辅助供电电路及开关电源的制作方法

1.本技术涉及电路设计技术领域，具体涉及一种辅助供电电路及开关电源。


背景技术：

2.反激式开关电源被广泛应用于中小功率的led驱动、适配器和充电器等。在常规的反激式开关电源中，隔离变压器往往需要至少三个绕组：主绕组、输出绕组和辅助绕组。其中辅助绕组的一个主要用途是给控制芯片供电。辅助绕组的存在会挤占变压器的窗口面积，增加了变压器的体积，同时也不利于变压器的自动化生产，提高了变压器的制造成本。此外，采用变压器的辅助绕组进行供电，其电压大小会随着输出电压大小的变化而变化，通常在输出电压范围较大的时候，需要额外的线性稳压电路进行稳压，这会导致额外的成本。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种辅助供电电路及开关电源，从变压器的原边绕组获取电源给芯片提供工作电压，不需要辅助绕组，结构简单，成本较低。
4.为达上述目的，本技术提供如下技术方案：
5.本技术提供一种辅助供电电路，所述辅助供电电路包括第一二极管、第一电容、第二二极管、第二电容、第三二极管、第一电阻，所述第一二极管的阳极为所述辅助供电电路的电源输入端，用于连接一变压器的原边绕组的第一端，获取电源，所述第一二极管的阴极连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端接地，所述第二电容的第一端为所述辅助供电电路的供电端，给用电电路供电，所述第三二极管的阳极接地，所述第三二极管的阴极连接所述第二二极管的阳极，所述第一电阻的第一端连接所述第一二极管的阴极，所述第一电阻的第二端耦接于地或者所述变压器的原边绕组的第二端，所述第一二极管、第一电容、第二二极管、第二电容构成充电回路，所述第一电阻、第一电容、第三二极管构成放电回路。
6.在一实施方式中，所述第一电阻的第二端直接接地，仅所述第一电阻、第一电容、第三二极管构成放电回路。
7.在一实施方式中，所述第一电阻的第二端连接所述第二电容的第一端，所述第一电阻的第二端经过所述第二电容接地，所述第二电容、第一电阻、第一电容、第三二极管构成放电回路。
8.在一实施方式中，所述第一电阻的第二端与所述变压器的原边绕组的第二端连接，所述变压器的原边绕组的第二端用于连接外部电源，并连接有一输入电容的第一端，所述输入电容的第二端接地，所述输入电容、第一电阻、第一电容、第三二极管构成放电回路。
9.本技术提供一种开关电源，所述开关电源包括变压器、开关管、电源管理芯片以及如前所述的辅助供电电路，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述原边绕组的第一端连接所述辅助供电电路的电源输入端，给所述辅助供电电路提供电源，并且所述原边绕组
的第一端连接所述开关管的漏极，所述原边绕组的第二端连接外部电源，所述副边绕组用于连接负载，给负载提供电源，所述电源管理芯片具有一工作电源端，与所述辅助供电电路的供电端连接。
10.在一实施方式中，所述电源管理芯片具有一控制端，与所述开关管的栅极连接，控制所述开关管的开或关，所述开关管的源极连接一第一采样电阻，所述第一采样电阻接地。
11.在一实施方式中，所述开关管集成于所述电源管理芯片，所述电源管理芯片具有一开关端为对应所述开关管的漏极，所述电源管理芯片还具有一采样端，连接一第一采样电阻，所述第一采样电阻接地。
12.在一实施方式中，所述电源管理芯片还具有一高压启动端，与所述外部电源连接。
13.在一实施方式中，所述开关电源还包括输入电容、输出电容、第四二极管，所述输入电容的第一端连接所述外部电源，所述输入电容的第二端接地，所述第四二极管的阳极连接所述变压器的副边绕组的第一端，所述第四二极管的阴极连接所述输出电容的第一端，所述输出电容的第二端连接所述变压器的副边绕组的第二端并接地，所述输出电容的两端用于连接负载，给负载提供电源。
14.在一实施方式中，所述开关电源还包括第二芯片，所述第二芯片具有一工作电源端，与所述辅助供电电路的供电端连接。
15.在一实施方式中，所述第二芯片为升压电路控制芯片，所述升压电路控制芯片还具有一开关端和采样端；所述开关电源还包括电感和第五二极管，所述第五二极管的阳极连接所述电感和所述升压电路控制芯片的开关端，所述第五二极管的阴极连接所述原边绕组的第二端，所述采样端通过一第二采样电阻接地。
16.在一实施方式中，所述升压电路控制芯片还具有反馈端；所述开关电源还包括分压电路；所述分压电路的一端连接于所述第五二极管的阴极和所述原边绕组的第二端之间，所述分压电路的分压端连接所述反馈端，所述分压电路的另一端接地。
17.在一实施方式中，所述升压电路控制芯片的工作电源端还连接第三电容，所述第三电容接地。
18.在一实施方式中，所述开关电源还包括整流桥、第四电容，所述整流桥用于连接外部交流电，所述第四电容串接于所述整流桥的两输出端之间，且所述第四电容的第一端接地，所述第四电容的第二端连接所述电感。
19.与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益效果：本技术所述辅助供电电路及开关电源，从变压器的原边绕组直接获取电源，不需要在变压器上设置辅助绕组，结构简单，降低了成本。单独设置电阻放电回路，确保电路的工作温度不高，提高稳定性，而且电容容量较大，可以拓展给多个芯片供电。本技术将漏感复位期间的电流用来做辅助供电，并将充电回路和放电回路分开设置，既实现了第二电容(真正用于供电的电容)的单向充电，又实现了开关管的箝位作用，不需要额外的rcd箝位电路就能避免开关管关断时漏感复位导致开关管过压。而且，不需要开关管和电源管理芯片浮地，避免了emc问题。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，对于
本领域技术人员来讲，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。
21.图1为本技术第四实施方式提供的一种开关电源的结构示意图，其中包含虚线框所示部分为本技术第一实施方式提供的一种辅助供电电路的结构示意图；
22.图2为本技术第五实施方式提供的一种开关电源的结构示意图，其中包含虚线框所示部分为本技术第二实施方式提供的一种辅助供电电路的结构示意图；
23.图3为本技术第六实施方式提供的一种开关电源的结构示意图，其中包含虚线框所示部分为本技术第三实施方式提供的一种辅助供电电路的结构示意图；
24.图4为本技术第七实施方式提供的一种开关电源的结构示意图。
具体实施方式
25.下面将对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
26.本技术的技术方案提供一种辅助供电电路及开关电源，以下进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本技术实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
27.请参见图1中虚线框所示，本技术第一实施方式提供一种辅助供电电路，包括第一二极管d1、第一电容c1、第二二极管d2、第二电容c2、第三二极管d3、第一电阻r1，所述第一二极管d1的阳极为所述辅助供电电路的电源输入端，用于连接一变压器的原边绕组的第一端，获取电源，所述第一二极管d1的阴极连接所述第一电容c1的第一端，所述第一电容c1的第二端连接所述第二二极管d2的阳极，所述第二二极管d2的阴极连接所述第二电容c2的第一端，所述第二电容c2的第二端接地，所述第二电容c2的第一端为所述辅助供电电路的供电端，给用电电路供电，所述第三二极管d3的阳极接地，所述第三二极管d3的阴极连接所述第二二极管d2的阳极，所述第一电阻r1的第一端连接所述第一二极管d1的阴极，所述第一电阻r1的第二端直接接地，所述第一二极管d1、第一电容c1、第二二极管d2、第二电容c2构成充电回路，所述第一电阻r1、第一电容c1、第三二极管d3构成放电回路。
28.本技术所提供辅助供电电路，一般可应用于开关电源，图1所示整体即为本技术第四实施方式提供的一种开关电源，其中所述第一二极管d1的阳极连接开关电源中开关管的漏极(其他详情容后详述)。如此，当开关管关闭时，变压器的原边绕组上的电流依次经过第一二极管d1给第一电容c1充电、经过第二二极管d2给第二电容c2充电；当漏感复位后，第一电容c1上的电压经过第一电阻r1、第三二极管d3放电，从而实现第一电容c1的充放电平衡，进而在第二电容c2上(第二电容的第一端，即辅助供电电路的供电端)形成稳定的电压，给用电电路(比如开关电源中的电源管理芯片)供电。而且，第一电容c1放电时，能量消耗在第一电阻r1上，对整体电路的温度影响较小，可以根据需要将第一电容c1、第二电容c2尽可能设置得较大。本技术采用另外设置第一电阻r1来放电，如此，就不用担心开关管的温度。而且第一电容c1、第二电容c2的容量相对较大，可以认为在一个开关周期内其变化量较小，如此第一电容c1同时也实现了对开关管的电压箝位。而且，第二电容c2上的电压还可以给其
他电路供电(容后详述)。需要说明一下的是，本技术所述充放电回路，都是指第一电容c1的充放电回路。当然，第一电容c1充电的同时，也对第二电容c2也充电，但第一电容c1放电的同时，放电回路不会对第二电容c2放电。例如，在第一实施方式中，所述第一二极管d1、第一电容c1、第二二极管d2、第二电容c2构成充电回路，第一电容c1、第二电容c2其实是同时在充电，但仅所述第一电阻r1、第一电容c1、第三二极管d3构成放电回路，第一电容c1放电，而第二电容c2不会放电。
29.请参见图2中虚线框所示，本技术第二实施方式提供一种辅助供电电路，其与图1中虚线框所示本技术第一实施方式提供的一种辅助供电电路相比，所述第一电阻r1的第二端也是耦接于地，但区别在于，所述第一电阻r1的第二端不是直接接地，而是所述第一电阻r1的第二端连接所述第二电容c2的第一端，所述第一电阻r1的第二端经过所述第二电容c2接地，所述第二电容c2、第一电阻r1、第一电容c1、第三二极管d3构成放电回路。其他相同。本实施方式中，第一电容c1放电时同时将能量放给第二电容c2，如此可保证第二电容c2上持续具有足够的电压给用电电路供电。本实施方式中，漏感可以是变压器的寄生参数，不需要额外的漏感。
30.请参见图3中虚线框所示，本技术第三实施方式提供一种辅助供电电路，其与图1中虚线框所示本技术第一实施方式提供的一种辅助供电电路相比，区别在于，所述第一电阻r1的第二端与所述变压器的原边绕组的第二端连接，所述变压器的原边绕组的第二端用于连接外部电源，并连接有一输入电容cin的第一端，所述输入电容cin的第二端接地，所述输入电容cin、第一电阻r1、第一电容c1、第三二极管d3构成放电回路。其他相同。本实施方式中，第一电容c1放电时，同时将部分能量回馈到外部电源的输入端，降低了箝位电路的损耗，提高了效率。
31.请参阅图1整体所示，本技术第四实施方式提供一种开关电源，其中包括本技术第一实施方式提供的一种辅助供电电路(虚线框所示)，另外还包括变压器、开关管、电源管理芯片，所述变压器包括原边绕组np和副边绕组ns，所述原边绕组np的第一端连接所述辅助供电电路的电源输入端，给所述辅助供电电路提供电源，并且所述原边绕组np的第一端连接所述开关管的漏极，所述原边绕组np的第二端连接外部电源，所述副边绕组ns用于连接负载，给负载提供电源，所述电源管理芯片具有一工作电源端vcc，与所述辅助供电电路的供电端连接。
32.请参阅图2整体所示，本技术第五实施方式提供一种开关电源，其中包括本技术第二实施方式提供的一种辅助供电电路(虚线框所示)，其他结构与第四实施方式相同。请参阅图3整体所示，本技术第六实施方式提供一种开关电源，其中包括本技术第三实施方式提供的一种辅助供电电路(虚线框所示)，其他结构与第四实施方式相同。为简洁起见，后文以第六实施方式为例进行描述。
33.请参阅图3所示，在一具体实施例中，所述开关管集成于所述电源管理芯片，所述电源管理芯片具有一开关端drain(图中drain6和drain7实质相同)为对应所述开关管的漏极，所述电源管理芯片还具有一采样端cs，连接一第一采样电阻rcs1，所述第一采样电阻rcs1接地。如此，所述电源管理芯片通过对所述开关管的控制进而实现所述开关电源的控制。
34.当然，在另外的实施例中(未图示)，也可以是所述开关管和所述电源管理芯片是
两个单独的元件，所述电源管理芯片具有一控制端，与所述开关管的栅极连接，控制所述开关管的开或关，所述开管的源极连接一第一采样电阻，所述第一采样电阻接地。
35.请再参阅图3所示，所述电源管理芯片还具有一高压启动端hv，与所述外部电源连接。在系统上电后，首先高压启动端hv从外部电源直接获取电源给电源管理芯片供电，当通过工作电源端vcc从变压器的原边绕组np获取的电源到达启动电压后，电源管理芯片开始工作。
36.请再参阅图3所示，所述开关电源还包括输入电容cin、输出电容co、第四二极管d4，所述输入电容cin的第一端连接所述外部电源，所述输入电容cin的第二端接地，所述第四二极管d4的阳极连接所述变压器的副边绕组ns的第一端，所述第四二极管d4的阴极连接所述输出电容co的第一端，所述输出电容co的第二端连接所述变压器的副边绕组ns的第二端并接地，所述输出电容co的两端用于连接负载，给负载提供电源。如此，构成了所述开关电源的完整电路。另外，所述电源管理芯片还具有一空载保护端rovp，连接一空载保护电阻rovp，所述空载保护电阻rovp接地，以实现对电路的空载保护。
37.如图3所示，当开关管关断时，开关管的漏极被充电到vin nvo，其中vin为输入电容cin的电压，n为变压器的原边绕组和副边绕组的变比，vo为输出电容co的电压，同时第四二极管d4开始导通。当漏极的电压被钳位，原边绕组的电流流经第一二极管d1、第二二极管d2后给第一电容c1和第二电容c2充电，第二电容c2的第一端给电源管理芯片供电。第一电容c1实现对开关管漏极的电压钳位，在钳位期间，漏感上的电压为vclamp-nvo，其中vclamp为钳位电压。漏感复位后，第一电容c1上的电压经过第一电阻r1和第三二极管d3向输入电容cin放电，一部分能量回馈到外部电源，一部分能量消耗在r1上，从而实现第一电容c1的充放电平衡。
38.请参阅图4整体所示，本技术第七实施方式提供一种开关电源，其与图3所示本技术第六实施方式提供的一种开关电源相比，区别在于，所述开关电源还包括第二芯片，所述第二芯片具有一工作电源端vcc，与所述辅助供电电路的供电端连接。如此，本技术所提供辅助供电电路可同时给多个用电电路供电。
39.在一具体实施例中，所述第二芯片为升压(boost)电路控制芯片，所述升压电路控制芯片也具有一开关端drain(图中drain5、drain6、drain7和drain8实质相同)、采样端cs，所述开关电源还包括电感l和第五二极管d5，所述第五二极管d5的阳极连接所述电感l和所述升压电路控制芯片的开关端drain，所述第五二极管d5的阴极连接所述原边绕组np的第二端，所述采样端cs通过一第二采样电阻rcs2接地。
40.更具体的，所述升压电路控制芯片还具有一反馈端fb，所述开关电源还包括分压电路，所述分压电路的一端连接于所述第五二极管d5的阴极和所述原边绕组np的第二端之间，所述分压电路的分压端连接所述反馈端fb，所述分压电路的另一端接地。
41.更具体的，所述升压电路控制芯片的工作电源端vcc还连接一第三电容c3，所述第三电容c3接地。
42.更具体的，所述开关电源还包括整流桥、第四电容c4、，所述整流桥用于连接外部交流电ac，所述第四电容c4串接于所述整流桥的两输出端之间，且所述第四电容c4的第一端接地，所述第四电容c4的第二端连接所述电感l。具体的是，所述电感l的第一端连接所述第四电容c4的第二端，所述电感l的第二端连接所述第五二极管d5的阳极，所述整流桥的两
输入端之间还串接有第五电容c5。
43.本技术所述辅助供电电路及开关电源，从变压器的原边绕组直接获取电源，不需要在变压器上设置辅助绕组，结构简单，降低了成本。单独设置电阻放电回路，确保电路的工作温度不高，提高稳定性，而且电容容量较大，可以拓展给多个芯片供电。本技术将漏感复位期间的电流用来做辅助供电，并将充电回路和放电回路分开设置，既实现了第二电容(真正用于供电的电容)的单向充电，又实现了开关管的箝位作用，不需要额外的rcd箝位电路就能避免开关管关断时漏感复位导致开关管过压。而且，不需要开关管和电源管理芯片浮地，避免了emc问题。
44.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。此外，说明书中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。