一种交直流自适应输入采样电路和开关电源的制作方法

1.本发明实施例涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种交直流自适应输入采样电路和开关电源。


背景技术：

2.开关电源主要是由一些电感、电容、变压器和开关管等组成的功率转换线路，用于将输入的电压转换成各种电子电气设备所需要的供电电压，广泛应用于现代电力电子系统中。
3.开关电源的输入电压可以为直流电，也可以为交流电，当特殊工况下要对输入进行电压采集，现有技术中提供的输入采样电路不能做到交直流在同一个输入点，需设置直流交流两个版本的采样线路，增加了器件的成本和体积。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种交直流自适应输入采样电路和开关电源，以融合了交直流输入采样的线路，简化器件的生产过程，降低器件的成本和体积。
5.根据本发明的一方面，提供了一种交直流自适应输入采样电路，包括：
6.第一电压信号检测电路，包括连接在所述第一电压信号检测电路的输入端和输出端之间的第一发光二极管，以及并联在所述第一发光二极管两端的第一储能单元；
7.第二电压信号检测电路，包括连接在所述第二电压信号检测电路的输入端和输出端之间的第二发光二极管，以及并联在所述第二发光二极管两端的第二储能单元；
8.输入电压采样电路，包括交直流自适应调节单元、第一分压电阻单元、第二分压电阻单元、第一电阻和电压基准芯片；所述第一分压电阻单元的第一端与开关电源中输入整流滤波模块的输出端连接；所述第一分压电阻单元的第二端与所述交直流自适应调节单元的第一端、所述第二分压电阻单元的第一端以及所述电压基准芯片的参考端连接；所述交直流自适应调节单元的第二端、所述第二分压电阻单元的第二端以及所述电压基准芯片的阴极均接地；所述电压基准芯片的阳极通过所述第一电阻与偏置电压输入端连接；
9.其中，所述交直流自适应调节单元包括依次串联在所述交直流自适应调节单元第一端与第二端之间的交直流自适应调节电阻、第一光敏三极管和第二光敏三极管；所述第一发光二极管和所述第一光敏三极管组成第一光耦器件；所述第二发光二极管和所述第二光敏三极管组成第二光耦器件；在所述开关电源的输入电压为直流电时，所述第一电压信号检测电路的输入端接收所述输入电压的正极电压信号，所述第二电压信号检测电路的输入端接收所述输入电压的接地电压信号，所述交直流自适应调节电阻断开连接；在所述开关电源的输入电压为交流电，所述第一电压信号检测电路的输入端接收所述输入电压的火线上电压信号；所述第二电压信号检测电路的输入端接收所述输入电压的零线上电压信号，所述交直流自适应调节电阻导通；所述第一电压信号检测电路的输出端与第二电压信号检测电路的输出端均接地；所述交直流自适应调节电阻用于使输入电压为交流电时电压
基准芯片参考端上的输入电压检测值和输入电压为直流电时电压基准芯片参考端上的输入电压检测值相等。
10.可选的，所述第一电压信号检测电路还包括：第二电阻、第一二极管；所述第一储能单元包括第一电容；所述第一二极管的、所述第二电阻和所述第一发光二极管串联连接在所述第一电压信号检测电路的输入端和输出端之间；所述第一电容与所述第二电阻以及所述第一发光二极管并联连接；
11.所述第二电压信号检测电路还包括：第三电阻、第二二极管；所述第二储能单元包括第二电容；所述第二二极管、所述第三电阻和所述第二发光二极管串联连接在所述第二电压信号检测电路的输入端和输出端之间；所述第二电容与所述第二电阻以及所述第二发光二极管并联连接。
12.可选的，所述第一电压信号检测电路还包括第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述第一二极管的阳极端作为所述第一电压信号检测电路的输入端；所述第一二极管的阴极端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第五电阻的第一端连接，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与所述第二电阻的第一端以及所述第一电容的第一端连接；所述第二电阻的第二端与所述第一发光二极管的阳极连接；所述第一发光二极管的阴极与所述第一电容的第二端均接地；
13.所述第二电压信号检测电路还包括第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述第二二极管的阳极端作为所述第二电压信号检测电路的输入端；所述第二二极管的阴极端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述第九电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端与所述第三电阻的第一端以及所述第二电容的第一端连接；所述第三电阻的第二端与所述第二发光二极管的阳极连接；所述第二发光二极管的阴极与所述第二电容的第二端均接地。
14.可选的，所述输入电压采样电路还包括：第三电容和第三二极管；所述第三电容和所述第三二极管均并联连接在所述电压基准芯片的参考端与阴极之间。
15.可选的，所述第一分压电阻单元包括：第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；所述第二分压电阻单元包括：第十三电阻和第十四电阻；
16.所述第十电阻的第一端与所述开关电源中输入整流滤波模块的输出端连接，所述第十电阻的第二端与所述第十一电阻的第一端连接；所述第十一电阻的第二端与所述第十二电阻的第一端连接；所述第十二电阻的第二端与所述交直流自适应调节电阻的第一端、所述第十三电阻的第一端、所述第十四电阻的第一端、所述第三二极管的阴极、所述第三电容的第一端以及所述电压基准芯片的参考端连接；所述交直流自适应调节电阻的第二端与所述第一光敏三极管的第一端连接，所述第一光敏三极管的第二端与所述第二光敏三极管的第一端连接；第二光敏三极管的第二端、所述第十三电阻的第二端、所述第十四电阻的第二端、所述第三二极管的阳极、所述第三电容的第二端均接地。
17.可选的，所述第一电阻与所述电压基准芯片的阳极的公共连接端作为控制端，与开关电源中主控芯片连接，所述控制端用于向所述主控芯片发送控制信号，以控制所述主控芯片的工作状态。
18.可选的，所述第一电阻与所述电压基准芯片的阳极的公共连接端作为控制端，与报警模块连接，所述控制端用于向所述报警模块发送控制信号，以控制所述报警模块的工
作状态。
19.根据本发明的另一方面，提供了一种开关电源，包括本发明任一实施例所述的交直流自适应输入采样电路。
20.本发明实施例提供的技术方案，在电路中增设第一电压信号检测电路和第二电压信号检测电路，以及在输入电压采样电路中增设交直流自适应调节单元，直流自适应调节单元包括依次串联的交直流自适应调节电阻、第一光敏三极管和第二光敏三极管；第一电压信号检测电路中的第一发光二极管和第一光敏三极管组成第一光耦器件；第二电压信号检测电路中的第二发光二极管和第二光敏三极管组成第二光耦器件；在开关电源的输入电压为直流电时，第一电压信号检测电路的输入端接收输入电压的正极电压信号，第二电压信号检测电路的输入端接收输入电压的接地电压信号，交直流自适应调节电阻断开连接，不参与分压；在开关电源的输入电压为交流电，第一电压信号检测电路的输入端接收输入电压的火线上电压信号，第二电压信号检测电路的输入端接收输入电压的零线上电压信号，交直流自适应调节电阻导通，参与分压；通过设定交直流自适应调节的电阻值，可以使得输入交流电时输入电压检测的值和输入为直流电时的输入电压检测的值为同一个值，以达到交直流自适应输入采样的目的，从而融合了交直流输入采样的线路，简化器件的生产过程，降低器件的成本和体积。
21.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是现有技术中提供的一种输入采样电路的电路图；
24.图2是本发明实施例提供的一种交直流自适应输入采样电路的结构框图；
25.图3是本发明实施例提供的一种交直流自适应输入采样电路的电路图；
26.图4是本发明实施例提供的另一种交直流自适应输入采样电路的电路图；
27.图5是本发明实施例提供的另一种交直流自适应输入采样电路的电路图。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或
描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.如背景技术，开关电源的输入电压可以为直流电，也可以为交流电，当特殊工况下要对输入进行电压采集。图1是现有技术中提供的一种输入采样电路的电路图，参考图1，vcc为偏置电压端；vin 为开关电源中输入整流滤波模块的输出端，其输出的电压为输入电压经过输入整流滤波模块处理后形成的直流电压。当在开关电源的输入电压高于设定值时，经过分压后，电压基准芯片(az431)a6的参考端1输入的电压可将电压基准芯片a6的阳极3和阴极2导通，此时电阻r1第二端的电压被拉低。当输入电压为直流电时，vin 的电压和输入电压相等；当输入电压为交流时，vin 的电压为输入交流电压的倍。所以两种输入情况下，vin 的电压为倍的关系。vin 的电压经过分压电阻分压后，两种情况下电压基准芯片a6的参考端1上的电压为倍的关系，即输入为交流电时输入电压检测的值和输入为直流电时输入电压检测的值不是同一个值，现有技术中提供的输入采样电路不能做到交直流在同一个输入点，需设置直流交流两个版本的采样线路，增加了器件的成本和体积。
31.鉴于此，本发明实施例提供了一种交直流自适应输入采样电路，包括：
32.第一电压信号检测电路10，包括连接在第一电压信号检测电路10的输入端a1和输出端a2之间的第一发光二极管d11，以及并联在第一发光二极管d11两端的第一储能单元11；
33.第二电压信号检测电路20，包括连接在第二电压信号检测电路20的输入端b1和输出端b2之间的第二发光二极管d21，以及并联在第二发光二极管d21两端的第二储能单元21；
34.输入电压采样电路30，包括交直流自适应调节单元33、第一分压电阻单元31、第二分压电阻单元32、第一电阻r1和电压基准芯片a6；第一分压电阻单元31的第一端与开关电源中输入整流滤波模块的输出端vin 连接；第一分压电阻单元31的第二端与交直流自适应调节单元33的第一端连接、第二分压电阻单元32的第一端以及电压基准芯片a6的参考端1连接；交直流自适应调节单元33的第二端、第二分压电阻单元32的第二端以及电压基准芯片a6的阴极2均接地gnd；电压基准芯片a6的阳极3通过第一电阻r1与偏置电压输入端vcc连接；
35.其中，交直流自适应调节单元33包括依次串联在交直流自适应调节单元33第一端与第二端之间的交直流自适应调节电阻r0、第一光敏三极管q12和第二光敏三极管q22；第一发光二极管d11和第一光敏三极管q12组成第一光耦器件；第二发光二极管d21和第二光敏三极管q22组成第二光耦器件；在开关电源的输入电压为直流电时，第一电压信号检测电路10的输入端a1接收输入电压的正极电压信号，第二电压信号检测电路20的输入端b1接收输入电压的接地电压信号，交直流自适应调节电阻r0断开连接；在开关电源的输入电压为交流电，第一电压信号检测电路10的输入端a1接收输入电压的火线上电压信号；第二电压信号检测电路20的输入端b1接收输入电压的零线上电压信号，交直流自适应调节电阻r0导通；第一电压信号检测电路10的输出端a2与第二电压信号检测电路20的输出端b2均接地
gnd；交直流自适应调节电阻r0用于使输入电压为交流电时电压基准芯片a6参考端1上的输入电压检测值和输入电压为直流电时电压基准芯片a6参考端1上的输入电压检测值相等。
36.具体的，第一电压信号检测电路10和第二电压信号检测电路20用于判断开关电源的输入电压是交流电压还是直流电压。在开关电源输入直流电时，与第一电压信号检测电路10的输入端a1连接的电压端l1为直流电的正极端，第二电压信号检测电路20的输入端b1连接的电压端n1为直流电的负极端。第一电压信号检测电路10的输入端a1接收直流电的正极电压信号，第二电压信号检测电路20的输入端b1接收直流电的负极电压信号。此时，第一发光二极管d11的阳极流入直流电的正极电压信号，第一发光二极管d11的阴极接地，第一发光二极管d11可以导通。并且由于第一发光二极管d11和第一光敏三极管q12组成第一光耦器件，因此第一光敏三极管q12在接收到第一发光二极管d11的光信号后可以导通。第二发光二极管d21的阳极流入直流电的负极电压信号，第一发光二极管d11的阴极接地，此时由于负极电压与接地电压为等电位，第二发光二极管d21无法导通发光，因此与第二发光二极管d21一起组成第二光耦器件的第二光敏三极管q22不能接收到光信号，第二光敏三极管q22不能导通。由于交直流自适应调节电阻r0、第一光敏三极管q12和第二光敏三极管q22串联连接，因此此时交直流自适应调节电阻r0断开，不参与分压。电压基准芯片a6参考端1采集到的电压由第一分压电阻单元31的阻值和第二分压电阻单元32的阻值决定。
37.在开关电源输入交流电时，第一电压信号检测电路10的输入端a1连接的电压端l1为交流电的火线输出端，第二电压信号检测电路20的输入端b1连接的电压端n1为交流电的零线输出端。第一电压信号检测电路10的输入端接收火线上电压信号；第二电压信号检测电路20的输入端接收零线上电压信号。此时，由于交流电的大小和方向都发生周期性变化，交流电的波形呈正弦波或者类似正弦波。第一电压信号检测电路10和第二电压信号检测电路20均能在各自交流波的正半周波形阶段让各自电路中的发光二极管导通发光。由于第一储能单元11和第二储能单元21均能在各自交流波的正半周波形时充电，从而使得第一电压信号检测电路10和第二电压信号检测电路20在各自交流波的负半周波形阶段，由各自的储能单元为各自的发光二极管供电进行发光。也就是说，在输入交流电时，第一电压信号检测电路10和第二电压信号检测电路20中的发光二极管一直保持导通发光状态。此时第一光敏三极管q12和第二光敏三极管q22均能保持导通状态，使得交直流自适应调节电阻r0可以导通参与分压。电压基准芯片a6参考端1采集到的电压由第一分压电阻单元31的阻值、第二分压电阻单元32的阻值以及交直流自适应调节电阻r0的阻值决定。
38.通过设定交直流自适应调节电阻r0的电阻值，可以使得输入为交流时输入电压检测的值和输入为直流时的输入电压检测的值为同一个值，以达到交直流自适应输入采样的目的。交直流自适应调节电阻r0的电阻值基于以下确定：
[0039][0040][0041]
其中，rs为第一分压电阻单元31的阻值，rt为第二分压电阻单元32的阻值，r0为交直流自适应调节电阻r0的阻值；rx为交直流自适应调节电阻r0第二分压电阻单元32并联后的阻值；u为输入为直流电时vin 的电压，为输入为交流电时vin 的电压。
[0042]
本发明实施例提供的交直流自适应输入采样电路，在电路中增设第一电压信号检测电路和第二电压信号检测电路，以及在输入电压采样电路中增设交直流自适应调节单元，直流自适应调节单元包括依次串联的交直流自适应调节电阻、第一光敏三极管和第二光敏三极管；第一电压信号检测电路中的第一发光二极管和第一光敏三极管组成第一光耦器件；第二电压信号检测电路中的第二发光二极管和第二光敏三极管组成第二光耦器件；在开关电源的输入电压为直流电时，第一电压信号检测电路的输入端接收输入电压的正极电压信号，第二电压信号检测电路的输入端接收输入电压的接地电压信号，交直流自适应调节电阻断开连接，不参与分压；在开关电源的输入电压为交流电，第一电压信号检测电路的输入端接收输入电压的火线上电压信号，第二电压信号检测电路的输入端接收输入电压的零线上电压信号，交直流自适应调节电阻导通，参与分压。通过设定交直流自适应调节电阻的电阻值，使得在vin 的电压为u或时，电压基准芯片的参考端电压相同，保证输入为交流时输入电压检测的值和输入为直流时输入电压检测的值为同一个值，以达到交直流自适应输入采样的目的。从而实现了交直流输入采样线路的融合，简化器件的生产过程，降低器件的成本和体积。
[0043]
可选的，参考图2，在开关电源的输入电压为直流电时，第一电压信号检测电路10的输入端a1接收输入电压的负极电压信号，第二电压信号检测电路20的输入端b1接收输入电压的正极电压信号，交直流自适应调节电阻r0断开连接；在开关电源的输入电压为交流电，第一电压信号检测电路10的输入端a1接收输入电压的零线上电压信号；第二电压信号检测电路20的输入端b1接收输入电压的火线上电压信号，交直流自适应调节电阻r0导通；第一电压信号检测电路10的输出端a2与第二电压信号检测电路20的输出端b2均接地gnd；通过设定交直流自适应调节电阻r0的电阻值，同样可使得输入为交流时输入电压检测的值和输入为直流时的输入电压检测的值为同一个值，以达到交直流自适应输入采样的目的，从而融合了交直流输入采样的线路，简化器件的生产过程，降低器件的成本和体积。
[0044]
在本发明的一个实施例中，参考图3，第一电压信号检测电路10还包括：第二电阻r2、第一二极管d1；第一储能单元11包括第一电容c1；第一二极管d1的、第二电阻r2和第一发光二极管d11串联连接在第一电压信号检测电路10的输入端和输出端之间；第一电容c1与第二电阻r2以及第一发光二极管d11并联连接；
[0045]
第二电压信号检测电路20还包括：第三电阻r3、第二二极管d2；第二储能单元21包括第二电容c2；第二二极管d2、第三电阻r3和第二发光二极管d21串联连接在第二电压信号检测电路20的输入端和输出端之间；第二电容c2与第二电阻r2以及第二发光二极管d21并联连接。
[0046]
可选的，第一电压信号检测电路10还可以包括第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6；第一二极管d1的阳极端作为第一电压信号检测电路10的输入端；第一二极管d1的阴极端与第四电阻r4的第一端连接，第四电阻r4的第二端与第五电阻r5的第一端连接，第五电阻r5的第二端与第六电阻r6的第一端连接，第六电阻r6的第二端与第二电阻r2的第一端以及第一电容c1的第一端连接；第二电阻r2的第二端与第一发光二极管d11的阳极连接；第一发光二极管d11的阴极与第一电容c1的第二端均接地gnd；
[0047]
第二电压信号检测电路20还包括第七电阻r7、第八电阻r8和第九电阻r9；第二二极管d2的阳极端作为第二电压信号检测电路20的输入端；第二二极管d2的阴极端与第七电
阻r7的第一端连接，第七电阻r7的第二端与第八电阻r8的第一端连接，第八电阻r8的第二端与第九电阻r9的第一端连接，第九电阻r9的第二端与第三电阻r3的第一端以及第二电容c2的第一端连接；第三电阻r3的第二端与第二发光二极管d21的阳极连接；第二发光二极管d21的阴极与第二电容c2的第二端均接地gnd。
[0048]
在本发明的一个实施例中，参考图3，输入电压采样电路30还包括：第三电容c3和第三二极管d3；第三电容c3和第三二极管d3均并联连接在电压基准芯片a6的参考端1与阴极2之间。第三电容c3和第三二极管d3用于稳定电压基准芯片a6的参考端1与阴极2的电位。
[0049]
在本发明的一个实施例中，第一分压电阻单元31包括：第十电阻r10、第十一电阻r11和第十二电阻r12；第二分压电阻单元32包括：第十三电阻r13和第十四电阻r14；
[0050]
第十电阻r10的第一端与开关电源中输入整流滤波模块的输出端连接，第十电阻r10的第二端与第十一电阻r11的第一端连接；第十一电阻r11的第二端与第十二电阻r12的第一端连接；第十二电阻r12的第二端与交直流自适应调节电阻r0的第一端、第十三电阻r13的第一端、第十四电阻r14的第一端、第三二极管d3的阴极、第三电容c3的第一端以及电压基准芯片a6的参考端1连接；交直流自适应调节电阻r0的第二端与第一光敏三极管q12的第一端连接，第一光敏三极管q12的第二端与第二光敏三极管q22的第一端连接；第二光敏三极管q22的第二端、第十三电阻r13的第二端、第十四电阻r14的第二端、第三二极管d3的阳极、第三电容c3的第二端均接地gnd。
[0051]
在本发明的一个实施例中，参考图4，第一电阻r1与电压基准芯片a6的阳极3的公共连接端作为控制端，与开关电源中主控芯片40连接，控制端用于向主控芯片40发送控制信号，以控制主控芯片40的工作状态。例如，在开关电源的输入电压高于设定值时，经过分压后，电压基准芯片a6的参考端1采集的电压可将电压基准芯片a6的阳极3和阴极2导通，此时控制端的电压被拉低。控制端将低电平发送给主控芯片40后，主控芯片40关闭开关电源，起到保护开关电源的作用。
[0052]
在本发明的一个实施例中，参考图5，第一电阻r1与电压基准芯片a6的阴极的公共连接端作为控制端，与报警模块50连接，控制端用于向报警模块50发送控制信号，以控制报警模块50的工作状态。例如，在开关电源的输入电压高于设定值时，经过分压后，电压基准芯片a6的参考端1采集的电压可将电压基准芯片a6的阳极3和阴极2导通，此时控制端的电压被拉低。控制端将低电平发送给报警模块50后，报警模块50可以进行声光报警，以提醒开关电源的输入电压超过预设值。
[0053]
本发明实施例还提供了一种开关电源，包括上述任意实施例所述的交直流自适应输入采样电路。具有相同的技术效果，这里不再赘述。
[0054]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。