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一种用于反激电源变换器的自给供电电路

阅读：627发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种用于反激电源变换器的自给供电电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于反激电源变换器的自给供电电路，母线电压供电模块在母线上电后为控制芯片供电；控制芯片上电后通过供电控制模块控制变压器原边绕组工作，变压器副边辅助绕组从原边绕组耦合获得电压为变压器副边绕组供电模块供电；变压器副边绕组供电模块充电后为控制芯片供电；切换模块在变压器副边绕组供电模块充满电后关断母线电压供电模块的对控制芯片的供电输出。本发明可在变压器副边绕组供电模块充电完成后，切断母线电压，单独由辅助绕组给控制芯片供电，如果出现变压器副边绕组供电模块出现故障或者控制芯片PWM驱动输出占空比小、供电控制模块出现异常等情况，能够进行故障恢复，保证了控制芯片不掉电。，下面是一种用于反激电源变换器的自给供电电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于反激电源变换器的自给供电电路，其特征在于，包括：母线电压供电模块、变压器副边绕组供电模块、变压器、供电控制模块以及切换模块；
母线电压供电模块在母线上电后为控制芯片供电；控制芯片上电后通过供电控制模块控制变压器原边绕组工作，变压器副边辅助绕组从原边绕组耦合获得电压为变压器副边绕组供电模块供电；变压器副边绕组供电模块充电后为控制芯片供电；切换模块在变压器副边绕组供电模块满足供电条件后关断母线电压供电模块的对控制芯片的供电输出；
供电控制模块在变压器副边绕组供电模块输出电压低于设定阈值后，恢复母线电压供电模块的对控制芯片的供电输出；
还包括稳压模块，变压器副边绕组供电模块输出电压及母线电压供电模块的输出电压经稳压模块输出到控制芯片的供电端；
变压器副边绕组供电模块包括第一充电单元、第二充电单元和开关单元，变压器副边绕组供电模块上电后为第一充电单元和第二充电单元充电，第一充电单元的输出电压经控制芯片电源的稳压模块稳压后为控制芯片供电，第二充电单元的输出电压连接到开关单元的控制端，第二充电单元的输出电压当达到开关单元的开启电压后，开关单元开启，切断母线电压供电模块的供电输出，由第一充电单元为控制芯片供电；
变压器副边绕组供电模块无法提供正常的电压时，第二充电单元的输出电压降低，开关单元关断，母线电压供电模块继续供电输出为控制芯片供电；
变压器副边绕组供电模块包括电容C3、电容C4、第一电阻、二极管D2、二极管D3以及二极管D4；变压器副边的同名端连接二极管D4的正极，二极管D4的负极经第一电阻连接到二极管D2和二极管D3的正极，二极管D2的负极经电容C3接地，二极管D3的负极经电容C4接地，电容C3容量小于电容C4的容量；二极管D2的负极输出的电压为控制芯片供电，二极管D3的负极输出的电压作为变压器副边绕组供电模块充满电信号发送至切换模块；
切换模块包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、开关管Q2和电容C2；二极管D3的负极输出的电压经电阻R6、电容C2接地，电阻R5与电容C2并联，电阻R6和电容C2的连接端连接开关管Q2的栅极，开关管Q2的漏极经电阻R4连接母线电压供电模块的输出控制端，开关管Q2的源极接地；
母线电压供电模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、开关管Q1、二极管D1以及稳压管ZD1；
电阻R1的一端连接母线的正极，另一端连接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源极连接控制芯片的电源端，电阻R2和电阻R3串联连接在母线的正极和控制芯片的电源端之间，二极管D1的正极连接开关管Q1的栅极，二极管D1的负极连接稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极连接控制芯片的电源端。
2.如权利要求1所述的用于反激电源变换器的自给供电电路，其特征在于，还包括故障指示电路，当发生变压器输出过流时，输出过流故障指示信号。
3.如权利要求1所述的用于反激电源变换器的自给供电电路，其特征在于，还包括故障指示电路，故障指示电路包括限流电阻R10和发光二极管LED1，二者串联后与电容C4并联。

说明书全文

一种用于反激电源变换器的自给供电电路

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于反激电源变换器的自给供电电路，属于供配电技术领域。

背景技术

[0002] 自给供电电路是在不需要外部辅助电源供电的条件下提供控制芯片所需要的电源电压。通常情况下，自给供电电路有两种取电方式，一种方式是通过母线电压上的分压电阻得到，另外一种方式是通过母线电压分压后与变压器的辅助绕组转换来的电压给电容充电得到。这两种方式都是先通过母线电压分压后得到控制芯片所需的电源电压，它所存在的问题是，由于母线电压受电网电压的影响，电压纹波较大，通过电阻分压的方式直接连接到控制芯片的电源端会导致电源电压不稳定，极易出现打嗝效应，此外，当电源变换器发生短路异常情况时，由于控制芯片的电源电压取自母线电压，此时控制芯片不能起到保护作用，甚至有可能会烧毁控制芯片，大大降低了电源变换器的可靠性。

[0003] 反激电源变换器控制芯片的电源电压可以通过母线电压供电模块提供，在芯片正常工作后，变压器辅助绕组可以提供稳定的芯片电源电压，也就是说，母线电压供电模块和辅助绕组供电模块同时给芯片供电，这样做的缺点是母线电压纹波大和变压器辅助绕组有干扰，不利于芯片电源电压的稳定。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于反激电源变换器的自给供电电路，把控制芯片的电源电压和母线电压断开，完全由变压器的辅助绕组上连接的电容电压提供，实现高压与低压在电压高端上的分离，使电源变换器达到较高的可靠性。

[0005] 本发明目的通过如下技术方案予以实现：

[0006] 提供一种用于反激电源变换器的自给供电电路，包括：母线电压供电模块、变压器副边绕组供电模块、变压器、供电控制模块以及切换模块；

[0007] 母线电压供电模块在母线上电后为控制芯片供电；控制芯片上电后通过供电控制模块控制变压器原边绕组工作，变压器副边辅助绕组从原边绕组耦合获得电压为变压器副边绕组供电模块供电；变压器副边绕组供电模块充电后为控制芯片供电；切换模块在变压器副边绕组供电模块满足供电条件后关断母线电压供电模块的对控制芯片的供电输出。

[0008] 优选的，供电控制模块在变压器副边绕组供电模块输出电压低于设定阈值后，恢复母线电压供电模块的对控制芯片的供电输出。

[0009] 优选的，还包括稳压模块，变压器副边绕组供电模块输出电压及母线电压供电模块的输出电压经稳压模块输出到控制芯片的供电端。

[0010] 优选的，变压器副边绕组供电模块包括第一充电单元、第二充电单元和开关单元，变压器副边绕组供电模块上电后为第一充电单元和第二充电单元充电，第一充电单元的输出电压经控制芯片电源的稳压模块稳压后为控制芯片供电，第二充电单元的输出电压连接到开关单元的控制端，第二充电单元的输出电压当达到开关单元的开启电压后，开关单元开启，切断母线电压供电模块的供电输出，由第一充电单元为控制芯片供电。

[0011] 优选的，变压器副边绕组供电模块无法提供正常的电压时，第二充电单元的输出电压降低，开关单元关断，母线电压供电模块继续供电输出为控制芯片供电。

[0012] 优选的，还包括故障指示电路，当发生变压器输出过流时，输出过流故障指示信号。

[0013] 优选的，变压器副边绕组供电模块包括电容C3、电容C4、第一电阻、二极管D2、二极管D3以及二极管D4；变压器副边的同名端连接二极管D4的正极，二极管D4的负极经第一电阻连接到二极管D2和二极管D3的正极，二极管D2的负极经电容C3接地，二极管D3的负极经电容C3接地，电容C3容量小于电容C4的容量；二极管D2的负极输出的电压为控制芯片供电，二极管D3的负极输出的电压作为副边绕组供电模块充满电信号发送至切换模块。

[0014] 优选的，切换模块包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、开关管Q2和电容C2；二极管D3的负极输出的电压经电阻R6、电容C2接地，电阻R5与电容C2并联，电阻R6和电容C2的连接端连接开关管Q2的栅极，开关管Q2的漏极经电阻R4连接母线电压供电模块的输出控制端，开关管Q2的源极接地。

[0015] 优选的，还包括故障指示电路，故障指示电路包括限流电阻R10和发光二极管LED1，二者串联后与电容C4并联。

[0016] 优选的，母线电压供电模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、开关管Q1、二极管D1以及稳压管ZD1；电阻R1的一端连接母线的正极，另一端连接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源极连接控制芯片的电源端，电阻R2和电阻R3串联连接在母线的正极和控制芯片的电源端之间，二极管D1的正极连接开关管Q1的栅极，二极管D1的负极连接稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极连接控制芯片的电源端。

[0017] 本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0018] (1)本发明可在变压器副边绕组供电模块充电完成后，切断母线电压，单独由辅助绕组给控制芯片供电，相比于现有的技术采用的是母线电压供电或者母线电压与变压器辅助绕组同时供电方式，采用辅助绕组单独给芯片供电不受母线电压波动的影响，使得控制芯片的工作更稳定，通过变压器辅助绕组输出更稳定的供电，不会发生因母线电压过高导致的芯片烧毁或母线电压过低导致的控制芯片无法正常工作。

[0019] (2)本发明在变压器副边绕组供电模块为控制芯片供电时，如果出现变压器副边绕组供电模块出现故障或者控制芯片PWM驱动输出占空比小、供电控制模块出现异常等情况，能够进行故障恢复，保证了控制芯片不掉电，能够继续调整PWM驱动输出占空比，能够解决瞬态故障(打嗝)带来的芯片掉电问题。

[0020] (3)本发明通过故障指示电路，指示反激电源变换器发生了过流保护情况，便于掌握反激电源变换器的工作情况，可以利用该指示信号辅助进行整流输出的控制，进一步提高系统的可靠性。

[0021] (4)本发明的自给供电电路结构简单，元器件少，容易布局布线，独立由辅助绕组供电，增加电源的可靠性，并且更安全。可以对现有的反激电源变换器电路进行模块化的改进，即可实现供电切换功能，改动最小，增加的电路体积最小，基于较成熟的现有技术二次改进，易于实现且成本低。

[0022] (5)本发明采用开关管自动控制切换，仅涉及模拟电路，控制可靠，调试方便。附图说明

[0023] 图1为本发明反激电源变换器自给供电电路原理图。

具体实施方式

[0024] 自给供电电路由母线电压供电模块、变压器副边绕组供电模块、控制芯片电源的稳压模块、变压器、供电控制模块以及切换模块组成。母线电压供电模块在母线上电后为控制芯片供电；控制芯片上电后通过供电控制模块控制变压器原边绕组工作，并通过副边输出绕组整流输出电能；变压器副边辅助绕组从原边绕组耦合获得电压为变压器副边绕组供电模块供电；变压器副边绕组供电模块包括第一充电单元、第二充电单元和开关单元，变压器副边绕组供电模块上电后为第一充电单元和第二充电单元充电，第一充电单元的输出电压经控制芯片电源的稳压模块稳压后为控制芯片供电，第二充电单元的输出电压连接到开关单元的控制端，第二充电单元的输出电压当达到开关单元的开启电压后，开关单元开启，切断母线电压供电模块的供电输出，由第一充电单元为控制芯片供电。如果变压器副边绕组供电模块出现故障或者控制芯片PWM驱动输出占空比小、供电控制模块出现异常均可能导致，变压器副边绕组供电模块无法提供正常的电压，此时第二充电单元的输出电压降低，开关单元关断，母线电压供电模块继续供电输出通过控制芯片电源稳压模块为控制芯片供电，实现了故障状态下的自恢复。

[0025] 在一个实施例中本发明还可以包括故障指示电路，检测切换电压，当出现变压器输出电流过大时，电阻R9反馈给控制芯片ISENSE端的电压增大，控制芯片输出的PWM信号可能出现断续情况，导致变压器副边绕组供电模块无法提供正常的电压，则切换模块切换至母线电压供电模块供电，此时故障指示电路显示故障信号，例如可以通过发光二极管亮灭的方式进行指示，提供了过流指示。进一步地，可以通过光电耦合器采集发光二极管的亮度，进行输出PWM波的辅助控制，例如如果发光二极管的亮度低于设定阈值，则关闭PWM输出，以保护变压器，防止过流烧毁变压器。

[0026] 电源变换器的自给供电电路工作过程如下：母线电压供电模块通过电阻R2和R3分压的方式得到高于控制芯片所需的电源电压15V，控制芯片电源的稳压模块在稳压二极管ZD1的作用下开启开关管Q1，通过R1连接到母线，输出电流给电容C1充电，通过稳压二极管ZD2进行稳压后，达到控制芯片所需的电源电压，输出控制芯片所需的电源电压。控制芯片正常工作后，产生PWM脉冲信号，控制开关管Q3导通时间长短，在这段时间中，变压器原边绕组储存能量，由于电源变换器是反激变换器，在开关管关断后，变压器原边绕组存储的能量通过与副边绕组的耦合关系释放到副边回路中去，进而给副边绕组模块中的两个电容充电。由于给控制芯片提供电源电压的电容C3容量比给连接到切断母线电压模块上的电容C4容量小，所以在电容C3充满后，母线电压和副边绕组电容上的电压同时给控制芯片的电源端供电，随后电容C4充满电，达到了开关管Q2开通电压，开关管Q2开启，开关管Q1关断，切断母线电压供电方式模块供电输出，控制芯片电源电压单独由辅助绕组上的电容提供，大大提高了电源系统的可靠性。

[0027] 控制芯片的正常工作电压为20V，在控制芯片电源稳定20V后，输出正常的PWM，给变压器副边绕组充电，电容C3充电至大于20V，通过稳压管ZD2稳压至20V给控制芯片供电，电容C4充满后接通开关管Q2。

[0028] 以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

[0029] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

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