一種提高低溫啟動(dòng)能力的電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種提高低溫啟動(dòng)能力的電路，包括：整流電路(100)、PFC電路(200)、DC?DC電路(300)、電解電容C1、整流二極管D1、時(shí)序電路(600)、溫度檢測(cè)電路(400)、邏輯控制電路(500)；溫度檢測(cè)電路檢測(cè)環(huán)境溫度輸入至邏輯控制電路，邏輯控制電路根據(jù)溫度情況來輸出邏輯電平?jīng)Q定PFC電路是否工作。當(dāng)產(chǎn)品處于常溫和高溫下時(shí)，邏輯控制電路關(guān)斷PFC電路，電路通過二極管給后級(jí)電解電容充電，產(chǎn)品可以正常工作；當(dāng)產(chǎn)品處于低溫下時(shí)，邏輯控制電路打開PFC電路，由PFC電路升壓給電解電容充電，從而大大的改善由于電解電容低溫特性而導(dǎo)致的啟動(dòng)不良問題，同時(shí)其磁性元器件和功率器件等都可以選擇遠(yuǎn)小于常規(guī)的規(guī)格，且還能避免低溫下由于電解電容上儲(chǔ)能不足而導(dǎo)致的輸出建立過程中出現(xiàn)電壓跌落。
【專利說明】
一種提高低溫啟動(dòng)能力的電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及開關(guān)電源，特別涉及AC-DC開關(guān)電源的提高低溫啟動(dòng)能力的電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在的模塊開關(guān)電源應(yīng)用條件越來越復(fù)雜，目前很多應(yīng)用要求能在高寒地區(qū)使 用，相應(yīng)的，業(yè)內(nèi)許多AC-DC開關(guān)電源廠家將最低工作環(huán)境溫度定義至lj-40°C，然而目前為止 絕大多數(shù)的電源廠家都要求客戶在低溫下進(jìn)行降額使用。也就是說在低溫下，電源帶負(fù)載 能力變差了。
[0003] 常規(guī)的AC-DC開關(guān)電源的輸入整流濾波電路如圖1所示，此電路至少包括一個(gè)整流 電路和一個(gè)電解電容C1，其后級(jí)連接DC-DC電路;整流電路把交流電整流成脈動(dòng)直流電，電 解電容C1對(duì)所述脈動(dòng)直流電進(jìn)行存儲(chǔ)、濾波后給后級(jí)DC-DC電路提供能量;所述電解電容C1 的作用至關(guān)重要，因?yàn)樗鼪Q定了 DC-DC電路能夠給后級(jí)負(fù)載提供的最大功率。
[0004] 如圖2所示，市電整流后的脈動(dòng)直流周期：
式1
[0006] 式1中：t。為橋式整流的導(dǎo)通時(shí)間，tH為橋式整流的截止時(shí)間，f為電網(wǎng)頻率。電解電 容C1上的脈動(dòng)直流上限電壓：
[0007] Fmax = V2 x VRUS 式 2
[0008] 式2中:Vrms為交流電網(wǎng)有效值。
[0009] 在tH期間，負(fù)載消耗的能量完全由電解電容C1提供，所以，
式3
[0011 ]式3中：P。為總的輸出功率，C1為變換器輸入電解電容C1的容值，n為DC-DC電路的 效率，Vmin為脈動(dòng)直流下限電壓。
[0012]由式1、2、3可得出電解電容C1上的脈動(dòng)直流下限電壓Vmin與電解電容C1容值的關(guān) 系如下所示：
式4
[0014] 顯然
?，若取工頻電網(wǎng)頻率為50HZ，則tc〈5ms，常規(guī)的工程應(yīng)用中tc 一般取 3ms 〇
[0015] 從式3中我們也可以看出總的輸出功率Po與電解電容Cl的容值成正比關(guān)系，電解 電容C1的容值越大，則總的輸出功率Po越大，也就意味著電解電容C1能夠在橋式整流的截 止時(shí)間tH階段給DC-DC電路提供更多的能量，其啟動(dòng)及帶載能力也就越強(qiáng)；同樣的從式4可 以看出脈動(dòng)直流下限電壓Vmin與電解電容C1的容值是正相關(guān)的關(guān)系，相同條件下電路中電 解電容C1的容值越小時(shí)，脈動(dòng)直流下限電壓Vmin也會(huì)越?。?br>[0016] 一般的DC-DC變換器都會(huì)有脈動(dòng)直流下限電壓Vmin的最小值要求，低于最小值后 DC-DC電路會(huì)欠壓而不工作甚至損壞，所以會(huì)對(duì)電解電容C1的最小容值有限制。特別是在低 溫條件下，電解電容C1容值會(huì)大幅下降。由于容值的降低，電解電容C1能夠給后級(jí)提供的能 量就減少并且脈動(dòng)直流下限電壓Vmin也會(huì)變低，從而導(dǎo)致低溫下啟動(dòng)瞬間產(chǎn)品帶載能力很 差且容易進(jìn)入欠壓，最終使得輸出電壓建立過程中存在反復(fù)跌落的情況。當(dāng)然工作一段時(shí) 間后，由于產(chǎn)品本身發(fā)熱，電解電容C1的容值又會(huì)不斷上升，同時(shí)脈動(dòng)直流下限電壓Vmin升 尚，廣品帶載能力又得到提尚。
[0017] 很明顯此電路由于低溫下電解電容C1容值降低，使其在啟動(dòng)過程中存在以下兩個(gè) 缺陷：1.電解電容C1上儲(chǔ)存的能量減少，DC-DC電路能夠輸出的功率減小;2.電解電容C1上 脈動(dòng)直流電壓下限值Vmin降低，產(chǎn)品容易進(jìn)入欠壓，從而輸出建立過程存在反復(fù)跌落。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0018] 有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種提高開關(guān)電源低溫啟動(dòng)能力 的電路，解決現(xiàn)有整流濾波電路低溫啟動(dòng)能力不足及輸出建立過程反復(fù)跌落的問題。
[0019] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種提高低溫啟動(dòng)能力的電路，應(yīng)用于AC-DC開關(guān)電源中，包括:整流電路（100)、PFC電路(200)、DC-DC電路(300)、電解電容C1、整流二 極管D1、時(shí)序電路(600)、溫度檢測(cè)電路(400)、邏輯控制電路(500);
[0020] 交流輸入經(jīng)所述的整流電路(100)后輸出脈動(dòng)直流電壓；
[0021] 所述的溫度檢測(cè)電路(400)采樣環(huán)境溫度并輸出溫度采樣信號(hào)輸出到所述的邏輯 控制電路(500)控制所述的PFC電路(200)的工作狀態(tài)；
[0022] 當(dāng)環(huán)境溫度低于溫度設(shè)定值時(shí)，所述的邏輯控制電路(500)不工作，所述的脈動(dòng)直 流電壓輸入至所述的PFC電路(200 )，所述的PFC電路(200)啟動(dòng)并開始給所述的電解電容 C1充電，所述的PFC電路(200)產(chǎn)生就緒信號(hào)輸出至所述的時(shí)序電路(600)控制所述的DC-DC 電路(300)的工作狀態(tài)；
[0023] 當(dāng)所述的PFC電路(200)輸出電壓沒有達(dá)到電壓設(shè)定值前，所述的時(shí)序電路(600) 輸出欠壓控制信號(hào)使得所述的DC-DC電路(300)無法工作；當(dāng)所述的PFC電路(200)的輸出電 壓達(dá)到電壓設(shè)定值后，所述的時(shí)序電路(600)不再有欠壓控制信號(hào)輸出，所述的DC-DC電路 (300)才能開始工作，從所述的電解電容C1中獲取電能實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換；
[0024] 當(dāng)所述的環(huán)境溫度大于或等于溫度設(shè)定值時(shí)，所述的邏輯控制電路(500)輸出溫 度控制信號(hào)使得所述的PFC電路(200)不再工作，此時(shí)所述的脈動(dòng)直流電壓輸入至所述的整 流二極管D1，由所述的整流二極管D1給所述的電解電容C1充電并提供給到DC-DC電路(300) 實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換。
[0025]上述技術(shù)方案的工作原理分析如下（以溫度采樣信號(hào)、溫度控制信號(hào)為高電平為 例;PFC電路(200)的輸出電壓設(shè)定值在此設(shè)為400V;PFC電路(200)控制芯片選用Fairchild 的 FAN6982;DC-DC 電路（300)控制芯片選用Fairchild 的 FAN7601B):
[0026]當(dāng)產(chǎn)品在低溫下啟動(dòng)時(shí)，所述的溫度檢測(cè)電路(400)輸出高電平溫度采樣信號(hào)給 到所述的邏輯控制電路(500)，所述的邏輯控制電路(500)不工作，所述的PFC電路(200)先 啟動(dòng)；啟動(dòng)初期所述的PFC電路(200)的輸出電壓低于400V，所述的時(shí)序電路接收所述的PFC 電路(200)控制芯片就緒信號(hào)輸出引腳(RDY)輸出的高阻態(tài)信號(hào)，從而拉低所述的DC-DC電 路(300)控制芯片鎖存保護(hù)和軟啟動(dòng)控制引腳(SS)，使得所述的DC-DC電路(300)不能啟動(dòng)； 當(dāng)所述的PFC電路(200)的輸出電壓達(dá)到400V時(shí)，所述的PFC電路(200)控制芯片就緒信號(hào)輸 出引腳(RDY)輸出呈現(xiàn)低組態(tài)，所述的時(shí)序電路(600)不再拉低所述的DC-DC電路(300)控制 芯片鎖存保護(hù)和軟啟動(dòng)控制引腳(SS)引腳電平，所述的DC-DC電路(300)開始啟動(dòng)并與所述 的PFC電路（200)同時(shí)工作；所述的DC-DC電路（300)工作后其控制芯片柵極驅(qū)動(dòng)輸出引腳 (OUT)輸出脈沖電壓給到所述的時(shí)序電路(600 )，使得所述的時(shí)序電路(600)在DC-DC電路 (300)工作時(shí)，所述的PFC電路（200)控制芯片就緒信號(hào)輸出引腳(RDY)輸出端被拉到輸入 地，所述的DC-DC電路(300)不再受所述的PFC電路(200)影響;此時(shí)所述的電解電容C1上為 穩(wěn)定的400V直流電壓，故不存在低溫下脈動(dòng)直流電壓下限變低而帶來的欠壓?jiǎn)栴}，所述的 電解電容C1也不再是DC-DC電路(300)輸出功率的限制因素，此時(shí)產(chǎn)品的啟動(dòng)能力只與所述 的PFC電路(200)的帶載能力有關(guān)。
[0027] 當(dāng)產(chǎn)品穩(wěn)定工作一段時(shí)間后，所述的溫度檢測(cè)電路(400)檢測(cè)到高溫后并輸出低 電平信號(hào)給到所述邏輯控制電路(500)，所述的邏輯控制電路(500)輸出低電平拉低所述的 PFC電路(200)控制芯片電壓反饋輸入引腳(FBPFC)，使得所述的PFC電路(200)停止工作； 所述的DC-DC電路(300)繼續(xù)工作，此時(shí)由整流二極管D1給電解電容C1充電并提供給到所述 的DC-DC電路(300)。
[0028] 注：
[0029] FAN6982的RDY引腳定義為:就緒信號(hào)輸出引腳，該引腳控制上電順序，當(dāng)FAN6982 導(dǎo)通且FBPFC引腳電壓超過2.4V時(shí)，RDY引腳拉低阻抗；如果FBPFC引腳電壓低于1.15 V，RDY 引腳拉高阻抗。
[0030] FAN6982的FBPFC引腳定義為：電壓反饋輸入引腳，PFC電壓環(huán)路的反饋輸入，PFC誤 差放大器的反相輸入。該引腳通過分壓電路連接至PFC輸出。
[0031] FAN7601B的SS引腳定義為:鎖存保護(hù)和軟啟動(dòng)控制引腳。
[0032] FAN7601B的OUT引腳定義為:柵極驅(qū)動(dòng)輸出引腳。
[0033]作為上述電路的改進(jìn)，所述的提高低溫啟動(dòng)能力的電路還包括一電流檢測(cè)電路 (700)，所述的電流檢測(cè)電路(700)檢測(cè)所述的DC-DC電路(300)輸出電流大小，輸出反饋信 號(hào)到所述的邏輯控制電路(500)，所述的邏輯控制電路(500)在溫度檢測(cè)的基礎(chǔ)上根據(jù)電流 大小來進(jìn)一步判斷是否關(guān)閉所述的PFC電路(200)。
[0034]上述改進(jìn)方案不是在高溫下直接關(guān)閉所述的PFC電路（200)，從而充分利用PFC電 路(200)的功能提高全溫度范圍內(nèi)輕載下的產(chǎn)品視在功率，而不是單一解決低溫啟動(dòng)問題。
[0035] 作為所述的整流電路(100)的特征在于:包含一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端;所述整流 電路(1〇〇)的輸出端分為輸出端正和輸出端負(fù);所述的交流輸入從所述的輸入端流入，所述 的脈動(dòng)直流電壓從所述的輸出端流出。
[0036] 作為所述的PFC電路（200)的特征在于：包含一個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端，PFC電路 (200)控制芯片的兩個(gè)功能引腳:就緒信號(hào)輸出引腳(RDY )、電壓反饋輸入引腳(FBPFC);所 述的輸入端和輸出端都分為正和負(fù)；所述的PFC電路（200)的輸入端連接所述的整流電路 (100)的輸出端;所述的PFC電路(200)的輸出端與所述的DC-DC電路(300)的輸入端相連;所 述的電解電容C1并聯(lián)在所述的PFC電路(200)輸出端的輸出端正和輸出端負(fù)之間;所述的二 極管D1的陽(yáng)極接所述的PFC電路(200)的輸入端正，所述的二極管D1的陰極接所述的PFC電 路(200)的輸出端正。
[0037] 作為所述DC-DC電路(300)的特征在于:包含一個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端，DC-DC電路 (300)控制芯片的兩個(gè)功能引腳:鎖存保護(hù)和軟啟動(dòng)控制引腳(SS)、柵極驅(qū)動(dòng)引腳(OUT);所 述的DC-DC電路(300)的輸入端接所述的PFC電路(200)的輸出端，所述的DC-DC電路(300)的 輸出端輸出電壓(Vout)。
[0038] 作為所述的時(shí)序電路(600)的一種【具體實(shí)施方式】，包括：電阻R601、電阻R602、電阻 R603、電容C601、二極管D601、場(chǎng)效應(yīng)管TR601、場(chǎng)效應(yīng)管TR602;所述PFC電路(200)的就緒信 號(hào)依次經(jīng)所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR601的柵極、源極后接輸入地;所述的電阻R601 -端與所述場(chǎng)效 應(yīng)管TR601的柵極相連，另一端接第一輔助供電電源電壓(VCC1);所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR601的 漏極為所述的時(shí)序電路(600)的輸出端，與所述的DC-DC電路(300)控制芯片鎖存保護(hù)和軟 啟動(dòng)控制引腳（SS)相連;所述的DC-DC電路(300)控制芯片柵極驅(qū)動(dòng)輸出引腳(OUT)依次經(jīng) 所述的二極管D601的陽(yáng)極、所述的二極管D601的陰極、所述的電阻R602、所述的場(chǎng)效應(yīng)管 TR602的柵極、所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR602的源極后接輸入地;所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR602的漏極連接 到所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR601的柵極;所述的電阻R603并聯(lián)在所述的二極管D601的陰極與輸入 地之間；所述的電容C601與所述的電阻R603并聯(lián)。
[0039]作為溫度檢測(cè)電路(400)的一種具體的實(shí)施方式，包括：電阻R401、電阻R402、熱敏 電阻R403、電阻R404、誤差放大器U401和電容C401;第二輔助供電電源電壓(VCC2)依次經(jīng)所 述的電阻R401、所述的誤差放大器U401的陰極、所述的誤差放大器U401的陽(yáng)極后接輸出地； 所述的誤差放大器U401的基準(zhǔn)腳與陰極相連，所述的誤差放大器U401的陰極依次經(jīng)所述的 電阻R402、所述的熱敏電阻R403后接輸出地;所述的電容C601與所述的熱敏電阻R403并聯(lián)； 所述的電阻R404-端接所述的電阻R402和所述的熱敏電阻R403的連接點(diǎn)，另一端輸出所述 的溫度采樣信號(hào)。
[0040]作為邏輯控制電路(500)的一種具體的實(shí)施方式，包括:單片機(jī)U501、電阻R501、電 阻R502、電阻R503、電阻R504、電阻R505、光耦0C501、場(chǎng)效應(yīng)管TR501和場(chǎng)效應(yīng)管TR502;所述 的單片機(jī)U501的第一個(gè)I/O口（PA0)接收所述的溫度采樣信號(hào)；所述的單片機(jī)的第二個(gè)I/O 口（PA1)依次經(jīng)所述的電阻R501、所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR501的柵極、所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR501的源 極后接輸出地;所述的電阻R502并聯(lián)于所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR501的柵極和源極之間；所述的場(chǎng) 效應(yīng)管TR501的漏極依次經(jīng)所述的光耦0C501的發(fā)光二極管的陰極、所述的光耦0C501的發(fā) 光二極管的陽(yáng)極、所述的電阻R503后接第二輔助供電電源電壓(VCC2);所述的光耦0C501三 極管的集電極經(jīng)所述的電阻R504后連接到第一輔助供電電源電壓（VCC1);所述的光耦 0C501三極管的發(fā)射極依次經(jīng)所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR502的柵極、源極后接輸入地;所述的電阻 R505并聯(lián)在所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR502的柵極和源極之間；所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR502的漏極輸出所 述的溫度控制信號(hào)，與所述的PFC電路(200)控制芯片電壓反饋輸入引腳(FBPFC)相連。
[0041 ]作為所述的電流檢測(cè)電路（700)的一種具體的實(shí)施方式，包括電阻R701、電阻 R702、電阻R703、電阻R704、電阻R705、誤差放大器U701;所述的電阻R701串接在所述的DC-DC電路(300)輸出端負(fù)，所述的電阻R701與所述的DC-DC電路(300)輸出端負(fù)的連接點(diǎn)依次 經(jīng)所述的電阻R702、所述的誤差放大器U701的輸入負(fù)端、所述的電阻R703、所述的誤差放大 器U701的輸出端、所述的電阻R704到所述的邏輯控制電路(500);所述的誤差放大器U701的 輸入端正經(jīng)電阻R705到輸出地，所述的電容C701并聯(lián)在所述的電阻R703兩端。
[0042]本實(shí)用新型的有益效果如下：
[0043] 1、本實(shí)用新型利用低溫下磁芯的最大磁通密度大幅增加的特性，提高低溫下PFC 電路的過功率點(diǎn)，有效的提尚了廣品的低溫啟動(dòng)能力；
[0044] 2、本實(shí)用新型中的PFC電路在常溫下過功率點(diǎn)較小，PFC電感、M0S管等功率器件可 以使用較小的規(guī)格，減小了整體體積；
[0045] 3、常、高溫下PFC在輕負(fù)載模式下工作，重載時(shí)不工作，有效降低了產(chǎn)品的輕負(fù)載 下視在功率，降低客戶系統(tǒng)待機(jī)功耗。
【附圖說明】
[0046] 圖1為常規(guī)開關(guān)電源輸入整流電路的框圖；
[0047] 圖2為常規(guī)整流電路中電解電容C1上電壓波形；
[0048] 圖3為本實(shí)用新型的電路功能框圖一；
[0049] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施一的電路圖；
[0050] 圖5為本實(shí)用新型的電路功能框圖二；
[00511圖6為本實(shí)用新型實(shí)施三的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]本實(shí)用新型技術(shù)方案的構(gòu)思是:通過溫度檢測(cè)電路判斷環(huán)境溫度，將檢測(cè)值作為 邏輯控制電路的輸入信號(hào)，邏輯控制電路根據(jù)溫度情況來輸出邏輯電平，此邏輯電平可決 定PFC電路是否工作。當(dāng)產(chǎn)品處于高溫下時(shí)，邏輯控制電路關(guān)斷PFC電路，電路通過二極管給 后級(jí)電解電容充電，產(chǎn)品可以正常工作；當(dāng)產(chǎn)品處于低溫下時(shí)，邏輯控制電路打開PFC電路， 由PFC電路升壓給電解電容充電，此時(shí)電解電容上可以得到較高的直流電壓，大大改善由于 電解電容低溫特性而導(dǎo)致的啟動(dòng)不良問題。同時(shí)由于此電路中PFC電路只需要在低溫下工 作，故其磁性元器件和功率器件等都可以選擇遠(yuǎn)小于常規(guī)的規(guī)格。
[0053]進(jìn)一步地，在上述構(gòu)思的基礎(chǔ)上可以增加一個(gè)電流檢測(cè)電路，檢測(cè)輸出電流信號(hào) 反饋到邏輯控制單元，從而在溫度檢測(cè)的基礎(chǔ)上根據(jù)電流大小來判斷是否關(guān)閉PFC電路，而 不是在高溫下直接關(guān)閉PFC電路，這樣可以充分利用PFC電路的功能，提高全溫度范圍內(nèi)輕 載下的產(chǎn)品視在功率，而不是單一解決低溫啟動(dòng)問題。
[0054]以下為本實(shí)用新型的功能框圖：
[0055]參見圖3為本實(shí)用新型的功能框圖一，包括交流輸入、整流電路100、PFC電路200、 DC-DC電路300、溫度檢測(cè)電路400、邏輯控制電路500、時(shí)序電路600、電解電容C1、二極管 D1；
[0056] 交流輸入、整流電路100、PFC電路200、電解電容CUDC-DC電路300依次串聯(lián)后輸出 電壓Vout;
[0057]二極管D1的陽(yáng)極接PFC電路200的輸入正、陰極接PFC電路200的輸出正；
[0058] PFC電路200控制芯片包含兩個(gè)功能引腳:就緒信號(hào)輸出引腳RDY、電壓反饋輸入引 腳FBPFC;
[0059] DC-DC電路300控制芯片包含兩個(gè)功能引腳:鎖存保護(hù)和軟啟動(dòng)控制引腳SS、柵極 驅(qū)動(dòng)輸出引腳OUT;
[0060]溫度檢測(cè)電路400的輸出端接邏輯控制電路500的第一輸入端;邏輯控制電路500 的輸出端接PFC電路200控制芯片反饋輸入引腳FBPFC;時(shí)序電路600的第一輸入端接PFC電 路200控制芯片就緒信號(hào)輸出引腳RDY、第二輸入端接DC-DC電路300控制芯片柵極驅(qū)動(dòng)輸出 弓丨腳0UT、輸出端接DC-DC電路300控制芯片鎖存保護(hù)和軟啟動(dòng)控制引腳SS。
[0061 ]圖5為本實(shí)用新型的功能框圖二，增加了一個(gè)電流檢測(cè)電路700,電流檢測(cè)電路700 的輸入端接DC-DC電路300的輸出端、輸出端接接邏輯控制電路500的第二輸入端。
[0062]下面結(jié)合具體實(shí)現(xiàn)電路進(jìn)一步說明。
[0063] 實(shí)施例一
[0064]圖4為本實(shí)用新型第一實(shí)施例電路原理圖，遵循上述功能框圖一的連接關(guān)系，整流 電路100將交流輸入整流成脈動(dòng)直流電壓提供給PFC電路200的輸入端;PFC電路200將脈動(dòng) 直流電壓升壓后存儲(chǔ)在電解電容C1中；電解電容C1接在DC-DC電路300的輸入端，給其提供 能量;二極管D1在PFC電路不工作時(shí)通過整流電路給電解電容C1提供充電路徑；
[0065] 溫度檢測(cè)電路400包括：電阻R401、電阻R402、熱敏電阻R403、電阻R404、誤差放大 器U401和電容C401;第二輔助供電電源電壓VCC2依次經(jīng)電阻R401、誤差放大器U401的陰極、 誤差放大器U401的陽(yáng)極后接輸出地；誤差放大器U401的基準(zhǔn)腳與陰極相連，誤差放大器 U401的陰極依次經(jīng)電阻R402、熱敏電阻R403后接輸出地；電容C601與熱敏電阻R403并聯(lián)；電 阻R404-端接電阻R402和熱敏電阻R403的連接點(diǎn)，另一端即為的溫度檢測(cè)電路400的輸出 信號(hào)，接邏輯控制電路500中單片機(jī)的I/O 口 PA1腳；
[0066] 邏輯控制電路500包括:單片機(jī)U501、電阻R501、電阻R502、電阻R503、電阻R504、電 阻R505、光耦0C501、場(chǎng)效應(yīng)管TR501和場(chǎng)效應(yīng)管TR502;單片機(jī)U501的第二個(gè)I/O 口 PA1接收 溫度檢測(cè)電路400的輸出信號(hào)；單片機(jī)U501的第一個(gè)I/O 口 PA0依次經(jīng)電阻R501、場(chǎng)效應(yīng)管 TR501的柵極、場(chǎng)效應(yīng)管TR501的源極后接輸出地；電阻R502并聯(lián)于場(chǎng)效應(yīng)管TR501的柵極和 源極之間；場(chǎng)效應(yīng)管TR501的漏極依次經(jīng)光耦0C501的發(fā)光二極管的陰極、光耦0C501的發(fā) 光二極管的陽(yáng)極、電阻R503后接第二輔助供電電源電壓VCC2;光耦0C501三極管的集電極經(jīng) 電阻R504后連接到第一輔助供電電源電壓VCC1;光耦0C501三極管的發(fā)射極依次經(jīng)場(chǎng)效應(yīng) 管TR502的柵極、場(chǎng)效應(yīng)管TR502的源極后接輸入地；電阻R505并聯(lián)在場(chǎng)效應(yīng)管TR502的柵極 和源極之間；場(chǎng)效應(yīng)管TR502的漏極即為單片機(jī)對(duì)PFC電路200的控制信號(hào)輸出端，與PFC電 路200控制芯片電壓反饋輸入引腳FBPFC相連；
[0067] 時(shí)序電路600包括：電阻R601、電阻R602、電阻R603、電容C601、二極管D601、場(chǎng)效應(yīng) 管TR601、場(chǎng)效應(yīng)管TR602;PFC電路200的就緒信號(hào)依次經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管TR601的柵極、源極接后 接地；電阻R601-端與場(chǎng)效應(yīng)管TR601的柵極相連，另一端接第一輔助供電電源電壓VCC1; 場(chǎng)效應(yīng)管TR601的漏極為時(shí)序電路600的輸出端，此點(diǎn)與DC-DC電路300控制芯片鎖存保護(hù)和 軟啟動(dòng)控制引腳SS相連;DC-DC電路300控制芯片柵極驅(qū)動(dòng)輸出引腳OUT依次經(jīng)二極管D601 的陽(yáng)極、二極管D601的陰極、電阻R602、場(chǎng)效應(yīng)管TR602的柵極、場(chǎng)效應(yīng)管TR602的源極到輸 入地;場(chǎng)效應(yīng)管TR602的漏極連接到場(chǎng)效應(yīng)管TR601的柵極；電阻R603并聯(lián)在二極管D601的 陰極與輸入地之間；電容C601與電阻R603并聯(lián)。
[0068] 本實(shí)施例工作原理如下：
[0069] 交流上電后，整流電路100、PFC電路200、整流二極管D1、電解電容C1先工作，DC-DC 電路300被鎖死，待PFC電路200輸出建立后，才啟動(dòng)DC-DC電路300，實(shí)現(xiàn)PFC電路200和DC-DC 電路300的時(shí)序啟動(dòng)，時(shí)序啟動(dòng)原理如下：在PFC電路200輸出電壓達(dá)到電壓設(shè)定值前(此電 壓一般為400V)，PFC電路200控制芯片就緒信號(hào)輸出引腳RDY提供高阻抗信號(hào)，時(shí)序電路600 接收到所述的高阻抗信號(hào)后，場(chǎng)效應(yīng)管TR601導(dǎo)通，從而拉低DC-DC電路300的鎖存保護(hù)和軟 啟動(dòng)控制引腳SS，使得DC-DC電路300被鎖死；當(dāng)PFC電路200的輸出電平達(dá)到電壓設(shè)定值后， PFC電路200控制芯片就緒信號(hào)輸出引腳RDY提供低阻抗信號(hào)，場(chǎng)效應(yīng)管TR601截止，從而DC-DC電路300可以正常啟動(dòng);DC-DC電路300開始工作后，DC-DC電路300控制芯片柵極驅(qū)動(dòng)輸出 引腳OUT輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，通過二極管D601存儲(chǔ)在電容C601中，以維持場(chǎng)效應(yīng)管TR602的 持續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)，從而使得場(chǎng)效應(yīng)管TR601維持關(guān)閉狀態(tài)確保PFC電路200控制芯片就緒信號(hào) 輸出引腳RDY不再影響啟動(dòng)后的DC-DC電路300;特別是后續(xù)PFC電路200關(guān)斷后，不會(huì)導(dǎo)致 DC-DC電路300被關(guān)閉。
[0070] 溫度檢測(cè)電路400中的誤差放大器U401和電阻R401給采樣電阻R402和R403-個(gè)恒 定的供電電壓，熱敏電阻R403在不同溫度下阻值不同，從而熱敏電阻R403上壓降不同，給到 邏輯控制電路500的電平也不同（單片機(jī)可以自由定義電平高為低溫還是電平低為低溫）； 電容C401和電阻R404為RC濾波電路，用于防干擾；
[0071]邏輯控制電路500中單片機(jī)U501的I/O口PA1接收到溫度采樣信號(hào)，從而執(zhí)行相應(yīng) 的程序確定是否關(guān)斷PFC電路200:
[0072] 當(dāng)溫度檢測(cè)電路400檢測(cè)到低溫信號(hào)時(shí)，邏輯控制電路500中的I/O 口 PA1和PA2輸 出低電平，邏輯控制電路500不對(duì)PFC電路200控制芯片電壓反饋輸入引腳FBPFC及DC-DC電 路300控制芯片鎖存保護(hù)和軟啟動(dòng)控制引腳SS執(zhí)行任何操作，此時(shí)由于時(shí)序電路600的存 在，實(shí)現(xiàn)了PFC電路200先建立輸出，然后DC-DC電路300才啟動(dòng)的時(shí)序。啟動(dòng)過程中，所述電 解電容C1上的電壓將不會(huì)有圖2所示中的脈動(dòng)直流電壓，而是穩(wěn)定的400V，從而產(chǎn)品低溫的 帶載能力很強(qiáng)。
[0073]當(dāng)溫度檢測(cè)電路400檢測(cè)到溫度升高后，邏輯控制電路500中的單片機(jī)U501通過 PA1引腳輸出高電平，使得場(chǎng)效應(yīng)管TR501導(dǎo)通，光耦0C501的發(fā)光二極管導(dǎo)通，光耦0C501的 三極管導(dǎo)通從而使得場(chǎng)效應(yīng)管TR502導(dǎo)通，PFC電路200控制芯片電壓反饋輸入引腳FBPFC被 拉到地，從而關(guān)斷PFC電路200,電路通過二極管D1給后級(jí)電解電容C1充電，產(chǎn)品依然可以正 常工作。
[0074] 由于電解電容C1在工作一段時(shí)間后，隨著溫度的上升，電容的容值很快回升，其特 性與常溫差異不大，此時(shí)關(guān)斷PFC電路200既已處理好低溫帶載能力不強(qiáng)的問題，又能保證 PFC電路200不會(huì)因?yàn)檫^功率而損壞。
[0075] 實(shí)施例二
[0076] 實(shí)施例二與實(shí)施例一原理圖完全一致，不同之處在于單片機(jī)U501控制方式不同， 實(shí)施例一中，單片機(jī)U501通過監(jiān)測(cè)溫度，當(dāng)溫度升高后關(guān)閉PFC電路200。此實(shí)施例則可通過 單片機(jī)U501內(nèi)部的計(jì)時(shí)器來進(jìn)行控制，通過程序設(shè)定，當(dāng)單片機(jī)U501上電一段時(shí)間后，即可 將PFC電路200關(guān)閉，只需確保電解電容C1的容值上升到一定程度即可。
[0077]本實(shí)施例通過單片機(jī)U501進(jìn)行計(jì)時(shí)，工作一段時(shí)間后關(guān)斷PFC電路200工作的控制 方式，控制方式更簡(jiǎn)單，也不存在溫度采樣誤差較大等問題。
[0078] 實(shí)施例三
[0079]圖6為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的原理圖，實(shí)施例三與實(shí)施例二的不同之處在于新 增了一個(gè)電流檢測(cè)電路700,電流檢測(cè)電路700的包括電阻R701、電阻R702、電阻R703、電阻 R704、電阻R705、誤差放大器U701;電阻R701串接在DC-DC電路300輸出端負(fù)到負(fù)載之間，電 阻R701與DC-DC電路輸出端負(fù)的連接點(diǎn)依次經(jīng)電阻R702、誤差放大器U701的輸入端負(fù)、電阻 R703、誤差放大器U701的輸出端、電阻R704到單片機(jī)的第三I/O 口 PA2;誤差放大器U701的輸 入正經(jīng)電阻R705到輸出地，電容C701并聯(lián)在電阻R703兩端。
[0080]電流檢測(cè)電路700可以檢測(cè)輸出電流信號(hào)反饋到邏輯控制電路500,從而在溫度檢 測(cè)的基礎(chǔ)上根據(jù)電流大小來判斷是否關(guān)閉PFC電路200,而不是在高溫下直接關(guān)閉PFC電路 200,這樣可以提高全溫度范圍內(nèi)輕載下的產(chǎn)品視在功率，充分利用PFC電路200的功能，而 不是單一解決低溫啟動(dòng)問題。
[0081 ]當(dāng)然，上述實(shí)施例也有溫度檢測(cè)和時(shí)間控制兩種方式來關(guān)閉PFC電路200,這對(duì)于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，是本申請(qǐng)權(quán)利要求的等同技術(shù)方案，為了節(jié)約篇幅，在實(shí)施例和權(quán) 利要求書中不贅述。
[0082]此外，本實(shí)用新型在分析工作原理和描述連接關(guān)系時(shí)為了方便本領(lǐng)域的技術(shù)人員 理解，使用了 Fairchild的FAN6982和FAN7601B芯片及其相關(guān)的功能引腳等，這不應(yīng)當(dāng)視為 對(duì)本申請(qǐng)保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以做出其它的等同替換，這些等同替換也 屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0083]本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此，按照本實(shí)用新型的上述內(nèi)容，利用本領(lǐng)域的普 通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本實(shí)用新型上述基本技術(shù)思想前提下，本實(shí)用新型還可 以做出其它多種形式的修改、替換或變更，如將三極管Q1替換為M0S管等均落在本實(shí)用新型 權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高低溫啟動(dòng)能力的電路，應(yīng)用于AC-DC開關(guān)電源中，包括:整流電路（IOO)、PFC 電路(200)、DC-DC電路(300)、電解電容Cl、整流二極管Dl、時(shí)序電路(600)、溫度檢測(cè)電路 (400)、邏輯控制電路(500); 交流輸入經(jīng)所述的整流電路(100)后輸出脈動(dòng)直流電壓； 所述的溫度檢測(cè)電路(400)采樣環(huán)境溫度并輸出溫度采樣信號(hào)輸出到所述的邏輯控制 電路(500)控制所述的PFC電路(200)的工作狀態(tài)； 當(dāng)環(huán)境溫度低于溫度設(shè)定值時(shí)，所述的邏輯控制電路(500)不工作，所述的脈動(dòng)直流電 壓輸入至所述的PFC電路(200)，所述的PFC電路(200)啟動(dòng)并開始給所述的電解電容Cl充 電，所述的PFC電路(200)產(chǎn)生就緒信號(hào)輸出至所述的時(shí)序電路(600)控制所述的DC-DC電路 (300)的工作狀態(tài)； 當(dāng)所述的PFC電路(200)輸出電壓沒有達(dá)到電壓設(shè)定值前，所述的時(shí)序電路(600)輸出 欠壓控制信號(hào)使得所述的DC-DC電路(300)無法工作，當(dāng)所述的PFC電路(200)的輸出電壓達(dá) 到電壓設(shè)定值后;所述的時(shí)序電路(600)不再有欠壓控制信號(hào)輸出，所述的DC-DC電路(300) 才能開始工作，從所述的電解電容Cl中獲取電能實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換； 當(dāng)所述的環(huán)境溫度大于或等于溫度設(shè)定值時(shí)，所述的邏輯控制電路(500)輸出溫度控 制信號(hào)使得所述的PFC電路(200)不再工作，此時(shí)所述的脈動(dòng)直流電壓輸入至所述的整流二 極管D1，由所述的整流二極管D1給所述的電解電容Cl充電并提供給到所述的DC-DC電路 (300)實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高低溫啟動(dòng)能力的電路，其特征在于:還包括一電流檢測(cè)電 路(700)，所述的電流檢測(cè)電路(700)檢測(cè)所述的DC-DC電路(300)輸出電流大小，輸出反饋 信號(hào)到所述的邏輯控制電路(500)，所述的邏輯控制電路(500)在溫度檢測(cè)的基礎(chǔ)上根據(jù)電 流大小來進(jìn)一步判斷是否關(guān)閉所述的PFC電路(200)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高低溫啟動(dòng)能力的電路，其特征在于：所述的整流電路 (10 0)包含一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端;所述整流電路（10 0)的輸出端分為輸出端正和輸出端 負(fù);所述的交流輸入從所述的輸入端流入，所述的脈動(dòng)直流電壓從所述的輸出端流出。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高低溫啟動(dòng)能力的電路，其特征在于:所述的PFC電路(200) 包含一個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端，以及PFC電路(200)控制芯片的兩個(gè)功能引腳:就緒信號(hào)輸出 引腳(RDY)、電壓反饋輸入引腳(FBPFC);所述的輸入端和輸出端都分為正和負(fù)；所述的PFC 電路(200)的輸入端連接所述的整流電路（100)的輸出端;所述的PFC電路(200)的輸出端與 所述的DC-DC電路(300)的輸入端相連;所述的電解電容C1并聯(lián)在所述的PFC電路(200)輸出 端的輸出端正和輸出端負(fù)之間；所述的二極管Dl的陽(yáng)極接所述的PFC電路（200)的輸入端 正，所述的二極管Dl的陰極接所述的PFC電路(200)的輸出端正。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高低溫啟動(dòng)能力的電路，其特征在于:所述DC-DC電路(300) 包含一個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端，以及DC-DC電路(300)控制芯片的兩個(gè)功能引腳:鎖存保護(hù)和 軟啟動(dòng)控制引腳(SS)、柵極驅(qū)動(dòng)引腳(OUT);所述的DC-DC電路(300)的輸入端接所述的PFC 電路(200)的輸出端，所述的DC-DC電路(300)的輸出端輸出電壓(Vout)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高低溫啟動(dòng)能力的電路，其特征在于：所述的時(shí)序電路 (600)包括：電阻R601、電阻R602、電阻R603、電容C601、二極管D601、場(chǎng)效應(yīng)管TR601、場(chǎng)效應(yīng) 管TR602;所述PFC電路(200)的就緒信號(hào)依次經(jīng)所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR601的柵極、源極后接輸 入地;所述的電阻R601-端與所述場(chǎng)效應(yīng)管TR601的柵極相連，另一端接第一輔助供電電源 電壓(VCCl);所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR601的漏極為所述的時(shí)序電路(600)的輸出端，與所述的DC-DC電路(300)控制芯片鎖存保護(hù)和軟啟動(dòng)控制引腳(SS)相連;所述的DC-DC電路(300)控制 芯片柵極驅(qū)動(dòng)輸出引腳(OUT)依次經(jīng)所述的二極管D601的陽(yáng)極、所述的二極管D601的陰極、 所述的電阻R602、所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR602的柵極、所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR602的源極后接輸入地； 所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR602的漏極連接到所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR601的柵極;所述的電阻R603并聯(lián)在 所述的二極管D601的陰極與輸入地之間；所述的電容C601與所述的電阻R603并聯(lián)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高低溫啟動(dòng)能力的電路，其特征在于:所述的溫度檢測(cè)電路 (400)包括：電阻R401、電阻R402、熱敏電阻R403、電阻R404、誤差放大器U401和電容C401;第 二輔助供電電源電壓(VCC2)依次經(jīng)所述的電阻R401、所述的誤差放大器U401的陰極、所述 的誤差放大器U401的陽(yáng)極后接輸出地;所述的誤差放大器U401的基準(zhǔn)腳與陰極相連，所述 的誤差放大器U401的陰極依次經(jīng)所述的電阻R402、所述的熱敏電阻R403后接輸出地;所述 的電容C601與所述的熱敏電阻R403并聯(lián);所述的電阻R404-端接所述的電阻R402和所述的 熱敏電阻R403的連接點(diǎn)，另一端輸出所述的溫度采樣信號(hào)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高低溫啟動(dòng)能力的電路，其特征在于:所述的邏輯控制電路 (500)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)U501、電阻R501、電阻R502、電阻R503、電阻R504、電阻R505、光耦0C501、 場(chǎng)效應(yīng)管TR501和場(chǎng)效應(yīng)管TR502;所述的單片機(jī)U501的第一個(gè)I/O口（PAO)接收所述的溫度 采樣信號(hào)；所述的單片機(jī)的第二個(gè)I/O口（PAl)依次經(jīng)所述的電阻R501、所述的場(chǎng)效應(yīng)管 TR501的柵極、所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR501的源極后接輸出地;所述的電阻R502并聯(lián)于所述的場(chǎng) 效應(yīng)管TR501的柵極和源極之間；所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR501的漏極依次經(jīng)所述的光耦0C501的 發(fā)光二極管的陰極、所述的光耦0C501的發(fā)光二極管的陽(yáng)極、所述的電阻R503后接第二輔助 供電電源電壓(VCC2);所述的光耦0C501三極管的集電極經(jīng)所述的電阻R504后連接到第一 輔助供電電源電壓(VCCl);所述的光耦0C501三極管的發(fā)射極依次經(jīng)所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR502 的柵極、源極后接輸入地;所述的電阻R505并聯(lián)在所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR502的柵極和源極之 間；所述的場(chǎng)效應(yīng)管TR502的漏極輸出所述的溫度控制信號(hào)，與所述的PFC電路(200)控制芯 片電壓反饋輸入引腳(FBPFC)相連。9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高低溫啟動(dòng)能力的電路，其特征在于:所述的電流檢測(cè)電路 (700)包括電阻R701、電阻R702、電阻R703、電阻R704、電阻R705、誤差放大器U701;所述的電 阻R701串接在所述的DC-DC電路(300)輸出端負(fù)，所述的電阻R701與所述的DC-DC電路(300) 輸出端負(fù)的連接點(diǎn)依次經(jīng)所述的電阻R702、所述的誤差放大器U701的輸入負(fù)端、所述的電 阻R703、所述的誤差放大器U701的輸出端、所述的電阻R704到所述的邏輯控制電路(500); 所述的誤差放大器U701的輸入端正經(jīng)電阻R705到輸出地，所述的電容C701并聯(lián)在所述的電 阻R703兩端。
【文檔編號(hào)】H02M1/36GK205596013SQ201620294862
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】周興, 宋建峰, 馮剛
【申請(qǐng)人】廣州金升陽(yáng)科技有限公司