開關(guān)電源以及開關(guān)電源集成電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路，開關(guān)電源集成電路包括功率開關(guān)模塊以及開關(guān)電源控制模塊，其還包括雙端交流電過零檢測模塊，雙端交流電過零檢測模塊包括：過零檢測單元，過零檢測單元連接交流電源，過零檢測單元檢測交流電源的過零點(diǎn)并產(chǎn)生過零檢測信號；以及驅(qū)動單元，驅(qū)動單元連接過零檢測單元，驅(qū)動單元接收過零檢測信號，驅(qū)動單元輸出過零驅(qū)動信號。本發(fā)明還提出一種開關(guān)電源。本發(fā)明能夠就降低交流電源過零點(diǎn)檢測的損耗，符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，并且可以在全波整流電路中實(shí)現(xiàn)過零檢測。
【專利說明】開關(guān)電源以及開關(guān)電源集成電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源，尤其涉及一種具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路以及開關(guān)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]在家電及電器控制領(lǐng)域，通常會為了降低繼電器的切換應(yīng)力延長繼電器的壽命，采用僅在交流電的過零點(diǎn)對繼電器進(jìn)行開關(guān)動作，因此檢測交流電的過零點(diǎn)是電路必須的功能設(shè)計(jì)之一。在使用工頻變壓器作為供電的傳統(tǒng)應(yīng)用中，可以方便地從變壓器次級取得交流電的過零點(diǎn)信號。
[0003]但隨著節(jié)能要求的不斷提高，開關(guān)電源開始逐步取代工頻變壓器作為電器的主要供電來源，此時(shí)電源的次級側(cè)無法直接檢測出交流電的過零點(diǎn)信息，因此需要提出新的檢測零點(diǎn)的方法。
[0004]在開關(guān)電源的應(yīng)用的早期，人們普遍使用一個(gè)光耦器件通過一個(gè)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)從交流電線中取得過零點(diǎn)信號并通過光耦以隔離的方式傳遞到次級的控制電路，但受限于光耦的靈敏度，使得上述分壓電阻網(wǎng)絡(luò)在檢測的過程中產(chǎn)生極大的功率消耗，一般可達(dá)
0.4W之多，系統(tǒng)整機(jī)待機(jī)功耗因此均在0.5W以上。目前，世界各國均已陸續(xù)實(shí)施新的0.5W待機(jī)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，因此如果繼續(xù)使用該種系統(tǒng)和方法將無法達(dá)到待機(jī)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]雖然在集成電路中使用一個(gè)交流電檢測端子可以完成過零點(diǎn)的檢測，但仍存在較大的使用局限性，受限于輸入整流電路的影響，單端子的檢測方式只能工作在半波整流的應(yīng)用中，當(dāng)輸入為全波整流或橋式整流時(shí)，相對于控制開關(guān)電源集成電路的參考地已無法準(zhǔn)確得到交流電過零點(diǎn)的信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提出一種具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路以及開關(guān)電源，通過對過零點(diǎn)的主動檢測來控制開關(guān)電源的次級電路，能夠有效地解決能耗過高、無法符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)等問題，并且能夠解決無法對全波整流電路實(shí)現(xiàn)過零檢測的問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路，開關(guān)電源集成電路包括功率開關(guān)模塊以及開關(guān)電源控制模塊，其還包括雙端交流電過零檢測模塊，雙端交流電過零檢測模塊包括:過零檢測單元，過零檢測單元連接交流電源，過零檢測單元檢測交流電源的過零點(diǎn)并產(chǎn)生過零檢測信號，過零檢測單元包括兩個(gè)檢測端以及輸出端，過零檢測單元的一個(gè)檢測端連接交流電源的一端，過零檢測單元的另一個(gè)檢測端連接交流電源的另一端；以及驅(qū)動單元，包括輸入端和輸出端，驅(qū)動單元的輸入端連接過零檢測單元的輸出端，驅(qū)動單元接收過零檢測信號，驅(qū)動單元的輸出端輸出過零驅(qū)動信號。
[0008]優(yōu)選地，過零檢測單元包括差分比較器，差分比較器的同相端為過零檢測單元的一個(gè)檢測端，差分比較器的異相端為過零檢測單元的另一個(gè)檢測端，差分比較器的輸出端為過零檢測單元的輸出端。
[0009]優(yōu)選地，驅(qū)動單元包括三極管或場效應(yīng)管，三極管的基極或場效應(yīng)管的柵極為驅(qū)動單元的輸入端，三極管的集電極或場效應(yīng)管的漏極為驅(qū)動單元的輸出端，三極管的發(fā)射極或場效應(yīng)管的源極接地。
[0010]優(yōu)選地，開關(guān)電源集成電路的封裝包括兩個(gè)交流電檢測腳以及過零信號輸出腳，過零信號的兩個(gè)檢測端為開關(guān)電源集成電路開關(guān)電源集成電路的兩個(gè)交流電檢測腳，驅(qū)動單元的輸出端為開關(guān)電源集成電路開關(guān)電源集成電路的過零信號輸出腳。
[0011]優(yōu)選地，開關(guān)電源集成電路的封裝形式為DIP8或者S0P8。
[0012]優(yōu)選地，功率開關(guān)模塊為三極管或者M(jìn)OS管。
[0013]優(yōu)選地，功率開關(guān)模塊的耐壓范圍為200V-1000V。
[0014]本發(fā)明還提出一種開關(guān)電源，開關(guān)電源應(yīng)用于供電系統(tǒng)，包括光耦合器、全波整流電路、第一電容、第一電阻、第二電阻、變壓器以及如上所述的具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路，全波整流電路包括由四個(gè)二極管組成的整流橋，光耦合器包括兩個(gè)輸入端，開關(guān)電源集成電路還包括電路供電腳；第一電阻連接在交流電源的一端以及開關(guān)電源集成電路的其中一個(gè)交流電檢測腳之間，第二電阻連接在交流電源的另一端以及開關(guān)電源集成電路的另一個(gè)交流電檢測腳之間，開關(guān)電源集成電路的過零信號輸出腳連接光耦合器的一個(gè)輸入端，電路供電腳連接外部電源，光耦合器的另一輸入端連接外部電源，整流橋連接在交流電源以及變壓器之間，整流橋并聯(lián)第一電容，功率開關(guān)模塊連接變壓器。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括:本發(fā)明的具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路以及開關(guān)電源，通過把雙端交流電過零檢測模塊集成在電路中，可以實(shí)時(shí)同步控制光耦合器，從而降低過零檢測中的功率損耗，符合待機(jī)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，并且采用雙端的過零檢測單元，能夠準(zhǔn)確測出具有全波整流電路時(shí)的開關(guān)電源的過零點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的開關(guān)電源的優(yōu)選實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2為圖1中的開關(guān)電源集成電路的示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的開關(guān)電源的優(yōu)選實(shí)施里的另一電路結(jié)構(gòu)圖。
[0019]其中，附圖標(biāo)記說明如下:具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路I雙端交流電過零檢測模塊11過零檢測單元111驅(qū)動單元112功率開關(guān)模塊12開關(guān)電源控制模塊13吸收回路RDC全波整流電路2光耦合器ICl第一電阻Rl第二電阻R2變壓器T。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]請參閱圖1至圖3，本發(fā)明的一種具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路1，其包括:雙端交流電過零檢測模塊11、功率開關(guān)模塊12以及開關(guān)電源控制模塊13。一般的開關(guān)電源集成電路都沒有電網(wǎng)交流電過零點(diǎn)檢測的功能，而本發(fā)明集成了該功能，并且不需要額外的元器件。
[0022]雙端交流電過零檢測模塊11包括過零檢測單元111以及驅(qū)動單元112。過零檢測單元111連接交流電源，驅(qū)動單元112連接過零檢測單元111。過零檢測單元111檢測到交流電源的過零點(diǎn)后產(chǎn)生過零檢測信號，驅(qū)動單元112接收過零檢測信號，驅(qū)動單元112輸出過零驅(qū)動信號。
[0023]請繼續(xù)參閱圖1至圖3，過零檢測單元111包括兩個(gè)檢測端以及輸出端。過零檢測單元111的一個(gè)檢測端連接交流電源的一端，過零檢測單元111的另一個(gè)檢測端連接交流電源的另一端，過零檢測單元111的輸出端連接驅(qū)動單元112。本實(shí)施例中，過零檢測單元111為差分比較器，差分比較器的同相端連接交流電源的一端，差分比較器的異相端連接交流電源的另一端。過零檢測單元111的兩個(gè)檢測端都接在了全波整流電路2的一邊，這樣避免檢測不了全波整流電路2中的過零點(diǎn)的情況出現(xiàn)。因?yàn)榧偃鐑蓚€(gè)檢測端都不在同一端，或者都在全波整流電路2接電容的一端的話，過零信號經(jīng)過全波整流電流2的整流作用會被過濾掉，無法實(shí)現(xiàn)檢測。
[0024]請繼續(xù)參閱圖2和圖3，驅(qū)動單元112包括輸入端和輸出端。本實(shí)施例中，驅(qū)動單元112包括三極管，三極管的基極該驅(qū)動單元112的輸入端，三極管的集電極為該驅(qū)動單元112的輸出端，三極管的發(fā)射極接地。因?yàn)?，過零信號比較小，通過三極管能把過零信號放大至能夠驅(qū)動光耦合器ICl工作的范圍，從而使得光耦合器ICl工作。在其它實(shí)施例中，驅(qū)動單元112包括場效應(yīng)管，場效應(yīng)管的柵極為驅(qū)動單元的輸入端，場效應(yīng)管的漏極驅(qū)動單元的輸出端，場效應(yīng)管的源極接地。
[0025]請參閱圖3，開關(guān)電源集成電路I為通過集成功率開關(guān)模塊12、開關(guān)電源控制模塊13以及具有雙端交流電過零檢測模塊11，這樣就不再需要額外的元器件，并具有極少的外圍數(shù)量，使得綜合成本降低。
[0026]本實(shí)施例中，該開關(guān)電源集成電路I的封裝為DIP8或者S0P8。該開關(guān)電源集成電路I的管腳I和管腳2為交流電檢測腳、管腳3為開關(guān)電源集成電路I參考接地引腳，管腳4為開關(guān)電源集成電路I供電引腳，管腳5為過零信號輸出引腳，管腳7和管腳8為功率開關(guān)模塊12引腳。交流電檢測腳為過零檢測單元111的兩個(gè)檢測端，信號輸出腳為驅(qū)動單元112的輸出端。該開關(guān)電源集成電路I需要使用的引腳數(shù)量和引腳位置可以根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)定，不限于本實(shí)施例的情況。請參閱圖3，也可以采用只有6個(gè)管腳的封裝，由于管腳7和管腳8是連在一起的，因此，只要6個(gè)管腳就可以足夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)施例的功能了。
[0027]本實(shí)施例中，開關(guān)電源控制電路為PWM (脈寬調(diào)制電路)，PFM (脈頻調(diào)制電路)或者PSM (脈數(shù)調(diào)制電路)。功率開關(guān)模塊12的電壓承受范圍為200V-1000V。功率開關(guān)模塊12為三極管或者M(jìn)OS管。
[0028]請參閱圖1至圖3，本發(fā)明還提出一種開關(guān)電源，包括光耦合器IC1、全波整流電路
2、第一電容、第一電阻R1、第二電阻R2、變壓器T、吸收回路RDC以及如上所述的開關(guān)電源集成電路I。全波整流電路2包括由四個(gè)二極管組成的整流橋，光耦合器ICl包括兩個(gè)輸入端，開關(guān)電源集成電路I還包括電路供電腳。
[0029]第一電阻Rl連接在交流電源的一端線以及開關(guān)電源集成電路I的其中一個(gè)交流電檢測腳之間，第二電阻R2連接在交流電源的另一端以及開關(guān)電源集成電路I的另一個(gè)交流電檢測腳之間，開關(guān)電源集成電路I的過零信號輸出腳連接光耦合器ICl的一個(gè)輸入端，電路供電腳連接外部電源，光耦合器ICI的另一端連接外部電源，整流橋連接在交流電源以及變壓器T之間，整流橋并聯(lián)第一電容，吸收回路RDC與變壓器T并聯(lián)，功率開關(guān)模塊12連接變壓器T。
[0030]從圖中可以看到，光耦合器ICl的供電也可以通過開關(guān)電源集成電路I的外部電源供電，無需額外的電源。受惠于我們的電源開關(guān)電源集成電路I的供電一般只有5-10V左右，因此有高達(dá)5mA的電流進(jìn)行光耦驅(qū)動從而降低光耦的靈敏度要求，使得光耦合器ICl能夠更快被啟動，降低了光耦合器ICl的啟動時(shí)間。而最大的損耗功率僅5mW以下，比傳統(tǒng)的方法降低10倍以上，節(jié)省了能源。
[0031]下面結(jié)合圖1和圖3來詳細(xì)說明本發(fā)明的工作原理。
[0032]交流電的過零點(diǎn)信號經(jīng)過第一電阻Rl以及第二電阻R2進(jìn)入到開關(guān)電源集成電路I內(nèi)部，經(jīng)過零檢測單元111的處理與分析后，產(chǎn)生過零檢測信號。驅(qū)動單元112若接收到過零檢測信號，就輸出驅(qū)動信號，并對連接在外部的光耦合器ICl進(jìn)行同步控制。過零點(diǎn)檢測信號經(jīng)過光耦合器ICi以隔離方式傳遞到次級后，即可實(shí)施相關(guān)的控制工作。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路以及開關(guān)電源，通過把雙端交流電過零檢測模塊集成在電路中，不需要額外的元器件，降低了生產(chǎn)成本,并且由于能夠主動的分析交流電過零點(diǎn)，不需要額外的較大功率消耗即可實(shí)時(shí)輸出交流信號到次級控制電路，使得整機(jī)待機(jī)功耗可以容易地控制在0.5W以下，甚至
0.3W以下，符合現(xiàn)在的待機(jī)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)在全波整流電路的過零信號的檢測，還降低了光耦合器的靈敏度要求，提高了啟動速度。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實(shí)施例，并非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路，所述開關(guān)電源集成電路包括功率開關(guān)模塊以及開關(guān)電源控制模塊，其特征在于，其還包括雙端交流電過零檢測模塊，所述雙端交流電過零檢測模塊包括: 過零檢測單元，所述過零檢測單元連接交流電源，所述過零檢測單元檢測所述交流電源的過零點(diǎn)并產(chǎn)生過零檢測信號，所述過零檢測單元包括兩個(gè)檢測端以及輸出端，所述過零檢測單元的一個(gè)檢測端連接所述交流電源的一端，所述過零檢測單元的另一個(gè)檢測端連接所述交流電源的另一端；以及 驅(qū)動單元，包括輸入端和輸出端，所述驅(qū)動單元的輸入端連接所述過零檢測單元的輸出端，所述驅(qū)動單元接收所述過零檢測信號，所述驅(qū)動單元的輸出端輸出所述過零驅(qū)動信號。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述過零檢測單元包括差分比較器，所述差分比較器的同相端為所述過零檢測單元的一個(gè)檢測端，所述差分比較器的異相端為所述過零檢測單元的另一個(gè)檢測端，所述差分比較器的輸出端為所述過零檢測單元的輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述驅(qū)動單元包括三極管或場效應(yīng)管，所述三極管的基極或場效應(yīng)管的柵極為所述驅(qū)動單元的輸入端，所述三極管的集電極或場效應(yīng)管的漏極為所述驅(qū)動單元的輸出端，所述三極管的發(fā)射極或場效應(yīng)管的源極接地。
4.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述開關(guān)電源集成電路的封裝包括兩個(gè)交流電檢測腳以及過零信號輸出腳，所述過零信號的兩個(gè)檢測端為所述開關(guān)電源集成電路開關(guān)電源集成電路的兩個(gè)交流電檢測腳，所述驅(qū)動單元的輸出端為所述開關(guān)電源集成電路開關(guān)電源集成電路的過零信號輸出腳。
5.如權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述開關(guān)電源集成電路的封裝形式為DIP8或者S0P8。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述功率開關(guān)模塊為三極管或者M(jìn)OS管。
7.如權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源集成電路，其特征在于，所述功率開關(guān)模塊的耐壓范圍為 200V-1000V。
8.一種開關(guān)電源，所述開關(guān)電源應(yīng)用于供電系統(tǒng)，其特征在于，包括光耦合器、全波整流電路、第一電容、第一電阻、第二電阻、變壓器以及如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的具有雙端檢測交流電過零功能的開關(guān)電源集成電路，所述全波整流電路包括由四個(gè)二極管組成的整流橋，所述光耦合器包括兩個(gè)輸入端，所述開關(guān)電源集成電路還包括電路供電腳； 所述第一電阻連接在所述交流電源的一端以及所述開關(guān)電源集成電路的其中一個(gè)交流電檢測腳之間，所述第二電阻連接在所述交流電源的另一端以及所述開關(guān)電源集成電路的另一個(gè)交流電檢測腳之間，所述開關(guān)電源集成電路的過零信號輸出腳連接所述光耦合器的一個(gè)輸入端，所述電路供電腳連接外部電源，所述光耦合器的另一輸入端連接所述外部電源，所述整流橋連接在所述交流電源以及變壓器之間，所述整流橋并聯(lián)所述第一電容，所述功率開關(guān)模塊連接所述變壓器。
【文檔編號】H02M3/335GK103887978SQ201210558544
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】鄭凌波, 林新春 申請人:深圳市力生美半導(dǎo)體器件有限公司