专利名称：开关电源能效智能控制电路及方法
技术领域：
本发明涉及开关电源，具体涉及开关电源能效智能控制电路及方法。
背景技术：
能效标准(比如ErP)的推行，对开关电源的设计提出了新的要求。ErP要求开关电源在未为用电设备放电的情况下，经过一定时间，能自动进入待机状态，且要求此时的功耗小于一定标准(比如0. 5W)。为了符合这ー要求，最通常的方法是使用符合绿色标准的开关电源电路，所谓绿色标准的开关电源电路，一般具有以下特性1、高效率和低待机功耗； 2、采用高转换效率的PFC (功率因数校正)电路，降低能源损耗；3、具备完善的EMI电路，拥有良好的防辐射能力。并且一般降低待机功耗的方法是通过在原有的开关电源电路中增设处理器，由处理器实时检测用电设备情况进行，其结构复杂，而且用电设备连接上但未エ作，处理器可能也会控制开关电源电路工作，并且该处理器始終处于工作状态，本身需要消耗一定的电能，而且其价格相对于普通电子元器件高，散热性能较差，同时需要编译控制程序，延长了开发周期。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一提供采用音频信号通过对能效控制电路进行控制实现降低待机功耗的开关电源能效智能控制电路。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
开关电源能效智能控制电路，其包括
一开关电源电路，所述开关电源电路具有一 PWM控制器；
一用于控制所述PWM控制器工作与否的能效控制电路，所述能效控制电路的输出端与PWM控制器的电源端相连；
一用于改变能效控制电路工作方式的音频信号，所述音频信号连接至音效控制电路的输入端；
其中，所述能效控制电路包括控制电压端V0、为所述控制电压端VO充电的供电电路、为所述控制电压端VO的电压进行放电的复位电路、以及控制PWM控制器工作的控制电路；所述控制电路和复位电路均与音频信号相连，控制电路并与控制电压端VO相连。作为改进，为了节省了成本、加快研发周期，所述控制电路包括PNP三极管Q101、NPN三极管Q102、NPN三极管Q103、光电耦合器IC9、NPN三极管Q8、NPN三极管Q7、电容C105、电容C43，所述PNP三极管QlOl的基极与音频信号连接，其基极并通过ー电阻RlOl与控制电压端VO相连，其发射极通过ー电阻R102与控制电压端VO相连，其集电极通过电容C105连接至NPN三极管Q102的基板，NPN三极管Q102的发射极接地，NPN三极管Q102的集电极通过ー电阻R103和电阻R104接至电压控制端V0，NPN三极管Q103的基极连接至电阻R103和电阻R104之间，NPN三极管Q103的集电极连接于能效控制电路外接的ー电源Vl上，NPN三极管Q103的发射极连接于光电耦合器IC9的正极输入端，光电耦合器IC9的发射极输出端与NPN三极管Q8的基极相连，光电耦合器IC9的集电极输入端与NPN三极管Q8的集电极、NPN三极管Q7的基极分别相连，NPN三极管Q8的发射极接地，NPN三极管Q7的发射极连接于PWM控制器的电源端，NPN三极管Q7的集电极通过电阻R52和电阻R65与开关电源电路的外接电源相连，电容C43的一端接地，另一端连接于NPN三极管Q7的发射极与PWM控制器的电源端之间。优选地，所述供电电路包括交流输入端AC1、交流输入端AC2、电容C107，所述交流输入端ACl通过ー第一整流电路连接至控制电压端V0，所述交流输入端AC2通过ー第二整流电路连接至控制电压端W,电容C107的一端接地，另一端与控制电压端VO相连。优选地，所述第一整流电路为倍压整流电路，其包括电容C58、ニ极管D102、ニ极管D101，其中二极管DlOl的正极通过电容C58连于交流输入端ACl上，其负极与控制电压端VO相连，ニ极管D102的正极接地，ニ极管D102的负极与ニ极管D101的正极相连。所述第ニ整流电路为倍压整流电路，其包括电容C59、ニ极管D105、ニ极管D104，其中二极管D104 的正极通过电容C59连于交流输入端AC2上，其负极与控制电压端VO相连，ニ极管D105的正极接地，ニ极管D105的负极与ニ极管D104的正极相连。倍压整流电路可以输出高电压、低电流的直流电压，满足为控制电路提供电压的需要。优选地，所述复位电路包括NPN三极管Q105、PNP三极管Q104、电容Cl 13，所述NPN三极管Q105的集电极通过ー电阻Rl 16连接至控制电压端V0，其发射极接地，其基极通过电容C113与PNP三极管Q104的集电极相连，PNP三极管Q104的发射极通过ー电阻R115与能效控制电路外接的一电源Vl相连，其基极连接至音频信号，该基极并通过ー电阻Rl 14与电源Vl相连。优选地，能效控制电路进一歩包括用于控制控制电压端VO阈值的限压电路，所述限压电路包括稳压管D108和稳压管D107，所述稳压管D108的负极与控制电压端VO相连，其正极与稳压管D107的负极相连，稳压管D107的正极接地。作为ー种实施方式，将该开关电源能效智能控制电路应用于音频功率放大器中，所述开关电源能效智能控制电路进一歩包括一由开关电源电路供电的音频功率放大器，所述音频功率放大器的电源输入端连接于开关电源电路的输出端，音频功率放大器的音源输入端与音频信号相连。本发明的目的之ニ在于提供采用音频信号通过对能效控制电路进行控制实现降低待机功耗的开关电源能效智能控制方法。开关电源能效智能控制方法，其特征在于，其包括
(I)当无音频信号输入时，复位电路中NPN三极管Q105截止，停止对控制电压端VO进行放电，控制电压端W的电压通过交流输入端ACl、交流输入端AC2，经由第一整流电路和第二整流电路慢慢上升，此时NPN三极管Q102也处于截止状态，当控制电压端VO处电压上升到一定阀值，NPN三极管Q103导通，从而使光电耦合器IC9的ニ极管有电流通过，致使NPN三极管Q8导通，NPN三极管Q7截止，PWM控制器的电源端被切断，当电容C43上的电压下降到PWM控制器的欠压电压后，PWM控制器停止工作，开关电源电路处于待机状态，停止对外供电；(2)当开关电源电路处于待机状态时，若有音频信号输入，音频信号经过PNP三极管QlOl放大，导通NPN三极管Q102，进而使NPN三极管Q103截止，光电耦合器IC9的ニ极管没有电流通过，NPN三极管Q8截止，NPN三极管Q7导通，PWM控制器的电源端得到供电，开关电源电路被唤醒，同时音频信号经过PNP三极管Q104放大，导通NPN三极管Q105，控制电压端VO处的电压通过NPN三极管Q105放电；
(3)开关电源电路被唤醒后，当有音频信号持续输入吋，电容C43上的电压通过电阻R52、电阻R65、NPN三极管Q7上升，达到PWM控制器的启动电压，开关电源电路正常运行，对外供电，同时音频信号经过PNP三极管Q104放大，导通NPN三极管Q105，控制电压端VO处的电压通过NPN三极管Q105放电。作为改进，所述控制电压端VO的上升速度由电容C107的容量决定，其电压阈值由限压电路決定。 本发明所阐述的开关电源能效智能控制电路及方法，与现有技术相比，其有益效果在于
1、采用音频信号对开关电源电路的PWM控制器的工作与否进行控制，減少开关电源电路的待机功耗，并且操作简单，使用方便；
2、能效控制电路摒弃采用处理器，而通过纯电子元器件实现，节约成本，降低研发周期的同时，其自身不会增加电能消耗，进ー步降低了待机功耗；
3、不需要对开关电源电路本身做任何改进，只需将能效控制电路连接即可，节省了改造成本，并且通用性強。
附图I为本发明开关电源能效智能控制电路的电路原理 附图2为本发明中能效控制电路的结构框 附图3为本发明在音频功率放大器中应用的结构框图。
具体实施例方式下面，结合附图以及具体实施方式
，对本发明的开关电源能效智能控制电路及方法做进ー步描述，以便于更清楚的理解本发明所要求保护的技术思想。如图I和图2所示，开关电源能效智能控制电路，其包括一开关电源电路1，该开关电源电路I具有一 PWM控制器11 ;一用于控制所述PWM控制器11工作与否的能效控制电路2，能效控制电路2的输出端与PWM控制器11的电源端相连；一用于改变能效控制电路2工作方式的音频信号3，音频信号3连接至音效控制电路2的输入端；
其中，所述能效控制电路2包括控制电压端VO、为控制电压端VO充电的供电电路21、为控制电压端VO的电压进行放电的复位电路23、以及控制PWM控制器11工作的控制电路22 ;控制电路22和复位电路23均与音频信号3相连，控制电路22并与控制电压端VO相连。为了节省了成本、加快研发周期，能效控制电路2采用纯电子元器件实现，具体地，控制电路22包括PNP三极管QlOl、NPN三极管Q102 ,NPN三极管Q103、光电耦合器IC9、NPN三极管Q8、NPN三极管Q7、电容C105、电容C43，其中PNP三极管QlOl起对音频信号3放大的作用，NPN三极管Q102 ,NPN三极管Q103、NPN三极管Q8、NPN三极管Q7均起到开关的作用，电容C105阻止直流通过，而使PNP三极管QlOl放大后的音频信号3通过，电容C43采用大容量电解电容，起储能的作用。PNP三极管QlOl的基极与音频信号3连接，其基极并通过ー电阻RlOl与控制电压端VO相连，其发射极通过ー电阻R102与控制电压端VO相连，其集电极通过电容C105连接至NPN三极管Q102的基板，NPN三极管Q102的发射极接地，NPN三极管Q102的集电极通过ー电阻R103和电阻R104接至电压控制端V0，NPN三极管Q103的基极连接至电阻R103和电阻R104之间，NPN三极管Q103的集电极连接于能效控制电路外接的ー电源Vl上，NPN三极管Q103的发射极连接于光电耦合器IC9的正极输入端，光电耦合器IC9的发射极输出端与NPN三极管Q8的基极相连，光电耦合器IC9的集电极输入端与NPN三极管Q8的集电极、NPN三极管Q7的基极分别相连，NPN三极管Q8的发射极接地，NPN三极管Q7的发射极连接于PWM控制器的电源端，NPN三极管Q7的集电极通过电阻R52和电阻R65与开关电源电路的外接电源相连，电容C43的一端接地，另一端连接于NPN三极管Q7的发射极与PWM控制器11的电源端之间。PWM控制器11可采用CR6848，光电耦合器IC9可采用EL817。 供电电路21包括交流输入端ACl、交流输入端AC2、电容C107，所述交流输入端ACl通过ー第一整流电路连接至控制电压端V0，所述交流输入端AC2通过ー第二整流电路连接至控制电压端V0，电容C107的一端接地，另一端与控制电压端VO相连。第一整流电路为倍压整流电路，其包括电容C58、ニ极管D102、ニ极管D101，其中二极管DlOl的正极通过电容C58连于交流输入端ACl上，其负极与控制电压端VO相连，ニ极管D102的正极接地，ニ极管D102的负极与ニ极管DlOl的正极相连。所述第二整流电路为倍压整流电路，其包括电容C59、ニ极管D105、ニ极管D104，其中二极管D104的正极通过电容C59连于交流输入端AC2上，其负极与控制电压端VO相连，ニ极管D105的正极接地，ニ极管D105的负极与ニ极管D104的正极相连。倍压整流电路可以输出高电压、低电流的直流电压，满足为控制电路提供电压的需要，交流输入端ACl、交流输入端AC2来自开关电源电路I外界的交流电经过共模电感滤波后的输出，采用这种方式可保证能效控制电路2与开关电源电路I同歩。复位电路23包括NPN三极管Q105、PNP三极管Q104、电容Cl 13，所述NPN三极管Q105的集电极通过ー电阻Rl 16连接至控制电压端V0，其发射极接地，其基极通过电容Cl 13与PNP三极管Q104的集电极相连，PNP三极管Q104的发射极通过ー电阻Rl 15与能效控制电路2外接的ー电源Vl相连，其基极连接至音频信号，该基极并通过ー电阻Rl 14与电源Vl相连。能效控制电路2还包括用于控制控制电压端VO阈值的限压电路，所述限压电路包括稳压管D108和稳压管D107，所述稳压管D108的负极与控制电压端VO相连，其正极与稳压管D107的负极相连，稳压管D107的正极接地，光电耦合器IC9负极输入端连接于稳压管D108和稳压管D107之间。该上述电路的实现开关电源能效智能控制的方法是
(I)当无音频信号3输入时，复位电路23中NPN三极管Q105截止，停止对控制电压端VO进行放电，控制电压端VO的电压通过交流输入端ACl、交流输入端AC2，经由第一整流电路和第二整流电路慢慢上升(上升速度由电容C107的容量決定)，此时NPN三极管Q102也处于截止状态，当控制电压端VO处电压上升到一定阀值(由限压电路決定)，NPN三极管Q103导通，从而使光电耦合器IC9的ニ极管有电流通过，致使NPN三极管Q8导通，NPN三极管Q7截止，PWM控制器11的电源端被切断，当电容C43上的电压下降到PWM控制器的欠压电压后，PWM控制器11停止工作，开关电源电路I处于待机状态，停止对外供电；
(2)当开关电源电路I处于待机状态时，若有音频信号3输入，音频信号3经过PNP三极管QlOl放大，导通NPN三极管Q102，进而使NPN三极管Q103截止，光电耦合器IC9的ニ极管没有电流通过，NPN三极管Q8截止，NPN三极管Q7导通，PWM控制器的电源端得到供电，开关电源电路被唤醒，同时音频信号3经过PNP三极管Q104放大，导通NPN三极管Q105，控制电压端VO处的电压通过NPN三极管Q105放电，使电路处于初始状态；
(3)开关电源电路被唤醒后，当有音频信号持续输入时，电容C43上的电压通过电阻R52、电阻R65、NPN三极管Q7上升，达到PWM控制器的启动电压，开关电源电路正常运行，对外供电，同时音频信号经过PNP三极管Q104放大，导通NPN三极管Q105，控制电压端VO处的电压通过NPN三极管Q105放电，使电路处于初始状态。以上3种开关电源电路的工作方式(待机、被唤醒、正常工作)依次构成循环。 如图3所示，为本发明控制电路应用于音频功率放大器的一种实施方式，音频功率放大器4的电源输入端连接于开关电源电路I的输出端，音频功率放大器的4音源输入端与音频信号3相连，当无音频信号3输入吋，能效控制电路2控制开关电源电路I处于待机状态，开关电源电路I停止对音频功率放大器4进行供电，起到降低开关电源电路待机功耗的作用，当有音频信号输入吋，能效控制电路2唤醒开关电源电路I并使其在经过一定的时间后正常工作(该一定的时间具体由电容C43的容量決定)，开关电源电路I为音频功率放大器4供电，同吋，该音频信号3与音频功率放大器4的音源输入端相连，可通过音频功率放大器4播放该音频信号3。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.开关电源能效智能控制电路，其特征在于，其包括 一开关电源电路，所述开关电源电路具有一 PWM控制器； 一用于控制所述PWM控制器工作与否的能效控制电路，所述能效控制电路的输出端与PWM控制器的电源端相连； 一用于改变能效控制电路工作方式的音频信号，所述音频信号连接至音效控制电路的输入端； 其中，所述能效控制电路包括控制电压端V0、为所述控制电压端VO充电的供电电路、为所述控制电压端VO的电压进行放电的复位电路、以及控制PWM控制器工作的控制电路；所述控制电路和复位电路均与音频信号相连，控制电路并与控制电压端VO相连。
2.根据权利要求I所述的开关电源能效智能控制电路，其特征在于，所述控制电路包括PNP三极管QlOl、NPN三极管Q102、NPN三极管Q103、光电耦合器IC9、NPN三极管Q8、NPN三极管Q7、电容C105、电容C43，所述PNP三极管QlOl的基极与音频信号连接，其基极并通过ー电阻RlOl与控制电压端VO相连，其发射极通过ー电阻R102与控制电压端VO相连，其集电极通过电容C105连接至NPN三极管Q102的基板，NPN三极管Q102的发射极接地，NPN三极管Q102的集电极通过ー电阻R103和电阻R104接至电压控制端W，NPN三极管Q103的基极连接至电阻R103和电阻R104之间，NPN三极管Q103的集电极连接于能效控制电路外接的ー电源Vl上，NPN三极管Q103的发射极连接于光电耦合器IC9的正极输入端，光电耦合器IC9的发射极输出端与NPN三极管Q8的基极相连，光电耦合器IC9的集电极输入端与NPN三极管Q8的集电极、NPN三极管Q7的基极分别相连，NPN三极管Q8的发射极接地，NPN三极管Q7的发射极连接于PWM控制器的电源端，NPN三极管Q7的集电极通过电阻R52和电阻R65与开关电源电路的外接电源相连，电容C43的一端接地，另一端连接于NPN三极管Q7的发射极与PWM控制器的电源端之间。
3.根据权利要求I或2所述的开关电源能效智能控制电路，其特征在于，所述供电电路包括交流输入端ACl、交流输入端AC2、电容C107，所述交流输入端ACl通过ー第一整流电路连接至控制电压端V0，所述交流输入端AC2通过ー第二整流电路连接至控制电压端V0，电容C107的一端接地，另一端与控制电压端VO相连。
4.根据权利要求3所述的开关电源能效智能控制电路，其特征在于，所述第一整流电路为倍压整流电路，其包括电容C58、ニ极管D102、ニ极管D101，其中二极管DlOl的正极通过电容C58连于交流输入端ACl上，其负极与控制电压端VO相连，ニ极管D102的正极接地，ニ极管D102的负极与ニ极管DlOl的正极相连。
5.根据权利要求3所述的开关电源能效智能控制电路，其特征在于，所述第二整流电路为倍压整流电路，其包括电容C59、ニ极管D105、ニ极管D104，其中二极管D104的正极通过电容C59连于交流输入端AC2上，其负极与控制电压端VO相连，ニ极管D105的正极接地，ニ极管D105的负极与ニ极管D104的正极相连。
6.根据权利要求3所述的开关电源能效智能控制电路，其特征在于，所述复位电路包括NPN三极管Q105、PNP三极管Q104、电容Cl 13，所述NPN三极管Q105的集电极通过ー电阻R116连接至控制电压端V0，其发射极接地，其基极通过电容C113与PNP三极管Q104的集电极相连，PNP三极管Q104的发射极通过ー电阻R115与能效控制电路外接的ー电源Vl相连，其基极连接至音频信号，该基极并通过ー电阻R114与电源Vl相连。
7.根据权利要求3所述的开关电源能效智能控制电路，其特征在于，能效控制电路进一歩包括用于控制控制电压端VO阈值的限压电路，所述限压电路包括稳压管D108和稳压管D107，所述稳压管D108的负极与控制电压端VO相连，其正极与稳压管D107的负极相连，稳压管D107的正极接地。
8.根据权利要求I所述的开关电源能效智能控制电路，其特征在于，所述开关电源能效智能控制电路进一歩包括一由开关电源电路供电的音频功率放大器，所述音频功率放大器的电源输入端连接于开关电源电路的输出端，音频功率放大器的音源输入端与音频信号相连。
9.开关电源能效智能控制方法，其特征在于，其包括 当无音频信号输入吋，复位电路中NPN三极管Q105截止，停止对控制电压端VO进行放电，控制电压端VO的电压通过交流输入端AC1、交流输入端AC2，经由第一整流电路和第二整流电路慢慢上升，此时NPN三极管Q102也处于截止状态，当控制电压端VO处电压上升到一定阀值，NPN三极管Q103导通，从而使光电耦合器IC9的ニ极管有电流通过，致使NPN三极管Q8导通，NPN三极管Q7截止，PWM控制器的电源端被切断，当电容C43上的电压下降到PWM控制器的欠压电压后，PWM控制器停止工作，开关电源电路处于待机状态，停止对外供电； 当开关电源电路处于待机状态时，若有音频信号输入，音频信号经过PNP三极管QlOl放大，导通NPN三极管Q102，进而使NPN三极管Q103截止，光电耦合器IC9的ニ极管没有电流通过，NPN三极管Q8截止，NPN三极管Q7导通，PWM控制器的电源端得到供电，开关电源电路被唤醒，同时音频信号经过PNP三极管Q104放大，导通NPN三极管Q105，控制电压端VO处的电压通过NPN三极管Q105放电； 开关电源电路被唤醒后，当有音频信号持续输入吋，电容C43上的电压通过电阻R52、电阻R65、NPN三极管Q7上升，达到PWM控制器的启动电压，开关电源电路正常运行，对外供电，同时音频信号经过PNP三极管Q104放大，导通NPN三极管Q105，控制电压端VO处的电压通过NPN三极管Q105放电。
10.根据权利要求9所述的开关电源能效智能控制方法，其特征在于，所述控制电压端VO的上升速度由电容C107的容量决定，其电压阈值由限压电路決定。
全文摘要
本发明涉及开关电源能效智能控制电路及方法，该控制电路包括具有一PWM控制器的开关电源电路、能效控制电路和音频信号，其中，能效控制电路包括控制电压端V0、为所述控制电压端V0充电的供电电路、为所述控制电压端V0的电压进行放电的复位电路、以及控制PWM控制器工作的控制电路；所述控制电路和复位电路均与音频信号相连，该控制方法包括控制开关电源电路处于待机状态、被唤醒以及正常工作状态。本发明不需要对开关电源电路本身做任何改进，节省了改造成本，并且通用性强，采用音频信号控制开关电源的工作状态，减少开关电源电路的待机功耗，采用纯电子元器件的能效控制电路可以进一步降低电路的待机功耗。
文档编号H02M3/335GK102780401SQ20121025970
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者刘晓刚 申请人:深圳市茂宏电气有限公司