專利名稱：用于開關(guān)電源啟動的輔助電源及其驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源電路技術(shù)，具體涉及一種用于開關(guān)電源啟動的輔助電源 及其驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)開關(guān)電源的輸入電壓高于其控制電路的工作電壓時，開關(guān)電源在啟動時通常需 要一個輔助電源臨時給控制電路供電，開關(guān)電源啟動完成后，開關(guān)電源自身給控制電路供 電，該輔助電源就沒有任何用處?，F(xiàn)有技術(shù)中大多采用限流電阻和穩(wěn)壓管組合電路直接給 負(fù)載供電，如圖1所示，包括限流電阻1、穩(wěn)壓管2、電容3、負(fù)載4，以及外接直流電源正極25 和參考地26，這種電路結(jié)構(gòu)簡單，但通過限流電阻的電流不能小于負(fù)載對電流的需求，因此 產(chǎn)生的功耗大。
也有部分輔助電源采用工頻變壓器降壓后給負(fù)載供電，如圖2所示，包括外接交 流電源接口 4，5、變壓器6、二極管7，8，9，10、電容11和負(fù)載3，由于外接輸入電壓高，激磁 電流產(chǎn)生的功耗大，同時工頻變壓器工作頻率低，占用較大體積。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于為解決現(xiàn)有用于開關(guān)電源啟動的輔助電源功耗大、體積大 的缺點，提出一種新的用于開關(guān)電源啟動的輔助電源。
本發(fā)明的目的之二在于為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于開關(guān)電源啟動的 輔助電源的驅(qū)動方法，具有功耗小、體積小的特點。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的之一所采用的技術(shù)方案是一種輔助電源，輸入為外部直流 電壓源，包括第一電阻(12)、第二電阻(13)、第一三極管(14)、穩(wěn)壓管(17)、電容充放電電 路、第二電容(24)和負(fù)載(3);所述第一電阻(12)的一端接外部直流電壓源正極(25)，第一 電阻(12)的另一端、第二電阻(13)的一端與第一三極管(14)的集電極連接，第二電阻(13) 的另一端及穩(wěn)壓管(17)的陰極與第一三極管(14)的基極連接；第一三極管(14)的發(fā)射極 與電容充放電電路的輸入端相連接；所述穩(wěn)壓管(17)的陽極連接在參考地(26)即外部直 流電壓源負(fù)極上。
所述電容充放電電路包括第三電阻(15)、第二三極管(16)、單結(jié)晶體管(21)、第 一電容(22)和第四電阻(23);所述電容充放電電路的輸出端即單結(jié)晶體管(21)的陰極、第 二電容(24)—端與負(fù)載(3)—端相連接，所述第二電容(24)另一端和負(fù)載(3)另一端連接 在參考地(26)上；所述第二三極管(16)的發(fā)射極和第三電阻(15)的一端連接，此連接為電 容充放電電路的輸入端，第三電阻(15)的另一端、第二三極管(16)的基極、第一電容(22) 正極與單結(jié)晶體管(21)的陽極(18)連接；所述第一電容(22)的負(fù)極與第四電阻(23)的一 端同時連接在參考地(26)上，第四電阻(23)的另一端、單結(jié)晶體管(21)的門極(19)與第 二三極管(16)的集電極連接。
所述負(fù)載(3)為開關(guān)電源的控制電路。
所述第一電阻(12)為限流電阻。
優(yōu)選的，所述穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值等于負(fù)載(3)的工作電壓。
優(yōu)選的,所述第一電容(22)為電解電容,用于儲存電能,所述第二電容(24)容量 小于第一電容(22)容量的十分之一。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的之二所采用的技術(shù)方案一種輔助電源的驅(qū)動方法，其基本 思路是以小于負(fù)載正常工作所需的電流給儲能電容充電，目的是減小限流電阻功耗，當(dāng)儲 能電容上的電壓達(dá)到負(fù)載工作電壓時，再接入負(fù)載，由儲能電容給負(fù)載供電，對儲能電容容 量的要求是，電容上電壓能維持高于負(fù)載最低允許工作電壓至開關(guān)電源完成啟動。包括如 下步驟
步驟A、將電源正極(25)和參考地(26)接上直流電壓源，由電源正極(25)、第一電 阻(12)、第二電阻(13)、穩(wěn)壓管(17)、參考地(26)構(gòu)成的限壓回路使得第一三極管(14)發(fā) 射極電壓等于穩(wěn)壓管(17)陰極電壓減去發(fā)射結(jié)正向?qū)妷骸?br> 步驟B、電源正極(25)、第一電阻(12)、第一三極管(14)、第二三極管(16)、第一電 容(22)以及參考地(26)形成充電回路，對第一電容(22)充電，第一電容(22)兩端電壓即 單結(jié)晶體管(21)陽極電壓隨之升高。
步驟C、判斷第二三極管是否截止；由于第一三極管(14)發(fā)射極電壓等于穩(wěn)壓管 (17)陰極電壓減去發(fā)射結(jié)正向?qū)妷?，因此隨著第一電容(22)兩端電壓的升高，充電電 流也隨之減小，最終使得第三電阻(15)上的電壓低于第二三極管(16)發(fā)射結(jié)正向?qū)ㄋ?需電壓，于是第二三極管(16)截止，導(dǎo)致單結(jié)晶體管(21)陽極(18)電壓高于門極(19)電 壓；第二三極管(16)截止后，第一電容(22)通過第三電阻(15)繼續(xù)充電。
步驟D、當(dāng)單結(jié)晶體管(21)陽極(18)電壓高于陰極(20)電壓時，單結(jié)晶體管(21) 導(dǎo)通，第一電容(22)開始放電，給負(fù)載(3)即開關(guān)電源控制電路供電，從而啟動開關(guān)電源。
步驟E、開關(guān)電源啟動完成后就可以通過自身電源給控制電路提供工作電壓，由于 第一電容(22)兩端電壓低于穩(wěn)壓管(17)穩(wěn)壓值即控制電路工作電壓，故單結(jié)晶體管(21) 因其陽極(18)電壓低于陰極(20)電壓而截止；執(zhí)行步驟B。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果
(I)本發(fā)明中流過限流電阻的電流不直接供給負(fù)載，而是以小于負(fù)載正常工作所 需的電流給儲能電容充電，因此限流電阻功耗小。
(2)本發(fā)明中，當(dāng)開關(guān)電源完成啟動后，單結(jié)晶體管(21)因其陽極(18)電壓低于 陰極(20)電壓而截止，使得第一電容(22)只充電不放電，其上電壓越來越高，最終導(dǎo)致第 一三極管(14)截止，充電電流為零，因此進(jìn)一步較小了限流電阻的功耗。
(3)本發(fā)明提出的輔助電源不需要工頻變壓器降壓，因此體積小、重量輕。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)電路的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)電路的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明電路的驅(qū)動方法的控制流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。
如圖3所示，本發(fā)明輔助電源結(jié)構(gòu)，包括第一電阻12、第二電阻13、第一三極管14、 穩(wěn)壓管17、電容充放電電路、第二電容24和負(fù)載3 ;所述第一電阻12的一端接外部直流電 壓源正極25，第一電阻12的另一端、第二電阻13的一端與第一三極管14的集電極連接，第 二電阻13的另一端及穩(wěn)壓管17的陰極與第一三極管14的基極連接；第一三極管14的發(fā) 射極與電容充放電電路的輸入端相連接；所述穩(wěn)壓管17的陽極連接在參考地26即外部直 流電壓源負(fù)極上。
所述電容充放電電路包括第三電阻15、第二三極管16、單結(jié)晶體管21、第一電容 22和第四電阻23 ;所述電容充放電電路的輸出端即單結(jié)晶體管21的陰極、第二電容24 — 端與負(fù)載3 —端相連接，所述第二電容24另一端和負(fù)載3另一端連接在參考地26上；所述 第二三極管16的發(fā)射極和第三電阻15的一端連接，此連接為電容充放電電路的輸入端，第 三電阻15的另一端、第二三極管16的基極、第一電容22正極與單結(jié)晶體管21的陽極18 連接；所述第一電容22的負(fù)極與第四電阻23的一端同時連接在參考地26上，第四電阻23 的另一端、單結(jié)晶體管21的門極19與第二三極管16的集電極連接。
如圖4所示，由上述電路實現(xiàn)的單結(jié)晶體管輔助電源的驅(qū)動方法說明將電源正 極25和參考地26分別接直流電壓源正、負(fù)極，由電源正極25、第一電阻12、第二電阻13、穩(wěn) 壓管17、參考地26構(gòu)成的限壓回路使得第一三極管14發(fā)射極電壓等于穩(wěn)壓管(17)陰極電 壓減去發(fā)射結(jié)正向?qū)妷骸?br> 電源正極25、第一電阻12、第一三極管14、第二三極管16、第一電容22以及參考 地26形成充電回路，對第一電容22充電，第一電容22兩端電壓即單結(jié)晶體管21陽極電壓 隨之升高。由于第一三極管14發(fā)射極電壓等于穩(wěn)壓管17陰極電壓減去發(fā)射結(jié)正向?qū)?壓，因此隨著第一電容22兩端電壓的升高，充電電流也隨之減小，最終使得第三電阻(15) 上的電壓低于發(fā)射結(jié)正向?qū)ㄋ桦妷海谑堑诙龢O管16截止，導(dǎo)致單結(jié)晶體管21陽極 18電壓高于門極19電壓；第二三極管16截止后，第一電容22通過第三電阻15繼續(xù)充電。 當(dāng)單結(jié)晶體管21陽極18電壓同時高于門極19和陰極20電壓時，單結(jié)晶體管21導(dǎo)通，第 一電容22開始放電，給負(fù)載3即開關(guān)電源控制電路供電，從而啟動開關(guān)電源，開關(guān)電源啟動 完成后就可以通過自身電源給控制電路提供工作電壓，由于第一電容22兩端電壓低于穩(wěn) 壓管17穩(wěn)壓值即控制電路工作電壓，故單結(jié)晶體管21因其陽極18電壓低于陰極20電壓 而截止，使得第一電容22又回到充電狀態(tài)。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于開關(guān)電源啟動的輔助電源，其特征在于，輸入為外部直流電壓源，包括第一電阻 (12)、第二電阻(13)、第一三極管(14)、穩(wěn)壓管(17)、電容充放電電路、第二電容(24)和負(fù)載(3);所述第一電阻(12)的一端接外部直流電壓源正極(25)，第一電阻(12)的另一端、 第二電阻(13)的一端與第一三極管(14)的集電極連接，第二電阻(13)的另一端及穩(wěn)壓管(17)的陰極與第一三極管(14)的基極連接；第一三極管(14)的發(fā)射極與電容充放電電路的輸入端相連接；所述穩(wěn)壓管(17)的陽極連接在參考地(26)即外部直流電壓源負(fù)極上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助電源，其特征在于所述電容充放電電路包括第三電阻(15)、第二三極管(16)、單結(jié)晶體管(21)、第一電容(22)和第四電阻(23);所述電容充放電電路的輸出端即單結(jié)晶體管(21)的陰極、第二電容(24)—端與負(fù)載(3)—端相連接，所述第二電容(24)另一端和負(fù)載(3)另一端連接在參考地(26)上；所述第二三極管(16)的發(fā)射極和第三電阻(15)的一端連接，此連接為電容充放電電路的輸入端，第三電阻(15)的另一端、第二三極管(16)的基極、第一電容(22)正極與單結(jié)晶體管(21)的陽極(18)連接；所述第一電容(22)的負(fù)極與第四電阻(23)的一端同時連接在參考地(26)上，第四電阻(23) 的另一端、單結(jié)晶體管(21)的門極(19)與第二三極管(16)的集電極連接。
3.權(quán)利要求1所述的用于開關(guān)電源啟動的輔助電源的驅(qū)動方法，其特征在于，包括如下步驟步驟A、將電源正極(25)和參考地(26)接上直流電壓源，由電源正極(25)、第一電阻(12)、第二電阻(13)、穩(wěn)壓管(17)、參考地(26)構(gòu)成的限壓回路使第一三極管(14)發(fā)射極電壓等于穩(wěn)壓管(17)陰極電壓減去發(fā)射結(jié)正向?qū)妷?；步驟B、電源正極(25)、第一電阻(12)、第一三極管(14)、第二三極管(16)、第一電容(22)以及參考地(26)形成充電回路，對第一電容(22)充電，第一電容(22)兩端電壓即單結(jié)晶體管(21)陽極電壓隨之升高；步驟C、判斷第二三極管是否截止；由于第一三極管(14)發(fā)射極電壓等于穩(wěn)壓管(17) 陰極電壓減去發(fā)射結(jié)正向?qū)妷?，因此隨著第一電容(22)兩端電壓的升高，充電電流也隨之減小，最終使得第三電阻(15)上的電壓低于第二三極管(16)發(fā)射結(jié)正向?qū)ㄋ桦妷?，于是第二三極管(16)截止，導(dǎo)致單結(jié)晶體管(21)陽極(18)電壓高于門極(19)電壓；第二三極管(16)截止后，第一電容(22)通過第三電阻(15)繼續(xù)充電；步驟D、當(dāng)單結(jié)晶體管(21)陽極(18)電壓高于陰極(20)電壓時，單結(jié)晶體管(21)導(dǎo)通，第一電容(22)開始放電，給負(fù)載(3)即開關(guān)電源控制電路供電，啟動開關(guān)電源；步驟E、開關(guān)電源啟動完成后通過自身電源給控制電路提供工作電壓，第一電容(22) 兩端電壓低于穩(wěn)壓管(17)穩(wěn)壓值，單結(jié)晶體管(21)因其陽極(18)電壓低于陰極(20)電壓而截止；執(zhí)行步驟B。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于開關(guān)電源啟動的輔助電源，該電路包括第一電阻、第二電阻、第一三極管、穩(wěn)壓管、電容充放電電路、第二電容和負(fù)載，第一電阻外接在直流電源正極；第一電阻、第二電阻及穩(wěn)壓管的陰極依次連接；第一三極管基極連接在第二電阻和穩(wěn)壓管陰極連接點上，第一三極管集電極接在第一電阻和第二電阻連接點上，第一三極管發(fā)射極與電容充放電電路的輸入端相連接；電容充放電電路的輸出端、第二電容一端與負(fù)載一端相連接；所述第二電容另一端和負(fù)載另一端連接點連接在電源的參考地上。本發(fā)明還公開了輔助電源的驅(qū)動方法。本發(fā)明輔助電源具有功耗低、重量輕、體積小的特點。
文檔編號H02M3/07GK103066824SQ20121055505
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者王劍, 宋小波, 田聯(lián)房 申請人:華南理工大學(xué)