专利名称：一种开关式阻容降压装置及方法
技术领域：
本发明涉及降压装置，尤其涉及一种开关式阻容降压装置及方法。
背景技术：
近年来，随着国际社会对节能环保的重视，对电子设备的功耗要求越来越严格，欧洲尤其制定了新的节能环保标准并强制推行。众所周知，使用的阻容降压电路设计方案可实现电子设备的待机功耗小于0. 5W，且具有成果低廉。但是，现有阻容降压电路设计方案要实现待机功耗小于0. 5W，降压电容容量就很小，从而带来降压电容容量过小、供电电流减小、负载能力差的缺陷。现有的阻容降压电路设计方案，负载增大将导致输出电压明显降低了，影响到负载电路工作的稳压性。若需保证负载电路工作的稳压性，阻容降压电路中的降压电容必须大于0. 68U/AC275V，导致待机功耗通常大于0. 8W，不符合新欧规的要求。因此，现有阻容降压电路方案只能用于轻负载电路的工作环境才符合新欧规的要求，具有明显的局限性。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是克服上述现有阻容降压电路设计方案的缺点和不足，提供一种开关式阻容降压装置及方法，解决现有阻容降压电路只适应于轻负载电路的局限性，满足新欧规的要求。本发明提供了一种开关式阻容降压装置，包括限流电路、整流电路、储能电路、反馈电路及开关电路。反馈电路用于检测所述储能电路的输出电压并反馈检测结果。开关电路用于根据所述反馈电路反馈的检测结果控制所述整流电路与所述储能电路间的导通时间，从而调节所述储能电路的输出电压。作为本发明的进一步改进，所述反馈电路包括电阻及第二稳压二极管。第二稳压二极管用于检测所述储能电路的输出电压，并将检测结果经所述电阻反馈至所述开关电路。作为本发明的进一步改进，所述开关电路包括晶体管，所述晶体管根据所述反馈电路反馈的检测结果相应导通及截止，控制所述整流电路与所述储能电路的导通时间从而调节所述储能电路的输出电压。作为本发明的进一步改进，所述储能电路包括多个储能单元，分别输出多个输出电压。所述反馈电路包括多个反馈单元，所述多个反馈单元分别用于检测所述多个储能单元的输出电压并相应反馈检测结果。所述开关电路包括多个开关单元，所述多个开关单元分别根据所述多个反馈单元反馈的检测结果，相应控制所述整流电路与所述多个储能单元间的导通时间，从而调节所述多个储能单元的输出电压。作为本发明的进一步改进，所述储能电路中所述多个储能单元相互隔离。作为本发明的进一步改进，所述储能电路中所述多个储能单元相互级联。作为本发明的进一步改进，所述反馈模块包括电阻及稳压二极管。稳压二极管用于检测所述储能单元的输出电压，并将检测结果经所述电阻反馈至所述开关单元。作为本发明的进一步改进，所述开关单元包括第一晶体管，所述第一晶体管根据所述反馈单元反馈的检测结果相应导通或截止，控制所述整流电路与所述储能单元的导通时间从而调节所述储能模块的输出电压。作为本发明的进一步改进，所述开关单元包括第一晶体管及第二晶体管，所述第二晶体管根据所述反馈单元反馈的检测结果使得所述第一晶体管导通或载止，控制所述整流电路与所述储能单元的导通时间从而调节所述储能模块的输出电压。本发明还提供了一种开关式阻容降压方法，用于调节阻容降压装置的输出电压， 包括以下步骤检测所述输出电压的变化；比较所述输出电压与设定电压值；当所述输出电压大于设定电压值时，断开所述整流电路与所述储能电路间的连接，降低所述储能电路的输出电压；及当所述输出电压小于设定电压值时，导通所述整流电路与所述储能电路间的连接，增加所述储能电路的输出电压。本发明提供的开关式阻容降压装置及方法，通过检测输出电压的变化，相应控制整流电路与储能电路间连接的导通时间，从而调节阻容降压装置的输出电压。本发明提供的开关式阻容降压装置及方法不仅可根据负载负载情况调节输出电压从而提高电源利用效率，且降低了稳压二极管待机时所消耗的功率满足新欧规中节能环保的要求。
图1是本发明提供的开关式阻容降压装置100的一种实施方式的电路模块示意图2是图1所示的开关式阻容降压装置100的一种实施方式的具体电路示意图； 图3是图1所示的开关式阻容降压装置100的另一种实施方式的具体电路示意图； 图4是本发明提供的开关式阻容降压装置100的另一种实施方式的电路模块示意图； 图5是图4所示的开关式阻容降压装置100的一种实施方式的具体电路示意图； 图6是图4所示的开关式阻容降压装置100的另一种实施方式的具体电路示意图；及图7是本发明提供的一种开关式阻容降压方法200的具体步骤图。
具体实施例方式下面结合附图和本发明的实施方式作进一步详细说明。图1为本发明提供的开关式阻容降压装置100的一种实施方式的电路模块示意图。如图1所示，开关式阻容降压装置100包括限流电路110、整流电路120、储能电路130、 反馈电路140及开关电路150。其中，限流电路110用于接收输入电源Vin并进行限流处理后输出交流电源至整流电路120。整流电路120用于将输入电源Vin的交流电源整流后输出直流电源至储能电路130。储能电路130用于接收整流电路120输出的直流电源并提供输出电压Vout。反馈电路140用于检测储能电路130的输出电压Vout并反馈至开关电路 150。开关电路150用于根据反馈电路140反馈的检测结果，控制整流电路120与储能电路 130的导通时间从而调节储能电路130的输出电压Vout。图2是图1所示的开关式阻容降压装置100的一种实施方式的具体电路示意图。 如图2所示，开关式阻容降压装置100包括限流电路110、整流电路120、储能电路130、反馈电路140及开关电路150。其中，限流电路110用于接收输入电源Vin并进行限流处理后输出交流电源至整流电路120。在本实施方式中，限流电路110包括第一电阻R1、第二电阻R2及第一电容Cl。 其中，第一电阻Rl —端与输入电源Vin —端相连，另一端与第一电容Cl 一端相连，第一电容Cl另一端用于输出限流处理后的交流电源至整流电路120。第二电阻R2与第一电容Cl 并联。整流电路120用于将输入电源Vin的交流电源整流后输出直流电源至储能电路 130。在本实施方式中，整流电路120包括半波整流电路，所述半波整流电路包括第一二极管Dl及第二二极管D2。其中，第一二极管Dl阴极与限流电路110中第一电容Cl另一端相连，阳极用于输出直流电源至储能电路130。第二二极管D2阳极与限流电路110中第一电容Cl另一端相连，阴极接地。储能电路130用于接收整流电路120输出的直流电源并提供输出电压Vout。在本实施方式中，储能电路130包括第三二极管D3、第二电容C2及第一稳压二极管D2。其中，第三二极管D3阴极与整流电路120中第一二极管Dl阳极相连。第二电容C2阴极与第三二极管D3相连，阳极接地。第一稳压二极管ZDl阴极与第三二极管阴极相连，阳极接地。反馈电路140用于检测储能电路130的输出电压Vout并反馈至开关电路150。在本实施方式中，反馈电路140包括第二稳压二极管ZD2及第三电阻R3。其中，第二稳压二极管ZD2用于检测储能电路130的输出电压Vout，并将检测结果经第三电阻R3反馈至开关电路150。第二稳压二极管ZD2的阳极与储能电路130中第二电容C2的阴极相连，阴极经第三电阻R3与开关电路150相连。开关电路150用于根据反馈电路140反馈的检测结果，控制整流电路120与储能电路130的导通时间从而调节储能电路130的输出电压Vout。在本实施方式中，开关电路 150包括第一晶体管TR1，所述第一晶体管TRl根据反馈电路140反馈的检测结果相应导通及截止，控制整流电路120与储能电路130间连接的导通时间，从而调节储能电路130的输出电压Vout。当第一晶体管TRl导通时，整流电路120与储能电路130的连接断开；当第一晶体管TRl载止时，整流电路120与储能电路130的连接导通。在本实施方式中，第一晶体管TRl的基极用于接收反馈电路140反馈的检测信号，发射极与储能电路130 —输入端相连，集电极与储能电路130另一输入端相连。其中，第一晶体管TRl为PNP型。在本发明实施方式中，当反馈电路140检测到储能电路130的输出电压Vout大于设定电压值时，开关电路150根据反馈电路140反馈的检测结果相应导通，相应断开整流电路120与储能电路130间的连接，从而降低储能电路130的输出电压Vout。当反馈电路140 检测到储能电路130的输出电压Vout小于设定电压值时，开关电路150根据反馈电路140 反馈的检测结果相应截止，相应导通整流电路120与储能电路130间的连接，从而增加储能电路130的输出电压Vout。相应的，当输出功率较大时，储能电路130的输出电压Vout的下降速度较快，反馈电路140检测到储能电路130的输出电压Vout小于设定电压值，开关电路150根据反馈电路140反馈的检测结果相应截止，使得整流电路120与储能电路130间连接的导通时间加长，从而增加储能电路130的输出电压Vout。当输出功率较小时，储能电路130的输出电压Vout的下降速度较慢，反馈电路140检测到储能电路130的输出电压Vout大于设定电压值，开关电路150根据反馈电路140反馈的检测结果相应导通，使得整流电路120与储能电路130间连接的导通时间减少，从而降低储能电路130的输出电压Vout。本发明所提供的开关式阻容降压电路100中利用开关电路150根据反馈电路140 检测到的储能电路130输出电压Vout的变化，相应控制整流电路120与储能电路130间连接的导通时间，从而根据负载情况调节输出电压Vout，提高了电源利用效率。当开关电路 150导通时，储能电路130中第一稳压二极管ZDl两端的电压仅0. 3伏，消耗功率极低，不仅降低稳压二极管待机时所消耗的功率从而满足新欧规中节能环保的要求，同时降低稳压二极管的温度避免造成过温隐患从而可选用小功率稳压管进一步提高负载能力。图3是图1所示的开关式阻容降压装置100的另一种实施方式的具体电路示意图。图3所示的开关式阻容降压装置100与图2的区别仅在于整流电路120，故不再复述限流电路110、储能电路130、反馈电路140及开关电路150。如图3所示，开关式阻容降压装置100中的整流电路120包括全桥整流电路，所述全桥整流电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第四二极管D4及第五二极管D5。其中，第一二极管Dl阴极与限流电路110中第一电容Cl另一端相连，阳极用于输出直流电源至储能电路130。第二二极管D2阳极与限流电路110中第一电容Cl另一端相连，阴极接地。第四二极管D4的阳极与第一二极管Dl的阳极相连。第五二极管D5的阳极与第四二极管D4的阴极相连，阴极接地。在本发明提供的开关式阻容降压装置100的另一种实施方式中，储能电路130包括多个储能单元，多个储能单元分别与整流电路120相连并输出多个输出电压Vout。反馈电路140包括多个反馈单元，多个反馈单元分别用于检测储能电路130中多个储能单元的输出电压Vout并相应反馈检测结果。开关电路150包括多个开关单元，多个开关单元分别根据反馈电路140中多个反馈单元反馈的检测结果，相应控制整流电路120与储能电路130 中多个储能单元间的导通时间，从而调节所述多个储能单元的输出电压。图4是本发明提供的开关式阻容降压装置100的另一种实施方式的电路模块示意图。图4所示的开关式阻容降压装置100与图1的区别在于储能电路130、反馈电路140及开关电路150，故不再复述限流电路110及整流电路120。如图4所示，储能电路130包括第一储能单元131及第二储能单元132，分别用于接收整流电路120输出的直流电源并提供第一输出电压Voutl及第二输出电压Vout2。反馈电路140包括第一反馈单元141及第二反馈单元142，分别用于检测第一储能单元131及第二储能单元132的输出电压。开关电路 150包括第一开关单元151及第二开关单元152，分别用于根据第一反馈单元141及第二反馈单元142的反馈相应控制整流电路120与第一储能单元131及第二储能单元132的导通时间，从而相应调节第一储能单元131及第二储能单元132的输出电压。在图4所示的实施例中仅描述了储能电路130包括第一储能单元131及第二储能单元132的情况，以便于说明。本发明技术人员就当知悉在本发明其它实施方式中，储能电路130还包括三个或以上的储能单元，反馈电路140及开关电路150则分别相应包括同等数量的反馈单元及开关单元。图5是图4所示的开关式阻容降压装置100—种实施方式的具体电路示意图。在本实施方式中，第一储能单元131及第二储能单元132相互隔离，分别提供第一输出电压 Voutl及第二输出电压Vout2。其中，第一输出电压Voutl及第二输出电压Vout2可相同、 亦可不同。如图5所示的第一储能单元131及第二储能单元132、第一反馈单元141及第二反馈单元142、第一开关单元151及第二开关单元152的结构与图3所示的储能电路130、 反馈电路140及开关电路150相同，故不再复述。图6是图4所示的开关式阻容降压装置100另一种实施方式的具体电路示意图。 在本实施方式中，第一储能单元131及第二储能单元132相互级联，分别提供第一输出电压 Voutl及第二输出电压Vout2。其中，第一输出电压Voutl大于第二输出电压Vout2。图5 所示的开关式阻容降压装置100中第一储能单元131及第二储能单元132、第一反馈单元 141及第二反馈单元142、第二开关单元152的结构分别与与图3中的储能电路130、反馈电路140及开关电路150相同，故不再复述。在本实施方式中，第一反馈单元141用于检测第一储能单元131的输出电压并反馈检测结果至第一开关单元151。其中，第一反馈单元141 包括第二稳压二极管ZD2及第三电阻R3。第二稳压二极管ZD2的阳极用于接收第一储能单元131的输出电压Voutl，阴极经第三电阻R3反馈检测结果至第一开关单元151。第一开关单元151包括第一晶体管TR1、第二晶体管TR2及第四电阻R4。第二晶体管TR2根据第一反馈单元141反馈的检测结果使得第一晶体管TRl导通或截止，从而调节整流电路120 与第一储能单元131间连接的导通时间，从而调节第一储能单元131的输出电压Voutl。在本实施方式中，第二晶体管TR2的基极用于接收第一反馈单元141反馈的检测结果，发射极接地。第一晶体管TRl的基极经第四电阻R4与第二晶体管的集电极相连，发射极与第一储能单元131的一输入端相连，集电极与第一储能单元131的另一输入端相连。其中，第一晶体管TRl为NPN型，第二晶体管TR2为PNP型。图7是本发明提供的一种开关式阻容降压方法200的具体步骤图。如图7所示， 开关式阻容降压方法200用于调节阻容降压装置100的输出电压，包括以下步骤
步骤10 检测输出电压的变化。在本实施方式中，反馈电路140检测储能电路130的输出电压Vout。步骤20 比较输出电压Vout与设定电压值。在本实施方式中，反馈电路140中包括第二稳压二极管ZD2。其中，设定电压值等于第二稳压二极管ZD2的击穿电压。第二稳二极管ZD2用于比较输出电压Vout与设定电压值。步骤30 当输出电压Vout大于设定电压值时，断开整流电路120与储能电路130 间的连接，从而降低储能电路130的输出电压。在本发明实施方式中，当反馈电路140检测到储能电路130的输出电压Vout大于设定电压值时，开关电路150根据反馈电路140反馈的检测结果相应导通，相应断开整流电路120与储能电路130间的连接，从而降低储能电路130的输出电压Vout。步骤40 当输出电压Vout小于设定电压值时，导通整流电路120与储能电路130 间的连接，从而增加储能电路130的输出电压。在本发明实施方式中，当反馈电路140检测到储能电路130的输出电压Vout小于设定电压值时，开关电路150根据反馈电路140反馈的检测结果相应截止，相应导通整流电路120与储能电路130间的连接，从而增加储能电路130的输出电压Vout。综上所述，本发明所提供的开关式阻容降压装置及方法，利用开关电路根据反馈电路检测到的储能电路输出电压的变化，相应控制整流电路1与储能电路间连接的导通时间，从而根据负载情况调节输出电压，提高了电源利用效率。当开关电路导通时，储能电路中第一稳压二极管两端的电压仅0. 3伏，消耗功率极低，不仅降低稳压二极管待机时所消耗的功率从而满足新欧规中节能环保的要求，同时降低稳压二极管的温度避免造成过温隐患从而可选用小功率稳压管进一步提高负载能力。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种开关式阻容降压装置，包括限流电路、整流电路及储能电路，其特征在于，还包括反馈电路，用于检测所述储能电路的输出电压并反馈检测结果；及开关电路，用于根据所述反馈电路反馈的检测结果控制所述整流电路与所述储能电路间的导通时间，从而调节所述储能电路的输出电压。
2.根据权利要求1所述的开关式阻容降压装置，其特征在于，所述反馈电路包括 电阻；及第二稳压二极管，用于检测所述储能电路的输出电压，并将检测结果经所述电阻反馈至所述开关电路。
3.根据权利要求1所述的开关式阻容降压装置，其特征在于，所述开关电路包括晶体管，所述晶体管根据所述反馈电路反馈的检测结果相应导通及截止，控制所述整流电路与所述储能电路的导通时间从而调节所述储能电路的输出电压。
4.根据权利要求1所述的开关式阻容降压装置，其特征在于所述储能电路包括多个储能单元，分别输出多个输出电压；所述反馈电路包括多个反馈单元，所述多个反馈单元分别用于检测所述多个储能单元的输出电压并相应反馈检测结果；所述开关电路包括多个开关单元，所述多个开关单元分别根据所述多个反馈单元反馈的检测结果，相应控制所述整流电路与所述多个储能单元间的导通时间，从而调节所述多个储能单元的输出电压。
5.根据权利要求4所述的开关式阻容降压装置，其特征在于，所述储能电路中所述多个储能单元相互隔离。
6.根据权利要求4所述的开关式阻容降压装置，其特征在于，所述储能电路中所述多个储能单元相互级联。
7.根据权利要求4至6任意一项所述的开关式阻容降压装置，其特征在于，所述反馈模块包括电阻；及稳压二极管，用于检测所述储能单元的输出电压，并将检测结果经所述电阻反馈至所述开关单元。
8.根据权利要求4至6任意一项所述的开关式阻容降压装置，其特征在于，所述开关单元包括第一晶体管，所述第一晶体管根据所述反馈单元反馈的检测结果相应导通或截止， 控制所述整流电路与所述储能单元的导通时间从而调节所述储能模块的输出电压。
9.根据权利要求4至6任意一项所述的开关式阻容降压装置，其特征在于，所述开关单元包括第一晶体管及第二晶体管，所述第二晶体管根据所述反馈单元反馈的检测结果使得所述第一晶体管导通或载止，控制所述整流电路与所述储能单元的导通时间从而调节所述储能模块的输出电压。
10.一种开关式阻容降压方法，用于调节阻容降压装置的输出电压，其特征在于，包括以下步骤检测所述输出电压的变化；比较所述输出电压与设定电压值；当所述输出电压大于设定电压值时，断开所述整流电路与所述储能电路间的连接，从而降低所述储能电路的输出电压；及当所述输出电压小于设定电压值时，导通所述整流电路与所述储能电路间的连接，从而增加所述储能电路的输出电压。
全文摘要
本发明提供了一种开关式阻容降压装置，包括限流电路、整流电路、储能电路、反馈电路及开关电路。反馈电路用于检测所述储能电路的输出电压并反馈检测结果。开关电路用于根据所述反馈电路反馈的检测结果控制所述整流电路与所述储能电路间的导通时间，从而调节所述储能电路的输出电压。本发明提供的开关式阻容降压装置及方法，通过检测输出电压的变化，相应控制整流电路与储能电路间连接的导通时间，从而调节阻容降压装置的输出电压。本发明提供的开关式阻容降压装置及方法不仅可根据负载负载情况调节输出电压从而提高电源利用效率，且降低了稳压二极管待机时所消耗的功率满足新欧规中节能环保的要求。
文档编号H02M3/156GK102364853SQ20111032299
公开日2012年2月29日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者周述宇 申请人:深圳和而泰智能控制股份有限公司