一种基于非线性光耦实现的低损启动电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及开关电源启动电路领域，具体地说是一种基于非线性光耦实现的低损启动电路。
【背景技术】
[0002]为了提高供电独立性和效率，开关电源的PffM控制芯片及其辅助的逻辑、检测电路一般都是由辅助绕组进行供电。电源刚上电时辅助绕组还没有建立起电压，为了使控制电路能首先上电工作，需要为其设计专门的启动电路，通过输入电压或母线电压首先为控制电路供电，使其开始工作。待电源启动完成后，启动电路和辅助绕组共同为控制电路进行供电。这样，电源控制电路实际上有两套供电电路:启动电路和辅助绕组供电电路。
[0003]—般，辅助绕组供电电路由电感绕组、整流二极管和滤波电容构成，不含有功器件，本身损耗很小。但是，启动绕组为了达到限流目的，通常会串入启动电阻，这会损耗一定的能量。如果在开关电源启动完成、进入正常工作状态后，启动电路仍然不断给控制电路供电，启动电阻就会不断消耗能量，增加了开关电源的损耗。尤其是在一些输入电压或母线电压较高的小功率电源中，此损耗可达1W，是不可忽略的。因此，为了降低启动电路损耗、提高电源效率，设计一套可根据电源工作情况自动切入、切出的低损启动电路是必要的。
【发明内容】
[0004]本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种基于非线性光耦实现的低损启动电路。通过在开关电源的启动电路中加入非线性光耦器件，利用光耦的可控开关特性，设计了一种可自行切除的低损启动电路设计方案，实现了在电源启动过程中由启动电路进行供电，待电源启动完成后，自动切掉启动电路，由辅助绕组单独进行供电的供电方案。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种基于非线性光耦实现的低损启动电路，包括电压输入端、电压输出端、控制器和变压器Tl，电压输入端与地之间并联母线电容Cl，还包括启动电阻R1、非线性光耦U2、充电电容C2和开关管Ql ；
[0007]所述启动电阻Rl、非线性光耦U2和充电电容C2依次串接在电压输入端与地之间，非线性光耦U2的I脚与3脚之间并联限流电阻R2，其2脚接地，3脚连接至控制器的VCC端，控制器通过驱动端子A控制开关管Ql的通断；
[0008]所述变压器Tl具有初级绕组Np、辅助绕组Na和次级绕组Ns，初级绕组Np第一端与电压输入端相连，其第二端连接至开关管Ql，辅助绕组Na第一端接地，其第二端经整流二极管D2连接至控制器的VCC端，次级绕组Ns的两端连接至电压输出端。
[0009]进一步的，所述开关管Ql为P沟道增强型场效应晶体管。
[0010]进一步的，所述控制器为PffM控制芯片Ul。
[0011]本实用新型的一种基于非线性光耦实现的低损启动电路，与现有技术相比所产生的有益效果是:
[0012]本设计的主要部分是在开关电源的启动电路中加入了非线性光耦U1，可根据开关电源工作状态，对开关电源的启动电路进行自动切入、切出控制。这种供电设计避免了在电源工作过程中由于启动电路的存在而持续产生损耗，可提高电源效率。
【附图说明】
[0013]附图1是本实用新型一种基于非线性光耦实现的低损启动电路的原理图。
[0014]图中，100、电压输入端，101、电压输出端。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图1，对本实用新型的一种基于非线性光耦实现的低损启动电路作以下详细说明。
[0016]如附图1所示，本实用新型的一种基于非线性光耦实现的低损启动电路，包括整流桥D1、PWM控制芯片Ul和变压器TI，整流桥DI的输入端连接交流电源，整流桥DI的输出端连接电压输入端100，电压输入端100与地之间并联母线电容Cl，还包括启动电阻R1、非线性光耦U2、充电电容C2和开关管Ql，启动电阻R1、非线性光耦U2和充电电容C2依次串接在电压输入端100与地之间，其中，启动电阻Rl连接至非线性光耦U2的4脚，充电电容C2连接至非线性光耦U2的3脚。非线性光耦U2的I脚与3脚之间并联限流电阻R2，其2脚接地，3脚连接至PffM控制芯片Ul的VCC端，PffM控制芯片Ul的GND端接地，PffM控制芯片Ul通过驱动端子A连接开关管Ql的栅极以控制开关管Ql的通断;所述变压器Tl包括初级绕组Np、辅助绕组Na和次级绕组Ns，初级绕组Np第一端与电压输入端100相连，其第二端连接至开关管Ql的漏极G，且开关管Ql的源极接地，辅助绕组Na第一端接地，其第二端经整流二极管D2连接至PWM控制芯片Ul的VCC端，次级绕组Ns第一端与二极管D3相连后连接至电压输出端101—端，其第二端连接至电压输出端101另一端，在两电压输出端101之间并联有滤波电容C3。
[0017]在本实施例中，整流桥Dl由四只二极管组成全波整流电路，非线性光耦U2是常开的，开关管Ql选用P沟道增强型场效应晶体管。
[0018]本实用新型的一种基于非线性光耦实现的低损启动电路，其工作过程为:系统刚上电时，启动电路还未开始正常工作，辅助绕组Na还没有电压，此时，直流母线电压Ui通过启动电阻Rl对充电电容C2进行充电。由于直流母线电压Ui通常比较高，会迅速建立起PffM控制芯片Ul的供电电压VCC。当VCC电压达到一设定值后，非线性光耦U2发光二极管工作，通过光耦合关闭非线性光耦U2，使VCC电压开始下降。当VCC降到一定值后，非线性光耦U2发光二极管停止工作，非线性光耦U2再次开启，直流母线电压Ui对充电电容C2进行充电，VCC电压又开始上升，如此反复。也就是说，在开关电源起动过程中，由启动电路供给的PWM控制芯片Ul电压VCC是上下波动但稳定在一定范围内的。这要求非线性光耦U2的阈值电压Vth值要高于PffM控制芯片Ul的最低供电电压。
[0019]待系统启动进入正常工作状态后，辅助绕组Na已经建立起了电压Va，此电压通过整流二极管D2的整流，来对充电电容C2充电、对PWM控制芯片Ul进行供电。辅助绕组Na电压Va要高于非线性光耦U2的阈值电压Vth，因此，辅助绕组Na通过限流电阻R2使非线性光耦U2发光二极管发光，将非线性光耦U2永久关断，之后只由辅助绕组Na单独对PWM控制芯片Ul进行供电。此时，直流母线电压Ui不再连接VCC，也不会有电流流过启动电阻Rl，因此避免了发生电阻损耗，而光耦发光二极管的发光损耗要比启动电阻损耗小得多。这样，就有效消除了电源工作过程中由启动电路继续供电而造成的损耗，提高了电源效率。
[0020]本实用新型的一种基于非线性光耦实现的低损启动电路，其加工制作简单方便，按说明书附图所示加工制作即可。
[0021]除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
【主权项】
1.一种基于非线性光耦实现的低损启动电路，包括电压输入端、电压输出端、控制器和变压器Tl，电压输入端与地之间并联母线电容Cl，其特征在于，还包括启动电阻R1、非线性光耦U2、充电电容C2和开关管Ql; 所述启动电阻Rl、非线性光耦U2和充电电容C2依次串接在电压输入端与地之间，非线性光耦U2的I脚与3脚之间并联限流电阻R2，其2脚接地，3脚连接至控制器的VCC端，控制器通过驱动端子A控制开关管Ql的通断； 所述变压器Tl具有初级绕组Np、辅助绕组Na和次级绕组Ns，初级绕组Np第一端与电压输入端相连，其第二端连接至开关管Ql，辅助绕组Na第一端接地，其第二端经整流二极管D2连接至控制器的VCC端，次级绕组Ns的两端连接至电压输出端。2.根据权利要求1所述的一种基于非线性光耦实现的低损启动电路，其特征在于，所述开关管Ql为P沟道增强型场效应晶体管。3.根据权利要求1或2所述的一种基于非线性光耦实现的低损启动电路，其特征在于，所述控制器为PWM控制芯片Ul。
【专利摘要】本实用新型提供一种基于非线性光耦实现的低损启动电路，包括电压输入端、电压输出端、控制器和变压器T1，电压输入端与地之间依次串接启动电阻R1、非线性光耦U2、充电电容C2和开关管Q1；非线性光耦U2的1脚与3脚之间并联限流电阻R2，其2脚接地，3脚连接至控制器的VCC端，控制器通过驱动端子A控制开关管Q1的通断；所述变压器T1初级绕组Np第一端与电压输入端相连，其第二端连接至开关管Q1，辅助绕组Na第一端接地，其第二端经整流二极管D2连接至控制器的VCC端，次级绕组Ns的两端连接至电压输出端。本实用新型可根据开关电源工作状态，对开关电源的启动电路进行自动切入、切出控制，避免了由于启动电路的存在而持续产生损耗，提高了电源效率。
【IPC分类】H02M1/092, H02M1/36
【公开号】CN205356138
【申请号】CN201620128914
【发明人】戴晓龙, 于治楼, 耿士华, 徐成焱
【申请人】山东超越数控电子有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年2月19日