一种AC-DC隔离电源芯片、及其应用电路及充电电路的制作方法

一种ac
‑
dc隔离电源芯片、及其应用电路及充电电路
技术领域
1.本发明涉及电源芯片领域，特别涉及一种ac
‑
dc隔离电源芯片、及其应用电路及充电电路。


背景技术：

2.现有的隔离式开关电源芯片中，一般把高压交流电通过二极管或者桥堆进行半波或者全波整流，通过高压电容进行滤波，再输入至芯片通过变压器反馈绕组整流滤波供电，最后产生pwm控制高压管进行开关调制，再通过反馈电阻调节输出及吸收高压功率管的尖峰脉冲。但是上述的方法原边器件多，电路复杂。
3.因此现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种ac
‑
dc隔离电源芯片、及其应用电路及充电电路，通过将原边器件集成在同一个芯片中，仅通过芯片与变压器实现变压器原边供电及驱动，减少了变压器原边器件，精简了电路结构。
5.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
6.本发明提供一种ac
‑
dc隔离电源芯片，用于与变压器连接，包括芯片本体，所述芯片本体，所述芯片本体中设置有：
7.用于接入高压交流电整流成高压直流电的整流电路；
8.用于将所述高压直流电转换为低压直流电，并生成芯片内部供电电压的高压取电电路；
9.用于驱动变压器工作的输出驱动电路；
10.用于输出驱动控制信号至所述驱动电路的逻辑处理电路；
11.所述整流电路与交流电源、变压器及高压取电电路连接，所述高压取电电路还与逻辑处理电路及驱动电路连接，所述逻辑处理电路还与所述驱动电路连接，所述驱动电路还与所述变压器连接。
12.所述ac
‑
dc隔离电源芯片还包括：
13.用于对变压器进行信号采样产生采样电压的反馈电路；
14.用于接收所述采样电压进行放大的误差放大电路；
15.所述反馈电路与所述变压器及所述误差放大电路连接，所述误差放大电路还与所述逻辑处理电路连接。
16.所述ac
‑
dc隔离电源芯片还包括：
17.分别与所述输出驱动电路及所述逻辑处理电路连接，用于对芯片进行过流保护的过流保护电路；
18.ac
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dc与所述逻辑处理电路连接，用于对芯片进行过温保护的过温保护电路。
19.所述ac
‑
dc隔离电源芯片还包括：
20.与所述逻辑处理电路连接，用于为所述逻辑处理电路提供低频振荡的振荡电路。
21.所述芯片本体上设置有五或六个引脚，分别为：第一引脚、第二引脚(预留)、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；
22.所述第一引脚与所述反馈电路连接，用于对进行信号采样；
23.所述第二引脚为预留引脚；
24.所述第三引脚与所述输出驱动电路连接，用于驱动外部器件；
25.所述第四引脚与所述整流电路输出端连接，用于输出高压直流电；
26.所述第五引脚与所述整流电路输入端连接，用于接入高压交流电；
27.所述第六引脚为芯片接地引脚。
28.所述高压取电电路包括：
29.用于将高压直流电转换为低压直流电的电压转换电路；
30.用于接入所述低压直流电的可控高压mos电路；
31.用于对所述低压直流电进行电压采样的电压采样电路；
32.用于将所述低压直流电转换为芯片内部供电电压的电压调节电路；
33.用于进行反馈调节的运算放大器；
34.所述电压转换电路的输入端与所述整流电路的输出端连接，所述电压转换电路的输出端与所述可控高压mos电路的输入端连接，所述可控高压mos电路的输出端与所述电压采样电路及所述电压调节电路连接，所述电压采样电路还与所述运算放大器的反向输入端连接，所述电压调节电路还与所述运算放大器的正相输入端连接，所述运算放大器的输出端与所述可控高压mos电路的控制端连接。
35.所述电压转换电路包括高压jfet管，所述可控高压mos电路包括第一晶体管；由所述高压jfet管将所述高压直流电转换为低压直流电并传至所述第一晶体管，再由所述第一晶体管接入所述低压直流电，并为后级电路提供输入保护。
36.一种ac
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dc隔离电源芯片的应用电路，包括用于进行电压转换的变压器，用于对变压器输出电压进行整流滤波的输出电路，以及如上文所述的ac
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dc隔离电源芯片；
37.所述变压器的原边主绕组的第一端与所述第四引脚连接，所述变压器的原边主绕组的第二端与所述第三引脚连接，所述变压器的反馈绕组的第一端与所述第一引脚连接，所述变压器的反馈绕组的第二端接地，所述变压器的副边绕组的第一端和第二端均与所述输出电路连接。
38.所述输出电路包括第一二极管、第一电阻和第一电容，所述第一二极管的输入端与所述变压器的副边绕组的第一端连接，所述第一二极管的输出端与所述第一电容的一端及所述第一电阻的一端连接并为输出端器件供电，所述变压器的副边绕组的第二端与所述第一电容的另一端及第一电阻的另一端连接并接地。
39.一种充电电路，包括：
40.用于为电池充电的充电芯片；
41.用于指示充电状态的第一指示灯和第二指示灯；
42.以及上文所述的ac
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dc隔离电源芯片的应用电路；
43.所述充电芯片的电源输入端与所述变压器的副边绕组的第一端及输出电路连接，所述充电芯片的充电正极端与所述电池的电源正极连接，所述充电芯片的充电负极端与所
述电池的电源负极连接，所述充电芯片的第一指示端和第二指示端分别与所述第一指示灯和所述第二指示灯连接。
44.相较于现有技术，本发明提供的ac
‑
dc隔离电源芯片，用于与变压器连接，包括芯片本体，所述芯片本体，所述芯片本体中设置有：用于接入高压交流电整流成高压直流电的整流电路；用于将所述高压直流电转换为低压直流电，并生成芯片内部供电电压的高压取电电路；用于驱动变压器工作的输出驱动电路；用于输出驱动控制信号至所述驱动电路的逻辑处理电路；所述整流电路与交流电源、变压器及高压取电电路连接，所述高压取电电路还与逻辑处理电路及驱动电路连接，所述逻辑处理电路还与所述驱动电路连接，所述驱动电路还与所述变压器连接。本发明通过将原边器件集成在同一个芯片中，仅通过芯片与变压器实现变压器原边供电及驱动，减少了变压器原边器件，精简了电路结构。
附图说明
45.图1为本发明提供的ac
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dc隔离电源芯片的结构框图；
46.图2为本发明提供的高压取电电路的电路示意图；
47.图3为本发明提供的为本发明提供的ac
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dc隔离电源芯片的引脚图；
48.图4为本发明提供的ac
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dc隔离电源芯片的应用电路的电路图；
49.图5为本发明提供的充电电路的电路图。
具体实施方式
50.本发明提供一种ac
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dc隔离电源芯片、及其应用电路及充电电路，通过将原边器件集成在同一个芯片中，仅通过芯片与变压器实现变压器原边供电及驱动，减少了变压器原边器件，精简了电路结构。
51.本发明的具体实施方式是为了便于对本发明的技术构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果做更为详细的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的解释说明并不构成对本发明的保护范围的限定。此外，下文所述的实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。
52.为了方便理解本申请实施例，首先在此介绍本申请实施例涉及到的相关要素。
53.请参阅图1，本发明提供一种ac
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dc隔离电源芯片u1，用于与变压器t1a连接，包括芯片本体10，所述芯片本体10，所述芯片本体10中设置有：用于接入高压交流电整流成高压直流电的整流电路100；用于将所述高压直流电转换为低压直流电，并生成芯片内部供电电压的高压取电电路200；用于驱动变压器t1a工作的输出驱动电路400；用于输出驱动控制信号至所述驱动电路的逻辑处理电路300；所述整流电路100与交流电源、变压器t1a及高压取电电路200连接，所述高压取电电路200还与逻辑处理电路300及驱动电路连接，所述逻辑处理电路300还与所述驱动电路连接，所述驱动电路还与所述变压器t1a连接。
54.具体实施时，本实施例中的ac
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dc隔离电源芯片u1可以接入市电或者其他的高压交流电，所述整流电路100的输入端与高压交流电源的火线连接，以接入高压交流电，然后将所述高压交流电整流成高压直流电输出至所述高压取电电路200及芯片外部的变压器t1a中。所述高压去点电路将所述高压直流电转换为低压直流电，再将所述低压交流电转换为芯片内部供电电压vdd，为芯片内部的各个器件供电；例如，所述输出驱动电路400及所述
逻辑处理电路300均需所述芯片内部供电电压进行供电。当所述逻辑电路上电后，输出驱动控制信号至所述输出驱动电路400，所述驱动控制电路接收到驱动控制信号后输出驱动信号驱动所述变压器t1a工作，由所述变压器t1a将所述高压直流电转换为相应的外部供电电压，外部的器件进行供电。本实施例，通过将原边器件集成在同一个芯片中，仅通过芯片与变压器t1a实现变压器t1a原边供电，在实现开关电源功能的同时，减少了变压器t1a原边器件，精简了电路结构。
55.具体的，请继续参阅图1，所述ac
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dc隔离电源芯片u1还包括：用于对变压器t1a进行信号采样产生采样电压的反馈电路500；用于接收所述采样电压进行放大的误差放大电路600；所述反馈电路500与所述变压器t1a及所述误差放大电路600连接，所述误差放大电路600还与所述逻辑处理电路300连接。
56.具体实施时，本实施例中，在具有反馈绕组的变压器t1a中，所述反馈电路500与所述变压器t1a的反馈绕组连接，对所述反馈绕组进行信号采样，再将得到的采样电压输出至所述误差放大器进行放大得到反馈信号，最后输出到所述逻辑处理电路300中，由所述逻辑处理电路300根据反馈信号输出相应的驱动控制信号，控制所述输出驱动电路400的通断，以控制变压器t1a的工作状态(开或关)，实现反馈调节功能。
57.具体的，请继续参阅图1，所述ac
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dc隔离电源芯片u1还包括：用于对芯片进行过流保护的过流保护电路700；所述过流保护电路700分别与所述输出驱动电路400及所述逻辑处理电路300连接。
58.具体实施时，本实施例中，所述过流保护电路700连接在所述逻辑处理电路300及所述输出驱动电路400之间，对输出驱动电路400的电流进行采样分析；当所述输出驱动电路400的电流大于设定值时，输出一个过流反馈信号至所述逻辑处理电路300，所述逻辑处理电路300输出驱动控制信号将所述输出驱动电路400的驱动开关关闭，使得变压器t1a停止工作，起到过流保护的作用。
59.具体的，请继续参阅图1，所述ac
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dc隔离电源芯片u1还包括：与所述逻辑处理电路300连接，用于对芯片进行过温保护的过温保护电路800。
60.具体实施时，本实施例中，由所述过温保护电路800检测芯片温度，内部设置有温度分析电路，当所述ac
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dc隔离电源芯片u1内的温度高于预设值时，输出一个过温反馈信号至所述逻辑处理电路300，所述逻辑处理电路300接收到所述过温反馈信号后，输出驱动控制信号将所述输出驱动电路400的驱动开关关闭，使得变压器t1a停止工作，起到过温保护的作用。
61.具体的，请继续参阅图1，所述ac
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dc隔离电源芯片u1还包括：与所述逻辑处理电路300连接，用于为所述逻辑处理电路300提供低频振荡的振荡电路900。本实施例中，由所述振荡电路900为rc振荡电路900，为所述逻辑处理电路300提供低频振荡，以使得所述逻辑处理电路300正常工作。
62.具体的，请一并参阅图2，所述高压取电电路200包括：用于将高压直流电转换为低压直流电的电压转换电路204；用于接入所述低压直流电的可控高压mos电路205；用于对所述低压直流电进行电压采样的电压采样电路201；用于将所述低压直流电转换为芯片内部供电电压的电压调节电路202；用于进行反馈调节的运算放大器203；所述电压转换电路204的输入端与所述整流电路100的输出端连接，所述电压转换电路204的输出端与所述可控高
压mos电路205的输入端连接，所述可控高压mos电路205的输出端与所述电压采样电路201及所述电压调节电路202连接，所述电压采样电路201还与所述运算放大器203的反向输入端连接，所述电压调节电路202还与所述运算放大器203的正相输入端连接，所述运算放大器203的输出端与所述可控高压mos电路205的控制端连接。
63.具体实施时，本实施例中，所述电压转换电路接入所述整流电路整流后得到的高压直流电，并将所述高压直流电转换为低压直流电，再输出至所述可控高压mos电路。所述可控高压mos电路接收所述低压直流电，并输出至所述电压采样电路和电压调节电路，最终由所述电压调节电路得到芯片内部供电电压(vdd)为芯片内部各个电路进行供电，同时将所述芯片内部供电电压作为所述运算放大器的反馈信号，实现反馈调节。
64.具体的，所述电压转换电路包括高压jfet管q2，所述可控高压mos电路包括第一晶体管q1；由所述高压jfet管q2将所述高压直流电转换为低压直流电并传至所述第一晶体管，再由所述第一晶体管接入所述低压直流电，并为后级电路提供输入保护。
65.具体实施时，本实施例中，由所述高压jfet管q2(高压结型场效应管)的源极接入所述高压直流电，通过结型场效应管的特性，从所述高压jfet管q2输出低压直流电至所述第一晶体管q1的漏极。所述第一晶体管q1为耗尽型mos场效应管，由于耗尽型mos管为常闭型器件，栅极未加电压时为导通状态；因此，从所述第一晶体管q1的漏极接入所述高压直流电，能直接传输到源极；再经过所述电压采样电路201采样及电压调节电路202的调节后，分别输出至所述运算放大器203，由所述运算放大器203与所述第一晶体管q1的栅极形成反馈环路，对所述第一晶体管q1的源极电流进行调整，待稳定反馈调节稳定后，得到所需的低压直流电，再通过所述电压调节电路得到芯片内部供电电压，并将所述芯片内部供电电压作为运算放大器203的反馈基准电压。根据本实施例中的反馈环路调节，即使所述第一晶体管q1输出的接入的电压极低，源极仍有足够的供电能力，因此所述ac
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dc隔离电源芯片u1能够在极低的电压到高电压均能正常工作，从而使得高压滤波电容得以取消，精简了结构，降低了成本，同时提高了性能。
66.具体的，请一并参阅图3，所述芯片本体10上设置有五或六个引脚，；当引脚个数为六个时，分别为：第一引脚fb、第二引脚nc(备用)、第三引脚d、第四引脚dc、第五引脚ac和第六引脚gnd；；当所述引脚个数为五个时，分别为第一引脚fb、第三引脚d、第四引脚dc、第五引脚ac和第六引脚gnd；所述第一引脚fb与所述反馈电路500连接，用于对进行信号采样；所述第二引脚nc为预留引脚；所述第三引脚d与所述输出驱动电路400连接，用于驱动外部器件；所述第四引脚dc与所述整流电路100输出端连接，用于输出高压直流电；所述第五引脚ac与所述整流电路100输入端连接，用于接入高压交流电；所述第六引脚gnd为芯片接地引脚。
67.具体实施时，本实施例中，所述第一引脚fb为反馈引脚，所述第二引脚nc为预留引脚，所述第三引脚d为驱动引脚，所述第四引脚dc为直流输出引脚，所述第五引脚ac为交流接入引脚，所述第六引脚gnd为芯片接地脚。在芯片使用时，通过所述第五引脚ac接入高压交流电，经过内部的整流电路100转换后，从所述第四引脚dc输出高压直流电；同时，芯片内部的高压取电电路200接收也获取所述高压直流电作为输入，将所述高压直流电转换为低压直流电后再生成芯片内部供电电压为芯片内的其他电路供电；由所述逻辑处理电路300上电后输出驱动控制信号至所述输出驱动电路400，使得所述驱动电路开启，控制所述变压
器t1a工作；再由所述第一引脚fb连接变压器t1a的反馈绕组，获取反馈信号，在由所述逻辑处理电路300根据所述反馈信号控制所述输出驱动电路400的开关，以实现可控高压mos电路功能。
68.基于上述的ac
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dc隔离电源芯片u1，请参阅图4，本发明还提供一种ac
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dc隔离电源芯片u1的应用电路，包括用于进行电压转换的变压器t1a，用于对变压器t1a输出电压进行整流滤波的输出电路，以及如上文所述的ac
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dc隔离电源芯片u1；
69.所述变压器t1a的原边主绕组的第一端与所述第四引脚dc连接，所述变压器t1a的原边主绕组的第二端与所述第三引脚d连接，所述变压器t1a的反馈绕组的第一端与所述第一引脚fb连接，所述变压器t1a的反馈绕组的第二端接地，所述变压器t1a的副边绕组的第一端和第二端均与所述输出电路连接。
70.具体实施时，本实施例中，所述变压器t1a的原边只有所述ac
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dc隔离电源芯片u1，所述变压器t1a的原边直接从所述ac
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dc隔离电源芯片u1中取电，并由所述ac
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dc隔离电源芯片u1控制变压器t1a的工作状态，使得不需要在变压器t1a原边增加额外的器件，也能够实现相应的开关电源功能，精简了电路结构，降低了成本。由于所述ac
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dc隔离电源芯片u1已在上文进行了详细描述，在此不再赘述。
71.具体的，所述输出电路包括第一二极管d1、第一电阻r1和第一电容c1，所述第一二极管d1的输入端与所述变压器t1a的副边绕组的第一端连接，所述第一二极管d1的输出端与所述第一电容c1的一端及所述第一电阻r1的一端连接并为输出端器件供电，所述变压器t1a的副边绕组的第二端与所述第一电容c1的另一端及第一电阻r1的另一端连接并接地。本实施例中，通过所述第一二极管d1防止后级电路电压反冲，通过所述第一电容c1和第一电阻r1组成滤波电路，为变压器t1a进行输出滤波。
72.基于上述的ac
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dc隔离电源芯片u1的应用电路，请参阅图5，本发明还提供一种充电电路，包括：用于为电池充电的充电芯片u2；用于指示充电状态的第一指示灯l1和第二指示灯l2；以及上文所述的ac
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dc隔离电源芯片u1的应用电路；所述充电芯片u2的电源输入端vcc与所述变压器t1a的副边绕组的第一端及输出电路连接，所述充电芯片u2的充电正极端btp与所述电池的电源正极连接，所述充电芯片u2的充电负极端btn与所述电池的电源负极连接，所述充电芯片u2的第一指示端led1和第二指示端led2分别与所述第一指示灯l1和所述第二指示灯l2连接。具体的，本实施例中，还包括第二电容c2，所述第二电容c2与所述第一指示灯的输出端及所述第二指示灯的输出端连接，所述第二电容c2的另一端接地。
73.具体实施时，本实施例中，所述充电芯片u2的电源输入端vcc接入所述变压器t1a的输出电压，经过芯片内部处理后与所述电池的正负极连接，为电池充电，同时由所述第一指示灯l1和所述第二指示灯l2指示充电状态(正在充电、充电完成等)。具体的，所述充电芯片u2的型号为3582。由于所述ac
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dc隔离电源芯片u1的应用电路已在上文进行了详细描述，且所述充电方法为现有技术，在此不再赘述。
74.综上所述，本发明提供的一种ac
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dc隔离电源芯片，用于与变压器连接，包括芯片本体，所述芯片本体，所述芯片本体中设置有：用于接入高压交流电整流成高压直流电的整流电路；用于将所述高压直流电转换为低压直流电，并生成芯片内部供电电压的高压取电电路；用于驱动变压器工作的输出驱动电路；用于输出驱动控制信号至所述驱动电路的逻辑处理电路；所述整流电路与交流电源、变压器及高压取电电路连接，所述高压取电电路还
与逻辑处理电路及驱动电路连接，所述逻辑处理电路还与所述驱动电路连接，所述驱动电路还与所述变压器连接。本发明通过将原边器件集成在同一个芯片中，仅通过芯片与变压器实现变压器原边供电及驱动，减少了变压器原边器件，精简了电路结构。
75.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。