开关电源控制电路的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种开关电源控制电路。

背景技术：

电源在各个领域中应用非常广泛，根据电源工作方式不同，可分为开关电源和线性电源，其中，开关电源指的是利用电子开关器件(例如晶体管、场效应管等)，通过控制电路使电源开关器件不停地“接通”和“关断”，实现电子开关器件对输入电压进行脉冲调制的控制，从而实现电压变换以及输出电压可调和自动稳压的电源。

目前，开关电源的输出电压在多路输出电路(无论是给用户使用的输出还是电源内部使用的输出电压)中的输出时间是不可控的，比如负载均衡时同步启动，负载不均衡时可能延时启动，也可能提前启动，这不但会导致系统工作紊乱，也会导致输出意想不到的浪涌电压和电流等现象。而且，在实际应用中，用户对输出电压启动延时时间控制的需求不断提高，包括启动延时、输出时序等，然而，一旦主控制电路设计完成，启动延时时间不可随意调整。另外，对于定型的开关电源，用户更不可能在现有的开关电源上改变电压的启动延时时间，如果定制设计满足以上需求的电源电压，不仅增加设计难度，而且也使成本升高。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种开关电源控制电路。包括主电源和主控制电路，其特征在于，所述开关电源控制电路还包括辅助电源和与所述辅助电源连接的延时控制电路，其中，所述延时控制电路与所述主控制电路连接，用于控制所述主控制电路的输出电压启动延时时间。

在一个示例中，所述延时控制电路包括：第一固定电容，其一端接入所述辅助电源；第一电阻，其一端与所述第一固定电容的另一端连接，并且所述第一电阻的另一端接入所述辅助电源，所述辅助电源通过所述第一电阻给所述第一固定电容充电。

在一个示例中，所述延时控制电路还包括单向导通管，所述单向导通管的两端与所述第一电阻的两端连接。

在一个示例中，所述延时控制电路还包括线性放大器件。例如，所述线性放大器件为三极管，其基极与所述第一固定电容的一端连接，集电极与所述辅助电源的输出端相连，其发射极与开关器件的栅极连接。

在一个示例中，所述主控制电路包括开关器件。例如，所述开关器件为场效应晶体管，其栅极与所述三极管的发射极连接，其漏极接入主电源，源极输出电压，与用户负载相连。

在一个示例中，所述主控制电路还包括子控制电路，所述子控制电路由第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二固定电容和具有稳压基准源的集成电路组成。

在一个示例中，所述延时控制电路还包括稳压管，所述稳压管的两端与所述第一固定电容的两端连接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1是本实用新型一实施例的开关电源控制电路的方框图；

图2是本实用新型一实施例的开关电源控制电路的电路图；

图3示意性示出本实用新型一实施例的开关电源控制电路开机时的启动延时电路充电曲线；

图4示意性示出本实用新型一实施例的开关电源控制电路关机时的启动延时电路放电曲线。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型一实施例的开关电源控制电路的方框图。如图1所示，开关电源控制电路包括主电源10和与主电源10连接的主控制电路12，开关电源控制电路还包括辅助电源20和与辅助电源20连接的延时控制电路22，其中，延时控制电路22与主控制电路12连接，用于控制主控制电路的输出电压启动延时时间。启动延时时间简称启动延时，指的是输入电压达到预定值的时刻与输出电压达到预定值的时刻，两个时刻的时间差叫启动延时时间。

图2是本实用新型一实施例的开关电源控制电路的电路图。如图2所示，辅助电源20提供控制电压，图2中表示为A、B两点之间的电压，该控制电压供开关电源内部使用，提供开关器件的电压来源并且用于控制启动延时时间。主电源10提供输出电压，图2中表示为C、D两点之间的电压。在一个示例中，主电源和辅助电源分别通过绕制在同一个变压器上的主绕组和辅助绕组来实现。由主绕组和辅助绕组产生的电压经过整流、滤波后变成平滑的直流电。主绕组对应的输出是用户使用的电压；辅助绕组对应的电压是电源内部使用的控制电压。

延时控制电路22包括第一固定电容C1和第一电阻R1，该第一固定电容C1的一端通过第一电阻R1接入辅助电源20；第一电阻R1的一端与第一固定电容C1的另一端连接，并且第一电阻R1的另一端接入辅助电源20，由此，辅助电源20通过第一电阻R1给第一固定电容C1充电。

延时控制电路22还包括单向导通管，例如二极管VD1，二极管VD1的两端与第一电阻R1的两端连接，当辅助电源断电时，第一固定电容C1上的电量可利用二极管VD1的单向导通性放电。

延时控制电路22还包括线性放大器件，例如三极管VT1，其基极与第一固定电容C1的一端连接，集电极与辅助电源相连，其发射极开关器件的栅极连接。第一电阻R1的一端、二极管VD1的阳极端和三极管VT1的基极均连接到第一固定电容C1。

可选地，延时控制电路22还包括稳压管VZ1，稳压管VZ1的两端与第一固定电容C1的两端连接，从而防止第一固定电容C1两端的电压过高。例如，辅助绕组对应的电压变化范围很大，为了进一步保证其可靠性，利用稳压管VZ1将C1的电压钳制在某一个固定值。可以理解的是，如果采用外加固定电压，则可以省去VZ1。

主控制电路12包括开关器件VM1，该VM1例如为场效应晶体管(MOSFET)，当其开通时，电压对外输出，例如输出至图2所示的Vo+和Vo-；当其断开时，电压对外无输出。VM1的栅极与三极管VT1的发射极连接，其漏极接入主电源，源极输出电压，与用户负载相连。VM1的栅极电压值等于第一固定电容C1上的电压减去三极管VT1基射极之间的电压差，即V_VM1＝V_c1-V_vT1。

可选地，主控制电路12还包括子控制电路，例如由第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二固定电容C2和具有稳压基准源的集成电路N1组成。该子控制电路具有如下功能：如果输出电压高于设定值，N1开通，拉低VM1栅源电压，直到输出电压符合设定值。R2-R4目的是对栅源电压保护，避免N1将栅源电压拉太低，损伤VM1；R5、R6是对输出电压的监控。如果用户有对该电压遥控的需求，可以外加电压控制信号，直接控制R5和R6连接点。上述子控制电路可以根据用户需求进行设计，而不局限于本实用新型的实施例。可以理解的是，主控制电路12可以不具有子控制电路，同样能够实现本实用新型的目的。

当图2所示的开关电源开启后，A、B和C、D之间的电压同时启动。但由于VT1基极电压受到C1电压的限制，导致VM1栅极电压无信号或较低信号。因此，通过控制C1上电压的幅值，就可以控制VM1的栅源电压，进而控制输出电压(用户)启动的开始时刻和延时时间。在图2的延时控制电路中，A、B之间的控制电压通过R1给C1充电，当R1和C1选择不同参数时，将组合出不同的充电时间常数，进而产生时间快慢不同的VM1栅源电压充电曲线。可以理解，图2所示的延时控制电路仅为示意性的，在其他实施例中，还可以根据用户需求或设计要求，设置多个诸如电阻的电子元器件，从而实现所希望的充放电曲线。

图3示意性示出本实用新型一实施例的开关电源控制电路开机时的启动延时电路充电曲线；其中横坐标为时间t，纵坐标为电压。当VM1栅源电压V高于VM1栅源开启门槛电压V_vm1th时，输出电压(用户)开始建立。充电曲线分为两个阶段，第一个阶段为AB阶段，在此阶段内，输出电压(用户)的波形跟踪VM1栅源电压的充电曲线；当达到B点时，VM1栅源电压升高到足够高，使得VM1完全打开，此时，输出电压(用户)在BC段快速升高，波形加快。当达到C点时，输出电压(用户)即达到稳定状态，栅源电压值为V_c1-V_vT1。因此，从图3可以看出，通过延时控制电路的控制，开关电源的输出电压(用户)的启动延时得到很好地控制，基本上可以随着VM1栅源电压的充电曲线而输出。在本实用新型实施例中，采用一种可控输出曲线的电压控制另外一种电压的输出，即，通过可控C1电压控制VM1栅源电压曲线进而控制VM1控制的输出电压。可以理解的是，VT1和VM1具有上文分析的可控特性即可，不局限于三极管和场效应晶体管。

图4示意性示出本实用新型一实施例的开关电源控制电路关机时的启动延时电路放电曲线；其中横坐标为时间t，纵坐标为电压。当开关电源关闭后，为了加快关闭速度，以便做好下次启动的准备，通过在延时控制电路中增加了VD1来加速放电。放电时，通过二极管VD1直接将C1上的电压跟随控制电压的速度降低，输出电压(用户)在VM1栅源电压降低到不能完全开通的电压时也同步降低。因此，从图4可以看出，通过延时控制电路的控制，开关电源的输出电压(用户)的关闭时间也得到很好地控制。

在本实用新型实施例中，R1和C1控制充电曲线，VD1控制放电曲线，充电曲线和放电曲线的形状只是示意性的，在其他实施例中，可以根据用户需求或设计要求，设计出不同的充电和放电曲线从而表示不同的特性。例如，可以在图2所示的VD1支路串联一个电阻，获得和图4所示的充电时间常数不同的RC放电特性曲线。

在本实用新型实施例中，通过在主控制电路上增加辅助电源和延时控制电路，使开关电源的输出电压(用户)获得不同的启动延时,并且可以根据用户需求随意调整启动延时时间，降低了设计难度和成本。另外，通过增加个别元件，还可以使上述开关电源具备防输出浪涌电压和电流浪涌功能，并且具有热插拔功能、多路电压时序调节功能以及输出过压保护功能。本实用新型所涉及的延时控制电路可以对多路输出的任何一路进行任何启动延时的控制，同时也可以按照客户要求产生不同输出之间的时序要求。

以上实施例中所描述的特征、结构或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例中。在上面的描述中，提供一些具体的细节，例如电压、阻值等，以提供对本实用新型的实施例的全面理解。然而，本领域技术人员应当理解，本实用新型无需上述一个或多个具体的细节便可实现，或者也可采用其他元器件、材料、方法等实现。在其他实例中，周知的结构、材料或操作并未详细示出或描述以免模糊本实用新型的各个方面。

以上仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。