；所述源极引脚通过所述第二电阻连接所述sc1124芯片的反馈引脚；所述源极引脚通过所述第二电容连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述反馈引脚；所述第一电阻的一端连接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的负极用于连接供电系统的另一端；所述源极引脚连接所述第一二极管的负极，所述第一二极管的正极连接所述第一电阻的一端；

所述第一二极管的正极用于通过所述第三电容连接所述供电系统的另一端；所述第一二极管的正极用于通过所述第四电容连接所述供电系统的另一端；所述第一二极管的正极用于通过所述第三电阻连接所述供电系统的另一端。

在其中一个实施例中，所述芯片外围电路包括第一线圈、第二线圈、第三线圈、第三二极管、第四二极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第五电容、第六电容和第七电容；

所述sc1124芯片的反馈引脚通过所述第五电阻连接所述源极引脚；所述反馈引脚依次通过所述第四电阻、第三二极管的负极和第三二极管的正极连接所述第二线圈的第一端；所述第三二极管的负极通过所述第五电容连接所述第二线圈的第二端；所述第五电容两端分别用于接入外部供电，其中，第三二极管的负极的电势高于所述第二线圈的第二端的电势；

所述第一线圈的第一端连接所述漏极引脚，所述第一线圈的第二端连接所述输入限制电阻的一端；

所述第三线圈的第一端连接所述第四二极管的正极，所述第四二极管的负极分别通过所述第七电容和所述第六电阻连接所述第三线圈的第二端；

所述sc1124芯片的旁路引脚通过所述第六电容连接所述源极引脚；

其中，所述第一线圈的第一端、所述第二线圈的第一端和所述第三线圈的第一端为同名端。

在其中一个实施例中，电源芯片包括kp3110芯片；

kp3110芯片的漏极引脚为电源芯片的第一输入端；

kp3110芯片的源极引脚为电源芯片的第二输入端。

在其中一个实施例中，芯片外围电路包括第七电阻、第八电阻、第八电容、第九电容、第五二极管、第六二极管和第二电感；

源极引脚通过第七电阻连接第五二极管的负极；

第五二极管的正极为电源芯片的第二输入端，第五二极管的负极通过第八电容连接kp3110芯片的电源引脚，第五二极管通过第二电感连接第六二极管的正极，第六二极管的负极连接电源引脚；

第六二极管的正极分别通过第九电容和第八电阻连接第五二极管的正极。

在其中一个实施例中，输入限制电阻为阻值大于等于100ω且小于等于4kω的电阻。

在其中一个实施例中，输入限制电阻为阻值为2kω的电阻。

在其中一个实施例中，整流二极管包括耐压为1000v的二极管、耐压为2000v的二极管、耐压为3000v的二极管、耐压为4000v的二极管或耐压为5000v的二极管。

为了实现上述目的，本发明实施例另一方面提供了一种输入限制电阻确定方法，包括步骤：

获取电源电路的设定雷击电压、正向浪涌峰值电流、允许最小损耗功率和最大输入电流；

获取第一比值与第二比值；其中，所述第一比值为所述设定雷击电压与所述正向浪涌峰值电流的比值，所述第二比值为所述允许最小损耗功率与最大输入电流平方的比值；

根据所述第一比值确定第一阻值；

根据所述第二比值确定第二阻值；

将阻值大于等于所述第一比值且小于等于所述第二比值的电阻确定为输入限制电阻。

上述电源电路及输入限制电阻确定方法，电源芯片通过输入限制电阻接入供电系统，其中输入限制电阻的选用特定阻值范围内的电阻。在出现雷击电流时，通过输入限制电阻限制雷击电流，防止元件损坏。同理，由于浪涌电流小于等于雷击电流，还可通过输入限制电阻限制浪涌电流。进一步地，通过输入限制电阻的阻抗，抑制电源电路传导至供电系统的差模干扰，起到改善emc的作用。基于此，通过输入限制电阻实现电源电路的保护功能，提高电源电路的可靠性的同时降低电路的成本。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为一实施方式的电源电路结构示意图；

图2为另一整流方式的电源电路结构示意图；

图3为另一实施方式的电源电路结构示意图；

图4为再一实施方式的电源电路结构示意图；

图5为又一实施方式的电源电路结构示意图；

图6为一实施方式的输入限制电阻确定方法流程图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例提供一种电源电路：

图1为一实施方式的电源电路结构示意图，如图1所示，一实施方式的电源电路包括输入限制电阻rh、电源芯片100、芯片外围电路101、滤波电容ca和整流二极管dr；

电源芯片100的第一输入端连接所述整流二极管dr的负极，整流二极管dr的正极通过连接输入限制电阻rh的一端，输入限制电阻rh另一端用于连接供电系统的一端；电源芯片100的第二输入端用于连接供电系统的另一端。

电源芯片100的第一输入端连接整流二极管dr的负极，整流二极管dr的正极通过连接输入限制电阻rh的一端。

其中，通过整流二极管dr的设置，实现对输入电流的半波整流。同时，以整流二极管dr的设置，简化整流桥的二极管数量，以降低电路的成本。

在其中一个实施例中，整流二极管包括耐压为1000v的二极管、耐压为2000v的二极管、耐压为3000v的二极管、耐压为4000v的二极管或耐压为5000v的二极管。

需要注意的是，整流二极管dr的设置是为了简化整流桥的二极管数量，以降低电路的成本，不代表对电源电路整流方式的限定，电源电路通过多个二极管构成的整流桥来进行整流依旧可行。图2为另一整流方式的电源电路结构示意图，如图2所示，另一整流方式的电源电路还包括二极管da、二极管db、二极管dc和二极管dd构成的整流桥。其中，二极管da的负极用于连接供电系统的一端ac-l和二极管db的正极，二极管db的负极连接二极管dd的负极和电源芯片100的第一输入端，二极管dd的正极用于连接供电系统的一端ac-n和二极管dc的负极，二极管dc的正极连接二极管da的正极和电源芯片的第二输入端。图2所示的整流桥，也可用于对供电系统的输入进行整流。

电源芯片100的第一输入端通过滤波电容ca连接电源芯片100的第二输入端；

其中，通过滤波电容ca滤除输入至电源芯片100的高频噪声，进一步改善电源电路的emc。作为一个较优的实施方式，滤波电容ca选用耐压为450v且电容值为4.7μf的电解电容，且滤波电容ca的正极连接所述输入限制电阻rh的一端。

进一步地，输入限制电阻rh为阻值大于等于第一阻值且小于等于第二阻值的电阻；其中，第一阻值为所述电源芯片100的设定雷击电压与整流二极管dr的正向浪涌峰值电流的比值，第二阻值为电源电路的允许最小损耗功率与电源电路的最大输入电流平方的比值；

其中，电源电路的最大输入电流，即输入限制电阻rh的最大输入电流。

其中，电源芯片100的第一输入端通过输入限制电阻rh连接供电系统的一端ac-l。在出现雷击电流或浪涌电流时，雷击电流或浪涌电流会输入至电源芯片100的第一输入端，给与电源芯片100相关的外围元件造成损坏。在本实施例中，输入限制电阻rh可用于限制雷击电流或浪涌电流。一般地，浪涌电流要小于等于雷击电流，若输入限制电阻rh可限制雷击电流，则输入限制电阻rh也可限制浪涌电流。因此，输入限制电阻rh的阻值选定是本实施例的关键。

以设定雷击电压为3000v、电源电路中易损坏的二极管的正向浪涌峰值电流为30a为例，可得输入限制电阻rh的第一阻值为3000v/30a＝100ω，即输入限制电阻rh的阻值rh≥100ω。其中，输入限制电阻rh的阻值越大，电源电路抗雷击的能力越强。同时可定量分析浪涌电流，以供电系统为市电为例，在电源电路上电瞬间，即市电的峰值瞬间，此时的瞬间电压为220v*1.2*1.414＝373v，代入可抗雷击的最小输入限制电阻rh的阻值100ω，可知浪涌电流峰值为373v/100ω＝3.73a。由此可见浪涌电流远小于等于雷击电流，即输入限制电阻rh在保证可抗雷击的同时，也可用于抑制浪涌电流。

进一步地，为避免输入限制电阻rh的阻值过大造成过多损耗，需要限定输入限制电阻rh的最大阻值。假设电源电路的输出电压为5v，输出电流为100ma，输出功率为0.5w，电源电路的效率为80％，电源电路的输入功率为0.5/0.8＝0.625w。在加入输入限制电阻rh之后，设定允许最小损耗功率为0.25w。

以输入电压vin＝220v，总输入功率pin＝0.875w，功率因数f＝0.5为例，计算出流经输入限制电阻rh的电流为iin＝pin/(vin*f)＝(0.875/220)/0.7＝8ma。按前述设定允许增加的电路损耗为p^*＝0.25w，可以得到：

r＝p^*/i²in＝0.25/(8*10^-3)²＝4k

根据损耗计算得输入限制电阻的第二阻值rh为4kω。

综上，在其中一个实施例中，输入限制电阻选用阻值大于等于100ω且小于等于4kω的电阻。需要注意的是，传统电源电路的浪涌抑制电阻的阻值要远小于100ω，即本实施例的输入限制电阻不同于传统电路的浪涌抑制电阻。

同时，在此类的电源电路中，差模干扰是主要干扰模式，本实施例的输入限制电阻rh串在输入回路中，可以有效阻止高次谐波以差模形式串进供电系统。输入限制电阻rh越大，对供电系统的差模干扰越小。

在传统的电源电路中，为抑制差模传导干扰，电路中串入电感l0，电感l0的电感量是通常为1mh。在差模干扰频率为200khz时，电感l0的阻抗zl＝jwl，即∣zl∣＝wl＝2π·200*100³*1*10^-3＝1.26k。由此可见，当输入限制电阻rh大于等于1.26kω时，输入限制电阻rh抑制200khz的差模干扰的效果已经优于电感量为1mh的电感l0，通过输入限制电阻rh替代电感也可有效改善emc。

作为一个较优的实施方式，输入限制电阻rh为阻值为2kω的电阻，以平衡输入限制电阻在抗雷击、抑制浪涌和改善emc的效果，同时防止过度损耗电源电路的功率。

电源芯片100还连接芯片外围电路101，电源芯片100用于通过芯片外围电路101输出直流供电。

其中，电源芯片100通过输入限制电阻rh接入供电系统的供电，将供电系统的交流电转换为直流电，并通过芯片外围电路101输出直流供电vcc。

在其中一个实施例中，电源芯片100可选用sc1134芯片或kp3110芯片。

其中，电源芯片100在选用sc1134芯片时，sc1124芯片的漏极引脚s为电源芯片100的第二输入端；

sc1124芯片的源极引脚d为电源芯片100的第一输入端。

其中，电源芯片100在选用kp3110芯片时，kp3110芯片的漏极引脚为电源芯片的第一输入端；

kp3110芯片的源极引脚为电源芯片的第二输入端。

其中，通过sc1124芯片稳定输出的直流供电。

需要注意的是，电源芯片100选用sc1124芯片是本实施例的一种较优的实施方式，电源芯片100选用sc1124不代表对电源芯片100的选型的限定。

在其中一个实施例中，如图1所示，基于sc1124芯片u1，芯片外围电路101包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第一二极管d1、第二二极管d1以及第一电感l1；

源极引脚s用于通过第一电感l1连接供电系统的另一端ac-n；源极引脚s通过第一电容c1连接sc1124芯片u1的旁路引脚bp；源极引脚s通过第二电阻r2连接sc1124芯片u1的反馈引脚fb；源极引脚s通过第二电容c2连接第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端连接反馈引脚fb；第一电阻r1的一端连接第二二极管d2的负极，第二二极管d2的负极用于连接供电系统的另一端ac-n；源极引脚s连接第一二极管d1的负极，第一二极管d1的正极连接第一电阻r1的一端；

第一二极管d1的正极用于通过第三电容c3连接供电系统的另一端ac-n；第一二极管d1的正极用于通过第四电容c4连接供电系统的另一端ac-n；第一二极管d1的正极用于通过第三电阻r3连接供电系统的另一端ac-n。

其中，芯片外围电路的构成，通过与电源芯片100各引脚的连接，通过各元件与电源芯片100稳定保证直流供电输出电压电流的稳定。如图2所示，第三电阻r3两端用于输出直流供电vcc。

作为一个较优的实施方式，第三电容c3选用耐压为16v的470μf电解电容c3。其中，电解电容c3的正极连接第一电阻r1的一端。第一电感l1选用电感量为1mh的电感。第一电阻r1选用阻值为3.3kω且精度为1％的电阻。第二电阻r2选用阻值为2.7kω且精度为1％的电阻。第一电容c1选用耐压为50v的104电容。第二电容c2选用105电容。第四电容c4选用耐压为50v的104电容。第四电阻r4选用阻值为2.2kω电阻。第一二极管d1和第二二极管d2均选用uf4007二极管。

在其中一个实施中，图3为另一实施方式的电源电路结构示意图，如图3所示，基于sc1124芯片u1，芯片外围电路101包括包括第一线圈y1、第二线圈y2、第三线圈y3、第三二极管d3、第四二极管d4、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第五电容c5、第六电容c6和第七电容c7；

sc1124芯片u1的反馈引脚fb通过第五电阻r5连接源极引脚s；反馈引脚fb依次通过第四电阻r4、第三二极管d3的负极和第三二极管d3的正极连接第二线圈y2的第一端；第三二极管d3的负极通过第五电容c5连接第二线圈y2的第二端；第五电容c5两端分别用于接入外部供电，其中，第三二极管d3的负极的电势高于第二线圈y2的第二端的电势；

第一线圈y1的第一端连接漏极引脚d，第一线圈y1的第二端连接输入限制电阻rh的一端；

第三线圈y3的第一端连接第四二极管d4的正极，第四二极管d4的负极分别通过第七电容c7和第六电阻r6连接第三线圈y3的第二端；

sc1124芯片u1的旁路引脚bp通过第六电容c6连接源极引脚ss；

其中，第一线圈y1的第一端、第二线圈y2的第一端和第三线圈y3的第一端为同名端。

其中，芯片外围电路的构成，通过与电源芯片100各引脚的连接，以稳定保证直流供电输出电压电流的稳定。同时，以第一线圈y1、第二线圈y2和第三线圈y3构成的变压器转换，将第一线圈y1上的交流电，转换到第三线圈y3上，并通过第四二极管d4实现整流后，输出直流供电，并使电源电路的输入与输出实现隔离。如图3所示，第三六电阻r6两端用于输出直流供电-vcc。

作为一个较优的实施方式，第五电容c5选用耐压为50v且电容值为10μf的电解电容，且第五电容c5的正极用于接入5v直流电。第六电容c6选用耐压为50v且电容值为1μf的电解电容，且第六电容c6的正极连接旁路引脚bp。第七电容c7选用耐压为25v且电容值为47μf的电解电容，且第七电容c7的正极连接第三线圈的第一端。第四电阻r4选用精度为1％且阻值为10kω的电阻。第五电阻r5选用精度为1％且阻值为6.8kω的电阻。第六电阻r6选用阻值为1kω的电阻。第三二极管d3选用sb160二极管；第四二极管d4选用uf4007二极管。

在其中一个实施中，图4为再一实施方式的电源电路结构示意图，如图4所示，基于kp3110芯片u2，芯片外围电路101包括第七电阻r7、第八电阻r8、第八电容c8、第九电容c9、第五二极管d5、第六二极管d6和第二电感l2；

源极引脚s通过第七电阻r7连接第五二极管d5的负极；

第五二极管d5的正极为电源芯片100的第二输入端，第五二极管d5的负极通过第八电容c8连接kp3110芯片的电源引脚s，第五二极管d5通过第二电感l2连接第六二极管d6的正极，第六二极管d6的负极连接电源引脚s；

第六二极管d6的正极分别通过第九电容c9和第八电阻r8连接第五二极管d5的正极。

图5为又一实施方式的电源电路结构示意图，如图5所示，还包括保险电阻rf；

电源芯片100的第一输入端通过保险电阻rf连接输入限制电阻rh的一端。

其中，通过保险电阻rf，在电源芯片100的输入电流出现短路过流时及时断开电路，起到保护作用。

在其中一个实施例中，如图5所示，另一实施方式的电源电路还包括熔断器fuse；

电源芯片100的第一输入端用于通过输入限制电阻rh和熔断器fuse连接供电系统的一端。

其中，通过熔断器fuse，在电源芯片100的输入电流出现短路过流时及时断开电路，起到保护作用。

本发明实施例还提供一种输入限制电阻确定方法：

图6为一实施方式的输入限制电阻确定方法流程图，如图6所示，一实施方式的输入限制电阻确定方法包括步骤s100至s104：

s100，获取电源电路的设定雷击电压、正向浪涌峰值电流、允许最小损耗功率和最大输入电流；

其中，电源电路的设定雷击电压根据实际需要设定。正向浪涌峰值电流为电源电路中整流二极管dr的瞬间的不重复单周电流的最大值ifsm。允许最小损耗功率为电源电路功率在允许范围内的最大损耗。最大输入电流为输入至电源电路的最大电流，同时最大输入电流也流经输入抑制电阻rh。

s101，获取第一比值与第二比值；其中，第一比值为设定雷击电压与正向浪涌峰值电流的比值，第二比值为允许最小损耗功率与最大输入电流平方的比值；

s102，根据第一比值确定第一阻值；

其中，可将第一比值直接作为第一阻值；也可根据预设倍数，根据预设倍数与第一比值的乘积，并根据乘积与预设修正系数的和，确定第一阻值。

s103，根据第二比值确定第二阻值；

其中，可将第二比值直接作为第一阻值；也可根据预设倍数，根据预设倍数与第二比值的乘积，并根据乘积与预设修正系数的和，确定第二阻值。

s104，将阻值大于等于第一比值且小于等于第二比值的电阻确定为输入限制电阻。

上述电源电路及输入限制电阻确定方法，电源芯片100通过输入限制电阻rh接入供电系统，其中输入限制电阻rh的选用特定阻值范围内的电阻。在出现雷击电流时，通过输入限制电阻rh限制雷击电流，防止元件损坏。同理，由于浪涌电流小于等于雷击电流，还可通过输入限制电阻rh限制浪涌电流。进一步地，通过输入限制电阻rh的阻抗，抑制电源电路传导至供电系统的差模干扰，起到改善emc的作用。基于此，通过输入限制电阻rh实现电源电路的保护功能，提高电源电路的可靠性的同时降低电路的成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。