專利名稱：開關(guān)電源以及開關(guān)電源集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及開關(guān)電源，尤其涉及一種具有開關(guān)電源集成電路以及開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
在家電及電器控制領(lǐng)域，通常會為了降低繼電器的切換應(yīng)力延長繼電器的壽命，采用僅在交流電的過零點對繼電器進行開關(guān)動作，因此檢測交流電的過零點是電路必須的功能設(shè)計之一。在使用工頻變壓器作為供電的傳統(tǒng)應(yīng)用中，可以方便地從變壓器次級取得交流電的過零點信號。但隨著節(jié)能要求的不斷提高，開關(guān)電源開始逐步取代工頻變壓器作為電器的主要供電來源，此時電源的次級側(cè)無法直接檢測出交流電的過零點信息，因此需要提出新的檢測零點的方法。在開關(guān)電源的應(yīng)用的早期，人們普遍使用一個光耦器件通過一個電阻分壓網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)從交流電線中取得過零點信號并通過光耦以隔離的方式傳遞到次級的控制電路，但受限于光耦的靈敏度，使得上述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)在檢測的過程中產(chǎn)生極大的功率消耗，一般可達
0.4W之多，系統(tǒng)整機待機功耗因此均在0.5W以上。目前，世界各國均已陸續(xù)實施新的0.5W待機節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，因此如果繼續(xù)使用該種系統(tǒng)和方法將無法達到待機節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提出一種具有開關(guān)電源集成電路以及開關(guān)電源，通過對過零點的主動檢測來控制開關(guān)電源的次級電路，能夠有效地解決能耗過高、無法符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)等問題。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出一種具有開關(guān)電源集成電路，開關(guān)電源集成電路包括功率開關(guān)模塊 以及開關(guān)電源控制模塊，其還包括單端交流電過零檢測模塊，單端交流電過零檢測模塊包括:過零檢測單元，過零檢測單元連接交流電源，過零檢測單元檢測到交流電源的過零點后產(chǎn)生過零檢測信號，過零檢測單元包括檢測端和輸出端，過零檢測單元的檢測端連接交流電源；以及驅(qū)動單元，包括輸入端和輸出端，驅(qū)動單元的輸入端連接過零檢測單元的輸出端，驅(qū)動單元接收過零檢測信號，驅(qū)動單元的輸出端輸出過零驅(qū)動信號。優(yōu)選地，過零檢測單元包括過零比較器，過零比較器的一端接地或接參考電壓，過零比較器的另一端為過零檢測單元的檢測端，過零比較器的輸出端為過零檢測單元的輸出端。優(yōu)選地，驅(qū)動單元包括三極管或場效應(yīng)管，三極管的基極或場效應(yīng)管的柵極為驅(qū)動單元的輸入端，三極管的集電極或場效應(yīng)管的漏極為驅(qū)動單元的輸出端，三極管的發(fā)射極或場效應(yīng)管的源極接地。優(yōu)選地，開關(guān)電源集成電路的封裝包括交流電檢測腳以及過零信號輸出腳，過零信號的檢測端為開關(guān)電源集成電路的交流電檢測腳，驅(qū)動單元的輸出端為開關(guān)電源集成電路的過零信號輸出腳。優(yōu)選地，開關(guān)電源集成電路的封裝形式為DIP8或者S0P8。優(yōu)選地，功率開關(guān)模塊為三極管或者MOS管。優(yōu)選地，功率開關(guān)模塊的耐壓范圍為200V-1000V。本實用新型還提出一種開關(guān)電源，包括光耦合器、半波整流電路、第一電阻、變壓器以及如上所述的具有開關(guān)電源集成電路，半波整流電路包括二極管，光耦合器包括兩個輸入端，開關(guān)電源集成電路還包括電路供電腳；第一電阻連接在二極管的陽極以及開關(guān)電源集成電路的交流電檢測腳之間，開關(guān)電源集成電路的過零信號輸出腳連接光耦合器的一個輸入端，電路供電腳連接外部電源，光耦合器的另一個輸入端連接外部電源，二極管的陽極連接交流電源，二極管的陰極連接變壓器的一端，功率開關(guān)模塊連接變壓器的另一端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果包括:本實用新型的具有開關(guān)電源集成電路以及開關(guān)電源，通過把過零檢測單元以及驅(qū)動單元集成在電路中，可以實時同步控制光耦合器，從而降低在過零檢測中的功率損耗，符合待機節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，能夠準(zhǔn)確測出具有半波整流電路的開關(guān)電源的過零點。

圖1為本實用新型的開關(guān)電源的優(yōu)選實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2為圖1中的開關(guān)電源集成電路的示意圖。圖3為本實用新型的開關(guān)電源的另一優(yōu)選實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。圖4為圖3中的開關(guān)電源集成電路的示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下:具有開關(guān)電源集成電路I 單端交流電過零檢測模塊11過零檢測單元111驅(qū)動單元112功率開關(guān)模塊12開關(guān)電源控制模塊13光耦合器ICl第一電阻Rl吸收回路RDC半波整流電路2 二極管Dl參考電源VERF變壓器T。
具體實施方式
為了進一步說明本實用新型的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細說明。請參閱圖1至圖4，本實用新型的一種具有開關(guān)電源集成電路1，其包括:單端交流電過零檢測模塊11、功率開關(guān)模塊12以及開關(guān)電源控制模塊13。一般的開關(guān)電源集成電路都沒有電網(wǎng)交流電過零點檢測的功能，而本實用新型集成了該功能，并且不需要額外的元器件。單端交流電過零檢測模塊11包括過零檢測單元111以及驅(qū)動單元112。過零檢測單元111連接交流電源，驅(qū)動單元112連接過零檢測單元111。過零檢測單元111檢測到交流電源的過零點后產(chǎn)生過零檢測信號，驅(qū)動單元112接收過零檢測信號，驅(qū)動單元112輸出過零驅(qū)動信號。過零檢測單元111包括檢測端以及輸出端。請參閱圖2，本實施例中，過零檢測單元111包括過零比較器，過零比較器的同相端接地，過零比較器的異相端為過零檢測單元111的檢測端，過零比較器的 輸出端為過零檢測單元111的輸出端。[0024]請參閱圖3，在其它實施例中，過零檢測單元111包括過零比較器，過零比較器的同相端接參考電源VERF，過零比較器的異相端為過零檢測單元111的檢測端，過零比較器的輸出端為過零檢測單元111的輸出端。該參考電源VERF可以根據(jù)次級控制電路的需求來設(shè)置。如果該過零比較器的異相端接參考電源VERF，則該過零檢測單元111具有了交流電的大小檢測功能。具體為，通過該參考電源VERF設(shè)置次級控制電路的工作電壓范圍，當(dāng)檢測到流過第一電阻Rl的交流電的大小不在設(shè)定的工作電壓范圍內(nèi)時，不輸出過零檢測信號，次級控制電路從而可以間接得到交流電的大小參數(shù)而實施諸如過壓保護、欠壓保護或者開關(guān)控制等功能。請繼續(xù)參閱圖2和圖3，驅(qū)動單元112包括輸入端和輸出端。本實施例中，驅(qū)動單元112包括三極管，三極管的基極為該驅(qū)動單元112的輸入端，三極管的集電極為該驅(qū)動單元112的輸出端，三極管的發(fā)射極接地。因為，過零信號比較小，通過三極管能把過零信號放大至能夠驅(qū)動光耦合器ICl工作的范圍，從而使得光耦合器ICl工作。在其它實施例中，驅(qū)動單元112包括場效應(yīng)管，場效應(yīng)管的柵極為驅(qū)動單元的輸入端，場效應(yīng)管的漏極為驅(qū)動單元的輸出端，場效應(yīng)管的源極接地。請參閱圖4，開關(guān)電源集成電路I通過集成功率開關(guān)模塊12、開關(guān)電源控制模塊13以及具有單端交流電過零檢測模塊11，這樣就不再需要額外的元器件，并具有極少的外圍數(shù)量，使得綜合成本降低。本實施例中，該開關(guān)電源集成電路I的封裝為DIP8或者S0P8。該開關(guān)電源集成電路I的管腳2為交流電檢測腳、管腳3為開關(guān)電源集成電路I參考接地引腳，管腳4為開關(guān)電源集成電路I供電引腳，管腳5為過零信號輸出引腳，管腳7和管腳8為功率開關(guān)模塊12引腳。交流電檢測腳為過零檢測單元111的兩個檢測端，信號輸出腳為驅(qū)動單元112的輸出端。該開關(guān)電源集成電路I需要使用的引腳數(shù)量和引腳位置可以根據(jù)實際情況來設(shè)定，不限于本實施例的情況。請參閱圖4，也可以采用只有5個管腳的封裝，由于管腳7和管腳8是連在一起的，因此，只要5個管腳就可以足夠?qū)崿F(xiàn)本實施例的功能了。
本實施例中，開關(guān)電源控制模塊13為PWM (脈寬調(diào)制電路)，PFM (脈頻調(diào)制電路)或者PSM (脈數(shù)調(diào)制電路)。功率開關(guān)模塊12的電壓承受范圍為200V-1000V。功率開關(guān)模塊12為三極管或者MOS管。請繼續(xù)參閱圖1和圖4，本實用新型還提出一種開關(guān)電源，開關(guān)電源應(yīng)用于供電系統(tǒng)，其包括光耦合器IC1、半波整流電路2、第一電阻R1、變壓器T以及如上所述的開關(guān)電源集成電路1，半波整流電路2包括二極管Dl，光耦合器ICl包括兩個輸入端。第一電阻Rl連接在二極管Dl的陽極以及開關(guān)電源集成電路I的交流電檢測腳之間，開關(guān)電源集成電路I的過零信號輸出腳連接光耦合器ICI的一個輸入端。開關(guān)電源集成電路I還包括電路供電腳，電路供電腳連接外部電源，光耦合器ICl的另一端連接外部電源。二極管Dl的陽極連接交流電源，二極管Dl的陰極連接變壓器T的一端，功率開關(guān)模塊12連接變壓器T的另一端，吸收回路RDC與變壓器T并聯(lián)。從圖中可以看到，光耦合器ICl的供電也可以通過開關(guān)電源集成電路I的外部電源供電，無需額外的電源。受惠于我們的開關(guān)電源集成電路I的供電一般只有5-10V左右，因此有高達5mA的電流進行光耦驅(qū)動，從而降低光耦的靈敏度要求，使得光耦合器ICl能夠更快被啟動，降低了光耦合器ICl的啟動時間。而最大的損耗功率僅5mW以下，比傳統(tǒng)的方法降低10倍以上，節(jié)省了能源。下面結(jié)合圖1至圖4來詳細說明本實用新型的工作原理。交流電的過零點信號經(jīng)過第一電阻Rl進入到控制開關(guān)電源集成電路I內(nèi)部，經(jīng)過零檢測單元111的處理與分析后，產(chǎn)生過零檢測信號。若過零檢測單元111連接參考電源VERF，則檢測流過第一電阻Rl的電流大小是否在設(shè)置范圍內(nèi)，如果是則把該過零檢測信號傳送至該驅(qū)動單元112，否則不傳送；若過零檢測單元111接地，則檢測到過零點，就把過零信號傳送至驅(qū)動單元112。驅(qū)動單元112若接收到過零信號，就輸出驅(qū)動信號，并對連接在外部的光耦合器ICl進行同步控制。過零點檢測信號經(jīng)過光耦合器ICl以隔離方式傳遞到次級后，即可實施相關(guān)的控制工作，能夠準(zhǔn)確測出具有半波整流電路的開關(guān)電源的過零點。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實用新型的具有開關(guān)電源集成電路以及開關(guān)電源，通過把過零檢測單元以及驅(qū)動單元集成在電路中，不需要額外的元器件，降低了生產(chǎn)成本，并且由于能夠主動的分析交流電過零點，不需要額外的較大功率消耗即可實時輸出交流信號到次級控制電路，使得整機待機功耗可以容易地控制在0.5W以下，甚至0.3W以下，符合現(xiàn)在的待機節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，同時，因為降低了光耦合器的靈敏度要求，提高了啟動速度。以 上所述僅為本實用新型的較佳可行實施例，并非限制本實用新型的保護范圍。凡運用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種開關(guān)電源集成電路，所述開關(guān)電源集成電路包括功率開關(guān)模塊以及開關(guān)電源控制模塊，其特征在于，其還包括單端交流電過零檢測模塊，所述單端交流電過零檢測模塊包括: 過零檢測單元，所述過零檢測單元連接交流電源，所述過零檢測單元檢測到所述交流電源的過零點后產(chǎn)生過零檢測信號，所述過零檢測單元包括檢測端和輸出端，所述過零檢測單元的檢測端連接所述交流電源；以及 驅(qū)動單元，包括輸入端和輸出端，所述驅(qū)動單元的輸入端連接所述過零檢測單元的輸出端，所述驅(qū)動單元接收所述過零檢測信號，所述驅(qū)動單元的輸出端輸出過零驅(qū)動信號。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述過零檢測單元包括過零比較器，所述過零比較器的一端接地或接參考電壓，所述過零比較器的另一端為所述過零檢測單元的檢測端，所述過零比較器的輸出端為所述過零檢測單元的輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述驅(qū)動單元包括三極管或場效應(yīng)管，所述三極管的基極或場效應(yīng)管的柵極為所述驅(qū)動單元的輸入端，所述三極管的集電極或場效應(yīng)管的漏極為所述驅(qū)動單元的輸出端，所述三極管的發(fā)射極或場效應(yīng)管的源極接地。
4.如權(quán)利要求1所述 的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述開關(guān)電源集成電路的封裝包括交流電檢測腳以及過零信號輸出腳，所述過零信號的檢測端為所述開關(guān)電源集成電路的交流電檢測腳，所述驅(qū)動單元的輸出端為所述開關(guān)電源集成電路的過零信號輸出腳。
5.如權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述開關(guān)電源集成電路的封裝形式為DIP8或者S0P8。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述功率開關(guān)模塊為三極管或者MOS管。
7.如權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述功率開關(guān)模塊的耐壓范圍為 200V-1000V。
8.一種開關(guān)電源，其特征在于，包括光耦合器、半波整流電路、第一電阻、變壓器以及如權(quán)利要求1至7任意一項所述的具有開關(guān)電源集成電路，所述半波整流電路包括二極管，所述光耦合器包括兩個輸入端，所述開關(guān)電源集成電路還包括電路供電腳； 所述第一電阻連接在所述二極管的陽極以及所述開關(guān)電源集成電路的交流電檢測腳之間，所述開關(guān)電源集成電路的過零信號輸出腳連接所述光耦合器的一個輸入端，所述電路供電腳連接外部電源，所述光耦合器的另一個輸入端連接所述外部電源，所述二極管的陽極連接所述交流電源，所述二極管的陰極連接所述變壓器的一端，所述功率開關(guān)模塊連接所述變壓器的另一端。
專利摘要本實用新型提出一種開關(guān)電源集成電路，開關(guān)電源集成電路包括功率開關(guān)模塊以及開關(guān)電源控制模塊，其還包括單端交流電過零檢測模塊，單端交流電過零檢測模塊包括過零檢測單元，過零檢測單元連接交流電源，過零檢測單元檢測到交流電源的過零點后產(chǎn)生過零檢測信號，過零檢測單元包括檢測端和輸出端，過零檢測單元的檢測端連接交流電源；以及驅(qū)動單元，包括輸入端和輸出端，驅(qū)動單元的輸入端連接過零檢測單元的輸出端，驅(qū)動單元接收過零檢測信號，驅(qū)動單元的輸出端輸出過零驅(qū)動信號。本實用新型還提出一種開關(guān)電源。本實用新型能夠降低交流電源過零點檢測的損耗，符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，能夠準(zhǔn)確測出具有半波整流電路的開關(guān)電源的過零點。
文檔編號H02M3/335GK203104293SQ201220710850
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者鄭凌波, 林新春 申請人:深圳市力生美半導(dǎo)體器件有限公司