专利名称：机顶盒及其开关电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能电视机顶盒技术，尤其涉及一种机顶盒及其开关电源电路。
背景技术：
随着科技的发展，数字化越来越深入生活。当前PC早就智能化，手机和平板也在大面积智能化，而电视TV也在近年走向智能化。目前推出的智能电视拥有传统电视所不具备的应用平台优势。智能电视基于机顶盒实现了网络搜索、IP电视、视频点播、数字音乐、网络新闻、网络视频电话等各种应用服务。内置电源的数字机顶盒，其内部电路结构如图I所示，一般可分为开关电源和主板电路两大部分，开关电源将交流电网的电压转变为固定的直流电压，通过电源线供给主板电路，主板电路完成音视频解码及处理工作。随着技术的发展，一方面主板电路对供电电压精度的要求越来越高，另一方面因为集成的功能越来越多，机顶盒在不同工作状态下负 载电流变化很大，进而导致负载电流在电源线上产生的压降变化很大，这直接影响了供电电压的精度。例如，机顶盒在某种工作状态下，负载很大，负载电流也较大，在电源连接线上的压降也较大，从而导致主板电路的负载上的电压就有可能低于供电电压的要求，使得某些器件不能正常工作；而在另一种工作状态下，机顶盒负载很小，负载电流也较小，在电源连接线上的压降也较小，从而有可能导致主板电路的负载上的电压过高，损坏某些器件。因此，现有技术的机顶盒所采用的开关电源不能根据负载情况而动态地调整输出电压，不能保证机顶盒在不同工作状态下，不同负载情况下的供电电压的稳定性。
发明内容
本发明实施例提供了一种机顶盒及其开关电源电路，用以保证机顶盒主板电路的供电电压的稳定。根据本发明的一个方面，提供了一种机顶盒，包括主板电路、为所述主板电路提供直流供电电压的开关电源电路；其中，所述开关电源电路包括电压采样反馈电路，用以检测所述主板电路上的供电电压，并根据检测的电压输出反馈信号；开关电源供电电路，其与所述电压采样反馈电路相连，用以接收所述电压采样反馈电路输出的反馈信号；所述开关电源供电电路将输入所述机顶盒的交流电转换为直流电，并根据接收的反馈信号自动调节输出到所述主板电路的直流供电电压。其中，所述开关电源供电电路具体包括输入整流滤波电路，用以将输入所述机顶盒的交流电进行整流、滤波后输出直流电；PWM调制电路，用以接收所述电压采样反馈电路输出的反馈信号，并输出脉冲波形；所述脉冲波形的占空比与所述反馈信号相应；功率隔离传递电路，其包括隔离变压器，所述输入整流滤波电路输出的直流电以及所述PWM调制电路输出的脉冲波形接入到所述隔离变压器的输入侧的主级线圈；输出整流滤波电路，与所述隔离变压器的次级线圈相连，用以将所述隔离变压器的次级线圈输出的脉冲波形进行整流滤波后，输出直流的供电电压到所述主板电路。所述功率隔离传递电路还包括:M0S管；所述PWM调制电路输出的脉冲波形是通过所述MOS管接入到所述主级线圈所述PWM调制电路输出的脉冲波形接入到所述MOS管的栅极，所述MOS管的漏极和源极，以及所述主级线圈串接于所述输入整流滤波电路输出的直流电的回路中。所述PWM调制电路具体包括运算放大器；所述运算放大器的两个输入端分别接入所述反馈信号和基准锯齿波，所述运算放大器将所述反馈信号的电压与所述基准锯齿波的电压进行比较后，从其输出端输出所述脉 冲波形。所述PWM调制电路还包括驱动器件；所述驱动器件将所述运算放大器输出的脉冲波形进行驱动放大，并向所述功率隔离传递电路输出驱动放大后的脉冲波形。所述PWM调制电路还包括保护电路；所述保护电路的两个输入端分别接入所述反馈信号和基准电压，其输出端与所述驱动器件的使能端相连；当所述反馈信号的电压大于所述基准电压时，所述保护电路向所述驱动器件的使能端发送信号，控制所述驱动器件停止输出。所述电压采样反馈电路具体包括积分放大电路；所述积分放大电路的反相放大器的反相端用于检测所述主板电路上的供电电压，所述反相放大器的同相端接入标准电压；所述主板电路上的供电电压与所述标准电压之间的电压差经所述积分放大电路放大后，从所述反相放大器的输出端输出所述反馈信号。所述电压采样反馈电路还包括光电耦合器；所述反相放大器的输出端输出的反馈信号经所述光电耦合器的耦合隔离作用，输出到所述PWM调制电路；以及所述主板电路和电压采样反馈电路设置于同一电路板上。根据本发明的另一个方面，还提供了一种机顶盒中的开关电源电路，包括电压采样反馈电路，用以检测所述机顶盒中的主板电路上的供电电压，并根据检测的电压输出反馈信号；开关电源供电电路，其与所述电压采样反馈电路相连，用以接收所述电压采样反馈电路输出的反馈信号；所述开关电源供电电路将输入所述机顶盒的交流电转换为直流电，并根据接收的反馈信号自动调节输出到所述主板电路的供电电压。其中，所述开关电源供电电路具体包括输入整流滤波电路，用以将输入所述机顶盒的交流电进行整流、滤波后输出直流电；PWM调制电路，用以接收所述电压采样反馈电路输出的反馈信号，并输出脉冲波形；所述脉冲波形的占空比与所述反馈信号相应；功率隔离传递电路，其包括隔离变压器，所述输入整流滤波电路输出的直流电以及所述PWM调制电路输出的脉冲波形接入到所述隔离变压器的输入侧的主级线圈；
输出整流滤波电路，与所述隔离变压器的次级线圈相连，用以将所述隔离变压器的次级线圈输出的脉冲波形进行整流滤波后，输出直流的供电电压到所述主板电路。本发明实施例的技术方案中，由于通过电压采样反馈电路检测主板电路上的供电电压，并向开关电源供电电路输出反馈信号；开关电源供电电路根据反馈信号自动调节输出电压，从而可以保证主板电路上的供电电压的稳定。这样，当主板电路上的负载发生变化，或者是其它原因导致主板电路上的供电电压出现变化，电压采样反馈电路可以检测到该变化并输出反馈信号到开关电源供电电路，开关电源供电电路根据反馈信号自动调节输出电压，以保证主板电路上的供电电压的稳定；并且，该方案也可以自动补偿负载电流流过电源线时产生的线压降。此外，本发明实施例的开关电源电路可以适用于不同主板电路所需的供电电压；换言之，对于供电电压不同的机顶盒，此开关电源电路具有通用性，只需调节电压采样反馈电路中的元件的参数(例如电阻阻值)，开关电源电路就可以自动调节输出所需电压值的电压，具有较高的通用性；而不必针对不同供电电压的机顶盒，配备不同的开关电源，降低生产成本。
图I为现有技术的机顶盒的内部电路结构示意图；图2为本发明实施例的机顶盒内部电路结构示意图；图3为本发明实施例的开关电源供电电路的内部电路结构示意图；图4为本发明实施例的PWM调制电路的电路示意图；图5为本发明实施例的功率隔离传递电路的电路示意图；图6为本发明实施例的电压采样反馈电路的电路示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内。本发明实施例提供的开关电源电路包括两个电路部分，一个是开关电源供电电路，用以向主板电路进行供电；另一个是电压采样反馈电路，用以检测主板电路上的供电电压，并根据检测的电压向开关电源供电电路反馈；开关电源供电电路根据反馈，进行输出电压的调整，从而可以动态地根据主板电路上负载的变化，及时调整输出电压，以保证供电电压的稳定性。下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例的机顶盒以及开关电源电路，如图2所不，包括开关电源电路201、王板电路202。
其中，开关电源电路201为主板电路202提供直流供电电压(即提供直流电源);开关电源电路201包括两部分电路电压采样反馈电路212和开关电源供电电路211。电压采样反馈电路212，用以检测主板电路202上的供电电压，并根据检测的电压向开关电源供电电路211输出反馈信号。具体地，电压采样反馈电路212可以是检测主板电路202中的音视频解码及处理电路的根部供电电压，即检测靠近音视频解码及处理电路的电源输入端口处的电压，电压采样反馈电路212根据检测的电压向开关电源供电电路211输出反馈信号。开关电源供电电路211，开关电源供电电路211与电压采样反馈电路212相连，接收电压采样反馈电路212输出的反馈信号。开关电源供电电路211将输入机顶盒的交流电转换为直流电，并根据电压采样反馈电路212输出的反馈信号自动调节输出到主板电路202的直流供电电压。具体地，开关电源供电电路211通过电源线与主板电路202相连，开关电源供电电路211通过电源线将 直流供电电压输出到主板电路202。这样，当主板电路202上的负载发生变化，或者是其它原因导致主板电路202上的供电电压出现变化，电压采样反馈电路212可以检测到该变化并输出反馈信号到开关电源供电电路211，开关电源供电电路211根据反馈信号自动调节输出电压，以保证主板电路202上的供电电压的稳定；并且，该方案也可以自动补偿负载电流流过电源线时产生的线压降。具体地，开关电源供电电路211如图3所示，包括输入整流滤波电路301、功率隔离传递电路302、输出整流滤波电路303、PWM (Pulse-Width Modulation，脉冲宽度调制)调制电路304。交流电源接入到输入整流滤波电路301中，输入整流滤波电路301将输入机顶盒的交流电进行整流、滤波后输出直流电。输入整流滤波电路301可以采用常用的对交流电进行整流、滤波、输出直流电的电路，为本领域技术人员所熟知的技术，此处不再详细介绍输入整流滤波电路301中的具体电路。PWM调制电路304与电压采样反馈电路212的输出相连，PWM调制电路304接收电压采样反馈电路212输出的反馈信号，并输出脉冲波形；PWM调制电路304输出的脉冲波形的占空比，与所述反馈信号相应；也就是说，PWM调制电路304输出的脉冲波形的占空比会随反馈信号的变化而变化。一种具体的PWM调制电路如图4所示，其核心器件为运算放大器401 (或者也可以是比较器);运算放大器401具体可以是PWM运算放大器。运算放大器401的一个输入端接入反馈信号，另一个输入端接入基准锯齿波；运算放大器401将反馈信号的电压与基准锯齿波的电压进行比较后，从其输出端输出脉冲波形。可以看出，随着反馈信号的电压高低的变化，运算放大器输出的脉冲波的占空比也会随之而变。进一步，为了保证驱动能力，运算放大器的输出端还可连接一个驱动器件402，该驱动器件402具体可以是逻辑门器件(GATE器件)，比如与门、非门、与非门器件，从运算放大器的输出端输出的脉冲波形输入到驱动器件402，经驱动器件402驱动放大后输出。进一步，还可以包括一保护电路403。保护电路403具体为比较器或者运算放大器，该保护电路403的输出端与驱动器件402的使能端相连，其一输入端接入反馈信号，另一输入端接入基准电压；当反馈信号的电压大于基准电压时，保护电路403输出高电平到驱动器件402的使能端，驱动器件402停止输出；亦即，当所述反馈信号的电压大于所述基准电压时，保护电路向所述驱动器件的使能端发送信号，控制所述驱动器件停止输出，从而起到防止反馈信号的电压过高输出占空比很大的脉冲信号，起到保护作用。显然，本领域技术人员可以根据本发明公开的内容，以其它变化的电路来实现PWM调制电路304的根据反馈信号输出相应占空比的脉冲波形的功能；在不脱离本发明原理的前提下，这些变化的电路也应视为本发明的保护范围。功率隔离传递电路302与输入整流滤波电路301相连，还与PWM调制电路304相连；输入整流滤波电路301输出的直流电以及PWM调制电路304输出的脉冲波形被接入到功率隔离传递电路302中的隔离变压器的输入侧的主级线圈，通过隔离变压器的功率隔离传递，能量从输入侧传递到隔离变压器的输出侧的次级线圈；输出侧的次级线圈也输出脉冲波形。由于隔离变压器磁芯的作用，次级线圈输出的脉冲波形的占空比与PWM调制电路 304输出的脉冲波形的占空比是一样的。在图5所示的功率隔离传递电路中，包括隔离变压器501和MOS管502。隔离变压器501可以是I: I的变压器，也可以不是I: I的变压器。输入整流滤波电路301输出的直流电接入到隔离变压器的输入侧的主级线圈的一端；PWM调制电路304输出的脉冲波形通过MOS管502接入到隔离变压器501的输入侧的主级线圈的另一端PWM调制电路304输出的脉冲波形从MOS管502的栅(G)极输入，MOS管502的漏极(D)和源极(S)串接于隔离变压器501的输入侧的主级线圈的另一端与地之间。也就是说，PWM调制电路304输出的脉冲波形接入到MOS管502的栅极，MOS管502的漏极和源极，以及隔离变压器501的主级线圈串接于输入整流滤波电路301输出的直流电的回路中。随着MOS管栅极的脉冲波形的高低电平的变换，MOS管的漏极和源极之间导通或截止，隔离变压器的输入侧的主级线圈中的电流也随之通或断，从而将隔离变压器主级线圈输入的直流电压变换为交流脉冲电压。而且，隔离变压器的输入侧的主级线圈中的电流的通断时间比与脉冲波形的占空比是相同的；换言之，输入侧的主级线圈中的电流也是脉冲波形，该脉冲波形的占空比与PWM调制电路304输出的脉冲波形的占空比是相同的。输入侧的主级线圈中的脉冲电流的能量经隔离变压器磁芯的作用，传递到次级线圈；由此，次级线圈中也产生相同占空比的脉冲电流，并从功率隔离传递电路302输出。输出整流滤波电路303与功率隔离传递电路302相连；具体地，输出整流滤波电路303与功率隔离传递电路302中的隔离变压器的次级线圈相连，输出整流滤波电路303将功率隔离传递电路302的次级线圈输出的脉冲波形进行整流滤波后，输出直流电；输出整流滤波电路303输出的直流的供电电压通过电源线输入到主板电路202，作为主板电路202的供电电源。一种具体地电压采样反馈电路212，如图6所示，其中核心电路是积分放大电路，由于积分放大电路为本领域技术人员所常用的放大电路，此处不详细介绍。主板电路202上的供电电压接入到积分放大电路的反相放大器601反相端，通过反相放大器601反相端检测主板电路202上的供电电压；反相放大器601的同相端接入标准电压；接入反相放大器601的反相端与同相端的电压之间的电压差经积分放大电路的放大后，从反相放大器601的输出端输出反馈信号；较佳地，为了达到隔离电路的目的，该反馈信号可以经过光电耦合器602 (简称光耦)耦合输出。图6中的补偿网络对环路进行增益和相位补偿，提高系统稳定性。反馈信号中包含了两方面信息，一是主板音视频解码及处理电路对供电电压幅度的需求；二是主板电路工作状态变化导致的开关电源输出电压的变化，其中包含了连接线上的压降变化信息。PWM调制电路根据这个负反馈信号，进行功率调制，补偿因功率变化导致的连接线上的压降变化，确保输出到主板音视频解码及处理电路根部的电压恒定。该反馈信号具体是负反馈信号，即输入到反相放大器601反相端的电压越高，光耦输出的反馈信号的电流就越小。光耦输出的电流反馈信号通过电阻转换为电压反馈信号输入到PWM调制电路304中的运算放大器401的输入端。上述的电压采样反馈电路212可以和主板电路202设置在同一电路板上；或者，电 压采样反馈电路212也可以独立设置在一个电路板上并以插接的方式方便地与主板电路202连接。本发明实施例的技术方案中，由于通过电压采样反馈电路检测主板电路上的供电电压，并向开关电源供电电路输出反馈信号；开关电源供电电路根据反馈信号自动调节输出电压，从而可以保证主板电路上的供电电压的稳定。这样，当主板电路上的负载发生变化，或者是其它原因导致主板电路上的供电电压出现变化，电压采样反馈电路可以检测到该变化并输出反馈信号到开关电源供电电路，开关电源供电电路根据反馈信号自动调节输出电压，以保证主板电路上的供电电压的稳定；并且，该方案也可以自动补偿负载电流流过电源线时产生的线压降。此外，本发明实施例的开关电源电路可以适用于不同主板电路所需的供电电压；换言之，对于供电电压不同的机顶盒，此开关电源电路具有通用性，只需调节电压采样反馈电路中的元件的参数(例如电阻阻值)，开关电源电路就可以自动调节输出所需电压值的电压，具有较高的通用性；而不必针对不同供电电压的机顶盒，配备不同的开关电源，降低生产成本。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种机顶盒，包括主板电路、为所述主板电路提供直流供电电压的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路具体包括 电压采样反馈电路，用以检测所述主板电路上的供电电压，并根据检测的电压输出反馈信号； 开关电源供电电路，其与所述电压采样反馈电路相连，用以接收所述电压采样反馈电路输出的反馈信号；所述开关电源供电电路将输入所述机顶盒的交流电转换为直流电，并根据接收的反馈信号自动调节输出到所述主板电路的直流供电电压。
2.如权利要求I所述的机顶盒，其特征在于，所述开关电源供电电路具体包括 输入整流滤波电路，用以将输入所述机顶盒的交流电进行整流、滤波后输出直流电； PWM调制电路，用以接收所述电压采样反馈电路输出的反馈信号，并输出脉冲波形；所述脉冲波形的占空比与所述反馈信号相应； 功率隔离传递电路，其包括隔离变压器，所述输入整流滤波电路输出的直流电以及所述PWM调制电路输出的脉冲波形接入到所述隔离变压器的输入侧的主级线圈； 输出整流滤波电路，与所述隔离变压器的次级线圈相连，用以将所述隔离变压器的次级线圈输出的脉冲波形进行整流滤波后，输出直流的供电电压到所述主板电路。
3.如权利要求2所述的机顶盒，其特征在于，所述功率隔离传递电路还包括:MOS管； 所述PWM调制电路输出的脉冲波形是通过所述MOS管接入到所述主级线圈所述PWM调制电路输出的脉冲波形接入到所述MOS管的栅极，所述MOS管的漏极和源极，以及所述主级线圈串接于所述输入整流滤波电路输出的直流电的回路中。
4.如权利要求3所述的机顶盒，其特征在于，所述PWM调制电路具体包括运算放大器； 所述运算放大器的两个输入端分别接入所述反馈信号和基准锯齿波，所述运算放大器将所述反馈信号的电压与所述基准锯齿波的电压进行比较后，从其输出端输出所述脉冲波形。
5.如权利要求4所述的机顶盒，其特征在于，所述PWM调制电路还包括驱动器件； 所述驱动器件将所述运算放大器输出的脉冲波形进行驱动放大，并向所述功率隔离传递电路输出驱动放大后的脉冲波形。
6.如权利要求5所述的机顶盒，其特征在于，所述PWM调制电路还包括保护电路； 所述保护电路的两个输入端分别接入所述反馈信号和基准电压，其输出端与所述驱动器件的使能端相连；当所述反馈信号的电压大于所述基准电压时，所述保护电路向所述驱动器件的使能端发送信号，控制所述驱动器件停止输出。
7.如权利要求1-6任一所述的机顶盒，其特征在于，所述电压采样反馈电路具体包括积分放大电路； 所述积分放大电路的反相放大器的反相端用于检测所述主板电路上的供电电压，所述反相放大器的同相端接入标准电压；所述主板电路上的供电电压与所述标准电压之间的电压差经所述积分放大电路放大后，从所述反相放大器的输出端输出所述反馈信号。
8.如权利要求7所述的机顶盒，其特征在于，所述电压采样反馈电路还包括光电耦合器； 所述反相放大器的输出端输出的反馈信号经所述光电耦合器的耦合隔离作用，输出到所述PWM调制电路；以及 所述主板电路和电压采样反馈电路设置于同一电路板上。
9.一种机顶盒中的开关电源电路，包括 电压采样反馈电路，用以检测所述机顶盒中的主板电路上的供电电压，并根据检测的电压输出反馈信号； 开关电源供电电路，其与所述电压采样反馈电路相连，用以接收所述电压采样反馈电路输出的反馈信号；所述开关电源供电电路将输入所述机顶盒的交流电转换为直流电，并根据接收的反馈信号自动调节输出到所述主板电路的供电电压。
10.如权利要求9所述的电路，其特征在于，所述开关电源供电电路具体包括 输入整流滤波电路，用以将输入所述机顶盒的交流电进行整流、滤波后输出直流电； PWM调制电路，用以接收所述电压采样反馈电路输出的反馈信号，并输出脉冲波形；所述脉冲波形的占空比与所述反馈信号相应； 功率隔离传递电路，其包括隔离变压器，所述输入整流滤波电路输出的直流电以及所述PWM调制电路输出的脉冲波形接入到所述隔离变压器的输入侧的主级线圈； 输出整流滤波电路，与所述隔离变压器的次级线圈相连，用以将所述隔离变压器的次级线圈输出的脉冲波形进行整流滤波后，输出直流的供电电压到所述主板电路。
全文摘要
本发明公开了一种机顶盒及其开关电源电路，所述机顶盒包括主板电路，以及为主板电路提供直流供电电压的开关电源电路；其中，所述开关电源电路包括电压采样反馈电路，用以检测主板电路上的供电电压，并根据检测的电压输出反馈信号；开关电源供电电路，用以根据接收的反馈信号自动调节输出到所述主板电路的直流供电电压。由于通过电压采样反馈电路检测主板电路上的供电电压，并向开关电源供电电路输出反馈信号；开关电源供电电路根据反馈信号自动调节输出电压，从而可以保证主板电路上的供电电压的稳定。
文档编号H04N21/41GK102802062SQ201210294988
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者李秀宇 申请人:青岛海信宽带多媒体技术有限公司