一种低功耗启动控制电路及电源的制作方法

文档序号:15132266发布日期:2018-08-10 13:20阅读:162来源:国知局

本实用新型涉及电源的技术领域,更具体地说,涉及一种低功耗启动控制电路及电源。



背景技术:

随着社会经济建设的日益发展,城市道路基础照明建设水平已经成为城市发展速度快慢与水平高低的重要标志,照明工程质量优劣不仅影响到车辆及行人的安全与否,也关系到节能环保目标能否实现。当前我国道路照明能耗十分严重,存在的主要问题有照明系统设计超标、照明控制方式落后、照明节能理念有误、照明节能措施单一等。LED照明驱动电源必然成为行业关注的焦点,从而人们要求能有高性能高可靠性的LED驱动电源为人们的生活保驾护航。

现有市面上的单级PFC LED驱动电源和PSR方案的驱动电源仍存在很多不足,如LED电源开启时间长,且在电源启动后仍占用部分功耗,导致整机效率偏低。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种低功耗启动控制电路及电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种低功耗启动控制电路,包括开关电路、变压器、第二分压电路、第一开关以及与所述第一开关连接的电源IC;

所述变压器,包括原边绕组和辅助绕组,所述原边绕组的第一端与外部电源的输出端连接,所述原边绕组的第二端通过所述第一开关接地;所述辅助绕组的第一端通过所述第二分压电路与所述开关电路连接,所述辅助绕组的第二端接地;

所述开关电路分别与所述外部电源的输出端和所述电源IC的供电端连接,用于在所述电源接通所述外部电源时导通,并将所述外部电源输出的输入电压进行分压后,输出启动电压至所述电源IC控制所述电源IC快速启动;

所述电源IC,根据所述启动电压快速启动后输出控制信号至所述第一开关控制所述第一开关导通,以使所述变压器的辅助绕组产生辅助电压,所述辅助电压经所述第二分压电路分压输出第二分压至所述开关电路控制所述开关电路关断。

优选地,还包括:

第三分压电路,连接在所述电源IC的供电端与所述辅助绕组的第一端之间,用于在所述电源IC启动后,对所述辅助绕组产生的辅助电压进行分压,输出第三分压至所述电源IC的供电端,向所述电源IC提供工作电压。

优选地,所述开关电路包括限流分压电路、第一分压电路、第二开关以及第一门限电路;

所述第二开关包括第一端、第二端和第三端;

所述限流分压电路串联在所述外部电源的输出端与所述第二开关的第二端之间,所述第二开关的第三端与所述电源IC的供电端连接,所述第二开关的第一端通过所述第一门限电路接地,所述第二开关的第一端还通过所述第一分压电路与所述外部电源的输出端连接。

优选地,所述第二开关为三极管,所述第二开关的第一端为所述三极管的基极,所述第二开关的第二端为所述三极管的集电极,所述第二开关的第三端为所述三极管的发射极;

所述限流分压电路包括多个限流电阻,所述多个限流电阻依次串联在所述外部电源的输出端与所述三极管的集电极之间;

所述第一分压电路包括多个分压电阻,所述多个分压电阻依次串联在所述外部电源的输出端与所述三极管的基极之间。

优选地,所述开关电路还包括单向导通器,所述单向导通器连接在所述第二开关的第三端与所述电源IC的供电端之间,用于在所述第二开关导通时导通,并向所述电源IC的供电端传输所述启动电压。

优选地,所述开关电路还包括第二门限电路和第三开关,

所述第三开关包括第一端、第二端和第三端;

所述第三开关的第一端与所述通过所述第二门限电路与所述第二分压电路连接,所述第三开关的第二端与所述第二开关的第一端连接,所述第三开关的第三端接地。

优选地,所述第一门限电路包括第一稳压二极管,所述第二门限电路包括第二稳压二极管,所述第三开关为第三MOS管;

所述第三开关的第一端为所述第三MOS管的栅极,所述第三开关的第二端为所述第三MOS管的漏极,所述第三开关的第三端为所述第三MOS管的源极;

所述第一稳压二极管的阴极与所述第二开关的第一端和所述第三MOS管的漏极连接,所述第一稳压二极管的阳极接地;所述第三MOS管的源极接地,所述第三MOS管的栅极与所述第二稳压二极管的阳极连接,所述第二稳压二极管的阴极与所述第二分压电路连接。

优选地,所述开关电路还包括滤波电路,所述滤波电路包括滤波电容和滤波电阻,所述滤波电容的第一端连接在所述第三开关和所述第二门限电路之间,所述滤波电容的第二端接地,所述滤波电阻与所述滤波电容并联连接。

优选地,所述第二分压电路包括第三二极管、第五二极管和第七电阻,所述第三二极管的阳极与所述辅助绕组的第一端连接,所述第三二极管的阴极通过所述第七电阻与所述第五二极管的阳极连接,所述第五二极管的阴极与所述开关电路连接。

本实用新型还提供一种电源,包括以上所述的低功耗启动控制电路。

实施本实用新型的低功耗启动控制电路,具有以下有益效果:本实用新型的低功耗启动控制电路可使电源IC实现快速启动,并在电源IC启动后自动关断,不影响电源的正常工作,大大缩短了通电启动时间、空载功耗,既可提高整机的工作效率,又可提高电源的可靠性及延长电源的使用寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:

图1是本实用新型低功耗控制电路第一实施例的结构示意图;

图2是本实用新型低功耗控制电路第二实施例的结构示意图;

图3是本实用新型低功耗控制电路的电路原理图。

具体实施方式

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,现对照附图进行详细说明。

本实用新型的低功耗启动控制电路可应用于LED电源中,特别是对于单级PFC LED驱动电源或者PSR方案的LED驱动电源,本实用新型的低功耗启动控制电路有效解决了现有PFC LED驱动电源或者PSR方案的LED驱动电源所存在的启动时间长,空载功耗大,整机效率低等问题。

具体地,参阅图1,图1为本实用新型提供的一种低功耗启动控制电路第一实施例的结构示意图。如图1所示,本实施例的低功耗启动控制电路包括开关电路10、变压器、第二分压电路30、第一开关50以及与第一开关50连接的电源IC 20。

变压器,包括原边绕组和辅助绕组,原边绕组的第一端与外部电源的输出端连接,原边绕组的第二端通过第一开关50接地;辅助绕组的第一端通过第二分压电路30与开关电路10连接,辅助绕组的第二端接地。

开关电路10分别与外部电源的输出端和电源IC 20的供电端连接,用于在电源接通外部电源时导通,并将外部电源输出的输入电压进行分压后,输出启动电压至电源IC 20控制电源IC 20快速启动。

电源IC 20,根据启动电压快速启动后输出控制信号至第一开关50控制第一开关50导通,以使变压器的辅助绕组产生辅助电压,辅助电压经第二分压电路30分压输出第二分压至开关电路10控制开关电路10关断。

在本实施例中,变压器主要是作为电源的能源器件,在电源通电且电源IC 20启动前,变压器不工作,即如图1所示,在电源IC 20启动前,第一开关50处于关断状态,此时变压器的原边绕组不通,外部电源的输出端输出的输入电压(HV)不流经变压器的原边绕组,变压器的原边绕组没有电流,不输出能量,因此,变压器的副边绕组也没有能量输出。

进一步地,在电源IC 20启动后,电源IC 20输出控制信号至第一开关50,第一开关50接收到电源IC 20输出的控制信号后导通,进而使变压器的原边绕组的第二端下拉到地,即变压器的原边绕组与外部电源的输出端形成通路,外部电源的输出端输出的输入电压经变压器的原边绕组的第一端流经原边绕组,此时,原边绕组产生原边电流,有能量输出,并经副边绕组传递输出电能给负载供电(如LED灯,可使LED灯点亮)。

同时,在变压器的原边绕组工作后,变压器的辅助绕组也产生相应的辅助电压,并由第二分压电路30进行分压后,产生第二分压至开关电路10,进而控制开关电路10关断,即在电源IC 20启动后,本实用新型的低功耗启动控制电路可自动关断电源IC 20的启动电路(开关电路10),去除空载功耗。

开关电路10,分别与提供输入电压(电源的通电电压)的外部电源、电源IC 20以及第二分压电路30连接,主要用于在电源通电时,对输入电压进行分压后提供启动电压给电源IC 20,使电源IC 20快速启动,并在电源IC 20启动后,根据第二分压电路30提供的第二分压关断(停止工作),以在电源IC 20工作过程中(即电源给负载供电过程中),去除空载功耗,提高整机的工作效率。

第一开关50,连接在电源IC 20与变压器的原边绕组的第二端之间,主要用于控制变压器原边绕组的通断。

可选的,在本实施例中,第一开关50可以为MOS管。通过采用MOS管控制原边绕组的通断,可实现电源的软启动控制,同时,还可通过对MOS管的通断,控制原边绕组的原边电流,进而控制原边绕组所产生的电能。

第二分压电路30,连接在开关电路10与变压器的辅助绕组的第一端之间,在辅助绕组工作时,对辅助绕组所产生的辅助电压进行分压以产生第二分压,并将所产生的第二分压传输至开关电路10,控制开关电路10关断。可选的,第二分压电路30可由多个二极管与电阻串联组成,其中,电阻串联在多个二极管之间,且多个二极管也依次串联在辅助绕组的第二端与开关电路10之间,具体的,多个二极管串联后所形成的串联二极管组的阳极与辅助绕组的第二端连接,串联二极管组的阴极与开关电路10连接。可以理解地,通过在第二分压电路30中设置串联二极管组,可避免在电源IC 20启动过程中,启动电压流入第二分压电路30使辅助绕组产生误触发。

进一步地,本实施例的低功耗启动控制电路还可以包括第三分压电路。

第三分压电路,连接在电源IC 20供电端与辅助绕组的第一端之间,用于在电源IC 20启动后,对辅助绕组产生的辅助电压进行分压,输出第三分压至电源IC 20的供电端,向电源IC 20提供工作电压。

可选的,第三分压电路可以由多个电阻与电容组成,其中,多个电阻依次串联在变压器的辅助绕组的第一端与电容的第二端之间,电容的第一端与电源IC 20的供电端连接。具体地,当电源IC 20启动后且辅助绕组正常工作时,主要由第三分压电路对辅助绕组产生的辅助电压进行分压后,输出第三分压并传输至电源IC 20的供电端,该第三分压即为电源IC 20在启动后的工作电压。

参阅图2,图2为本实用新型提供的一种低功耗启动控制电路第二实施例的结构示意图。

如图2所示,在该实施例中,开关电路10包括限流分压电路101、第一分压电路102、第二开关103以及第一门限电路105。

第二开关103包括第一端、第二端和第三端。

限流分压电路101串联在外部电源的输出端与第二开关103的第二端之间,第二开关103的第三端与电源IC 20的供电端连接,第二开关103的第一端通过第一门限电路105接地,第二开关103的第一端还通过第一分压电路102与外部电源的输出端连接。

可选的,在本实施例中,第二开关103可以为三极管,第二开关103的第一端为三极管的基极,第二开关103的第二端为三极管的集电极,第二开关103的第三端为三极管的发射极。

限流分压电路101包括多个限流电阻,多个限流电阻依次串联在外部电源的输出端与三极管的集电极之间;第一分压电路102包括多个分压电阻,多个分压电阻依次串联在外部电源的输出端与三极管的基极之间。可选的,在本实施例中,限流电阻的阻值相对于现有的启动电路中的分压电阻的阻值要小,通过采用小阻值的限流电阻,可以大大缩短电源IC 20的启动时间,使电源实现快速启动。

进一步地,开关电路10还可以包括单向导通器104,单向导通器104连接在第二开关103的第三端与电源IC 20的供电端之间,用于在第二开关103导通时导通,并向电源IC 20的供电端传输启动电压。

可选的,在本实施例中,单向导通器104可以为二极管,其中,二极管的阳极与第二开关103的第三端(三极管的发射极)连接,二极管的阴极与电源IC 20的供电端连接。其中,二极管的型号可根据实际电路设计要求选择确定,本实用新型不作具体要求。

在本实施例中,开关电路10还可以包括第二门限电路107和第三开关106,

第三开关106包括第一端、第二端和第三端。

第三开关106的第一端与通过第二门限电路107与第二分压电路30连接,第三开关106的第二端与第二开关103的第一端连接,第三开关106的第三端接地。

可选的,第一门限电路105可以包括第一稳压二极管,第二门限电路107可以包括第二稳压二极管,第三开关106可以为第三MOS管;第三开关106的第一端为第三MOS管的栅极,第三开关106的第二端为第三MOS管的漏极,第三开关106的第三端为第三MOS管的源极;第一稳压二极管的阴极与第二开关103的第一端和第三MOS管的漏极连接,第一稳压二极管的阳极接地;第三MOS管的源极接地,第三MOS管的栅极与第二稳压二极管的阳极连接,第二稳压二极管的阴极与第二分压电路30连接。可以理解地,在本实施例中,第一门限电路105和第二门限电路107均设有门限电压,通过第一门限电路105和第二门限电路107设定的门限电压可使第二开关103的第一端和第三开关106的第一端均被钳位于门限电压附近,当第二开关103的第一端的电压达到第一门限电路105设定的门限电压时,第二开关103才导通。同理,当第三开关106的第一端的电压达到第二门限电路107设定的门限电压时,第三开关106才导通。其中,第一门限电路105和第二门限电路107的门限电压根据电路具体设定,本实用新型不作具体要求。

在本实施例中,开关电路10还可以包括滤波电路108,滤波电路108包括滤波电容和滤波电阻,滤波电容的第一端连接在第三开关106和第二门限电路107之间,滤波电容的第二端接地,滤波电阻并联与滤波电容并联连接。

第二分压电路30,在本实施例中,可以包括第三二极管、第五二极管和第七电阻,第三二极管的阳极与辅助绕组的第一端连接,第三二极管的阴极通过第七电阻与第五二极管的阳极连接,第五二极管的阴极与开关电路10连接。

本实用新型的低功耗启动控制电路,通过采用阻值较低的电阻对输入电压进行分压限流,以提供启动电压给电源IC 20,进而大大缩短电源IC 20的启动时间,使电源IC 20达到快速启动,降低功耗,同时在电源IC 20启动后,可通过第二分压电路30提供的第二分压自动关断开关电路10,避免了在电源IC 20工作过程中所产生的空载功耗,提高电源的整机效率,同时还可提高电源的可靠性,延长了电源的使用寿命。

参阅图3,图3为本实用新型提供的一种低功耗启动控制电路一实施例的电路原理图。本实施例的低功耗启动控制电路为PSR拓扑结构,电源IC 20可以为SY5800的电源IC 20,电源IC 20的供电端为VIN(即PIN6引脚)。

其中,限流分压电路101包括电阻R8和电阻R6,第一分压电路102包括电阻R3和电阻R4,第二开关103包括三极管Q2,单向导通器104包括二极管D2,第一门限电路105包括第一稳压二极管ZD1,第三开关106包括第三MOS管Q3,第二门限电路107包括第二稳压二极管ZD2,滤波电路108包括滤波电容C6和滤波电阻R14,第二分压电路30包括第五二极管D5、第七电阻R7和第三二极管D3,第三分压电路包括电阻R5、电阻R10和电容C5,第一开关50包括第一MOS管Q1;外部电源提供的输入电压为90Vac。

开关电路10还包括电阻R9,其中,电阻R9串联在第二稳压二极管ZD2与第二分压电路30之间。如图3所示,外部电源的输出端分别与三条支路连接,这三条支路分别为限流分压电路101、第一分压电路102以及变压器T1的原边绕组的第一端之间的连接导线,其中,限流分压电路101中的电阻R8和电阻R6依次串联在外部电路的输出端与三极管Q2的集电极之间,三极管Q2的发射极与二极管D2的阳极连接,二极管D2的阴极与电源IC 20的供电端(VIN)连接,三极管Q2的基极与第一稳压二极管ZD1的阴极连接,第一稳压二极管ZD1的阳极接地,三极管Q2的基极还依次通过电阻R4和电阻R3与外部电源的输出端连接;三极管Q2的基极还与第三MOS管Q3的漏极连接。

第三MOS管Q3的源极接地,第三MOS管Q3的栅极与第二稳压二极管ZD2的阳极连接,第三MOS管Q3的栅极还通过滤波电容C6接地,滤波电阻R14与滤波电容C6并联;第二稳压二极管ZD2的阴极通过电阻R9与第五二极管D5的阴极连接。

第五二极管D5的阳极通过电阻R7与第三二极管D3的阴极连接,第三二极管D3的阳极与变压器T1的辅助绕组的第一端连接,变压器T1的辅助绕组的第一端还与电阻R10的一端连接,电阻R10的另一端通过电阻R5与电容C5的第二端连接,电容C5的第一端与电源IC 20的供电端(VIN)连接,电源IC 20的接地端接地。

如图3所示,电源IC 20在启动后输出的控制信号通过其驱动端输出(即图3中的DRV,PIN5引脚),且在电源IC 20的驱动端与第一MOS管Q1的栅极之间串联有电阻R11,其中,在电阻R11的两端还并联有二极管D4和电阻R40,具体的,电阻R40一端连接在电阻R11与第一MOS管Q1的栅极之间,电阻R40的另一端与二极管D4的阳极连接,二极管D4的阴极与电阻R11与电源IC 20驱动端的连接节点连接,第一MOS管Q1的源极通过电阻R13接地。

由图3可知,该实施例的具体工作原理为,在电源通电后,由电阻R8和电阻R6对输入电压进行分压后,产生启动电压至电源IC 20的供电端,以给电源IC 20提供初始启动电压,而本实施例中,电阻R8、电阻R6、三极管Q2、电阻R3、电阻R4、第一稳压二极管ZD1以及二极管D2所组成的启动电路时间短,当输入电压为90Vac时,启动时间小于1s,实现快速启动。即通电后,由电阻R8、电阻R6、三极管Q2、电阻R3、电阻R4、第一稳压二极管ZD1和二极管D2为电源IC 20提供初始电压,当电源IC 20正常启动后,电源IC 20的驱动端(PIN5引脚)输出控制信号至第一MOS管Q1使第一MOS管Q1导通,第一MOS管Q1导通后使变压器T1的次级绕组有电压输出使负载(LED灯点亮),电源IC 20的工作电压(Vcc)由变压器T1的辅助绕组提供,变压器T1的辅助绕组所产生的辅助电压经第三二极管D3整流后得到10-25V的电压,这时一路经电阻R10、电阻R5和电容C5分压后,提供给电源IC 20的供电端,给电源IC 20提供工作电压(Vcc),另一路电压经电阻R7和第五二极管D5后使第二稳压二极管ZD2导通,此时,第三MOS管Q3的栅极得到电压后也导通,进而将三极管Q2的基极电压下拉到地,三极管Q2进入截止状态(不工作),此时不会对电路有任何损耗,即在电源IC 20正常工作后,开关电路10停止工作,不产生任何损耗。

在一个具体例子中,应用本电路的参数若设置为:输入电压在90-305Vac之间,启动时间可达到小于或等于750ms,待机功率在0.5W内,效率比传统的电路高1.5%以上,这样既符合能源要求,又可以有效缩短通电启动时间、空载功耗,提高整机的工作效率,又可以提高电源的可靠性和延长电源的使用寿命。

本实用新型还提供了一种电源,包括以上所述的低功耗启动控制电路。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施,并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰,均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

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