一种电源及其开关电源电路制造技术

本发明专利技术属于电源技术领域，提供了一种电源及其开关电源电路。在本发明专利技术中，通过采用包括电流偏置模块和驱动模块的开关电源电路，使得电流偏置模块与驱动模块均接收开关控制信号，且电流偏置模块对功率开关管输出端的电流进行采样，以获取采样电压，在开关控制信号为导通状态时间范围内，电流偏置模块根据采样电压向驱动模块输出可变驱动电流，驱动模块接收可变驱动电流，并根据可变驱动电流驱动功率开关管导通；驱动模块在开关控制信号为关闭状态时，驱动功率开关管关闭，实现了以可变驱动电流驱动功率开关管，减少了能量损耗，并提高了能量利用率，进而解决了现有的开关电源电路中功率开关管的驱动方法存在能量损耗高和利用率低的问题。

A Power Supply and Its Switching Power Supply Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种电源及其开关电源电路
本专利技术属于电源
，尤其涉及一种电源及其开关电源电路。
技术介绍
在便携式电子设备风靡的今天，开关电源已成为其主要的电源方案。如图1所示，现有的开关电源电路主要通过控制芯片IC1的驱动信号控制功率开关管M0与变压器T的初级绕组相连，在特定的功率开关管开关周期内来实现从初级向次级电路传递能量，从而向用电设备供电；其中，控制芯片IC1通过检测功率开关管M0的反馈电流控制功率开关管M0的基极电流变化，进而实现功率开关管M0的导通或关断，并且在功率开关管M0的导通过程中，功率开关管M0由恒定的大电流驱动。然而，由于现有的开关电源电路中功率开关管M0采用双极结型晶体管(BipolarJunctionTransistor，BJT)开关器件实现，而BJT开关器件的导通和关断有较大的延迟性，其中关断延迟主要因为BJT的电荷储存特性导致其内部大量电荷未被释放，而消散超量存储电荷所需时间决定了关断的速度，因此，现有技术中以恒定的大电流驱动功率开关管M0的方法导致关断前功率开关管M0内部电荷积累过多，释放关断速度较慢，如此将导致功率开关管M0关断时间延长，而时间越长能量损耗越高。此外，由于功率开关管M0进入饱和导通状态后，其基极电流是随着集电极电压增加而增大，因此，采用恒定的大电流控制功率开关管M0的整个导通过程，会降低能量的利用率。综上所述，现有的开关电源电路中功率开关管的驱动方法存在能量损耗高和利用率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电源及其开关电源电路，旨在解决现有的开关电源电路中功率开关管的驱动方法存在能量损耗高和利用率低的问题。本专利技术是这样实现的，一种开关电源电路，用于向用电设备充电，所述开关电源电路包括整流桥、变压器以及功率开关管，所述整流桥接收交流电，并将所述交流电整流为直流电后输出至所述变压器，所述变压器在所述功率开关管的作用下向所述用电设备充电，所述开关电源电路还包括：电流偏置模块与驱动模块；所述电流偏置模块与所述驱动模块均接收开关控制信号，所述电流偏置模块对所述功率开关管输出端的电流进行采样，以获取采样电压，在所述开关控制信号为导通状态时间范围内，所述电流偏置模块根据所述采样电压向所述驱动模块输出可变驱动电流，所述驱动模块接收所述可变驱动电流，并根据所述可变驱动电流驱动所述功率开关管导通；所述驱动模块在所述开关控制信号为关闭状态时，驱动所述功率开关管关闭。本专利技术的另一目的还在于提供一种电源，所述电源包括上述的开关电源电路。在本专利技术中，通过采用包括电流偏置模块和驱动模块的开关电源电路，使得电流偏置模块与驱动模块均接收开关控制信号，且电流偏置模块对功率开关管输出端的电流进行采样，以获取采样电压，在开关控制信号为导通状态时间范围内，电流偏置模块根据采样电压向驱动模块输出可变驱动电流，驱动模块接收可变驱动电流，并根据可变驱动电流驱动功率开关管导通；驱动模块在开关控制信号为关闭状态时，驱动功率开关管关闭，实现了以可变驱动电流驱动功率开关管，减少了能量损耗，并提高了能量利用率，进而解决了现有的开关电源电路中功率开关管的驱动方法存在能量损耗高和利用率低的问题。附图说明图1是现有技术所提供的开关电源电路的电路结构示意图；图2是本专利技术一实施例所提供的开关电源电路的模块结构示意图；图3是本专利技术另一实施例所提供的开关电源电路的模块结构示意图；图4是本专利技术一实施例所提供的开关电源电路中的电流偏置模块的电路结构示意图；图5是本专利技术一实施例所提供的开关电源电路中的驱动模块的电路结构示意图；图6是本专利技术一实施例所提供的开关电源电路的工作时序示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体附图对本专利技术的实现进行详细的描述：图2示出了本专利技术一实施例所提供的开关电源电路1的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：如图2所示，本专利技术实施例所提供的开关电源电路1用于向用电设备(图中未示出)充电，其包括整流桥10、变压器20、功率开关管M0、电流偏置模块30以及驱动模块40。其中，整流桥10与变压器20连接，变压器20与功率开关管M0以及用电设备连接，电流偏置模块30和驱动模块40均与功率开关管M0连接。具体的，整流桥10接收交流电，并将交流电整流为直流电后输出至变压器20，变压器20在功率开关管M0导通时根据直流电进行能量存储，并在功率开关管断开M0时，根据存储的能量向用电设备充电，即变压器20在功率开关管M0的作用下向用电设备充电。此外，电流偏置模块30与驱动模块40均接收开关控制信号PULSE，电流偏置模块30对功率开关管M0输出端的电流进行采样，以获取采样电压VCS，在开关控制信号PULSE为导通状态时间范围内，电流偏置模块30根据采样电压VCS向驱动模块输出可变驱动电流Idrv，驱动模块40接收可变驱动电流Idrv，并根据可变驱动电流Idrv驱动功率开关管M0导通；驱动模块40在开关控制信号PULSE为关闭状态时，驱动功率开关管M0关闭。在本专利技术实施例中，开关控制信号PULSE是可控制功率开关管M0的通断的脉冲信号，即当该开关控制信号PULSE处于高电平时，驱动模块40驱动功率开关管M0导通，当该开关控制信号PULSE处于低电平时，驱动模块40驱动功率开关管M0断开。此外，本专利技术实施例提供的开关电源电路1还包括滤波等其他电路，而滤波等其他电路的结构、工作原理以及与开关电源电路1中的其他器件的连接关系与现有技术相同，具体可参考现有技术，此处不再赘述。进一步的，请同时参考图2与图6，根据图2和图6所示，在开关控制信号PULSE转换为导通状态的预设时间t内，电流偏置模块30在采样电压VCS的作用下生成第一驱动电流I1，驱动模块40在开关控制信号PULSE的作用下对第一驱动电流I1进行放大处理，并根据放大处理后的第一驱动电流I1驱动功率开关管M0导通。在预设时间t后，当开关控制信号PULSE保持导通状态，电流偏置模块30在采样电压VCS的作用下生成第二驱动电流I2，第二驱动电流I2随着采样电压VCS的增大而增大；驱动模块40在开关控制信号PULSE的作用下对逐渐增大的第二驱动电流I2进行放大处理，并根据放大处理后的第二驱动电流I2持续驱动功率开关管M0导通。需要说明的是，在本专利技术实施例中，预设时间t是根据电路需要进行设置的，此处不做具体限制。此外，驱动功率开关管M0的可变驱动电流Idrv由第一驱动电流I1和第二驱动电流I2两个阶段组成，即在初始阶段，利用较大的第一驱动电流I1驱动功率开关管M0导通，而在功率开关管M0导通后，则采用渐变的第二驱动电流I2驱动功率开关管M0导通，如此将实现了采用可变电流驱动功率开关管M0的目的。在本实施例中，本专利技术的开关电源电路1在短时间内向功率开关管M0提供一个较大的第一驱动电流I1，使得功率开关管M0根据该第一驱动电流I1导通，以此缩短功率开关管M0的开启时间，进而减少开关电源电路1在功率开关管M0的开启持续时间内的能量损耗，并且在功率开关管M0导通后，采用渐变的第二驱动电流I2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源电路，用于向用电设备充电，所述开关电源电路包括整流桥、变压器以及功率开关管，所述整流桥接收交流电，并将所述交流电整流为直流电后输出至所述变压器，所述变压器在所述功率开关管的作用下向所述用电设备充电，其特征在于，所述开关电源电路还包括：电流偏置模块与驱动模块；所述电流偏置模块与所述驱动模块均接收开关控制信号，所述电流偏置模块对所述功率开关管输出端的电流进行采样，以获取采样电压，在所述开关控制信号为导通状态时间范围内，所述电流偏置模块根据所述采样电压向所述驱动模块输出可变驱动电流，所述驱动模块接收所述可变驱动电流，并根据所述可变驱动电流驱动所述功率开关管导通；所述驱动模块在所述开关控制信号为关闭状态时，驱动所述功率开关管关闭。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源电路，用于向用电设备充电，所述开关电源电路包括整流桥、变压器以及功率开关管，所述整流桥接收交流电，并将所述交流电整流为直流电后输出至所述变压器，所述变压器在所述功率开关管的作用下向所述用电设备充电，其特征在于，所述开关电源电路还包括：电流偏置模块与驱动模块；所述电流偏置模块与所述驱动模块均接收开关控制信号，所述电流偏置模块对所述功率开关管输出端的电流进行采样，以获取采样电压，在所述开关控制信号为导通状态时间范围内，所述电流偏置模块根据所述采样电压向所述驱动模块输出可变驱动电流，所述驱动模块接收所述可变驱动电流，并根据所述可变驱动电流驱动所述功率开关管导通；所述驱动模块在所述开关控制信号为关闭状态时，驱动所述功率开关管关闭。2.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，在所述开关控制信号转换为导通状态的预设时间内，所述电流偏置模块在所述采样电压的作用下生成第一驱动电流，所述驱动模块在所述开关控制信号的作用下对所述第一驱动电流进行放大处理，并根据放大处理后的所述第一驱动电流驱动所述功率开关管导通；在所述预设时间后，当所述开关控制信号保持所述导通状态，所述电流偏置模块在所述采样电压的作用下生成第二驱动电流，所述第二驱动电流随着所述采样电压的增大而增大；所述驱动模块在所述开关控制信号的作用下对逐渐增大的所述第二驱动电流进行放大处理，并根据放大处理后的所述第二驱动电流持续驱动所述功率开关管导通。3.根据权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述电流偏置模块包括：第一镜像电流单元、采样单元以及控制单元；在所述预设时间内，所述控制单元在所述开关控制信号的作用下根据所述第一镜像电流单元输出的电流输出驱动电流至所述驱动模块；所述采样单元对所述功率开关管输出端的电流进行采样以获取所述采样电压，并在所述采样电压的作用下输出驱动电流至所述驱动模块，其中所述控制单元输出的驱动电流和所述采样单元输出的驱动电流之和为所述第一驱动电流，并且所述采样单元输出的驱动电流小于所述控制单元输出的驱动电流；在所述预设时间后，所述开关控制信号保持所述导通状态时，所述控制单元停止输出驱动电流至所述驱动模块，所述采样单元在所述采样电压的作用下生成所述第二驱动电流，并输出至所述驱动模块。4.根据权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于，所述第一镜像电流单元与所述采样单元连接，所述第一镜像电流单元生成初始驱动电流，所述控制单元在所述开关控制信号的控制下根据所述初始驱动电流输出驱动电流至所述驱动模块；所述采样单元接收所述第一镜像电流单元输出的所述初始驱动电流，并在所述采样电压作用下根据所述初始驱动电流输出驱动电流至所述驱动模块。5.根据权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于，所述采样单元包括：采样子单元与镜像电流子单元，所述采样子单元与镜像电流子单元相连接；所述采样子单元对所述功率开关管输出端的电流进行采样，以获取所述采样电压；在所述预设时间后，所述开关控制信号保持所述导通状态时，所述采样子单元在所述采样电压的作用下生成驱动电流，所述镜像电流子单元对所述采样子单元生成的驱动电流进行放大处理后输出所述第二驱动电流；其中，所述采样子单元生成的驱动电流随着所述采样电压的增大而增大。6.根据权利要求3至5任一项所述的开关电源电路，其特征在于，所述第一镜像电流单元包括：第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件以及第四开关元件；所述第一开关元件的输入端与所述第二开关元件的输入端共接，并接收供电电压，所述第一开关元件的控制端与所述第一开关元件的输出端、所述第三开关元件的输入端以及所述第二开关元件的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：项敬锋，高健豪，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44