CN109347342A - 一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，利用外部半波整流二级管，将交流电整流成同相之脉波电流，在每个同相脉波里，只在极短时间及低压区内实施供电工作，以及利用芯片内部对交流电同步零位检测钳位在低压处实施与交流电低频同步振荡供电，再利用芯片内低频非连续性脉冲动态的对外部储能电容进行动态充电，以保持恒定电压及电流供电能力，再经由泵电源转成负电压输出，此芯片除了可提供家电控制板的供电以外还可完全满足大功率可控硅负电压驱动的需求，可以作为家电专用的降压驱动芯片，具有体积小、无EMI/EMC干扰、不发热、成本低的优点。

Description

一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片

技术领域

本发明涉及一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片。

背景技术

在家电控制板领域，TRIAC可控硅是不可或缺的驱动元器件，尤其在大功率可控硅组件下要使可控硅正确无误的驱动，必须让可控硅工作在Ⅱ、Ⅲ象限内，才能确保以最小的触发电流取得对可控硅完全的触发。

传统电路设计将交流电源转成直流电源时，往往采用的方式如下：

a.变压器降压方式：

优点：成本高，无EMI/EMC问题，取出电流大。

缺点：重量重，体积大，效率低，硅钢片发热不符合欧盟ERP标准。

b.开关式电源降压方式：

优点：体积小重量轻，效率高，取出电流大。

缺点：有EMI/EMC问题，成本适中，周边元器件多，MOS管发热大。

c.电阻式降压方式：

优点：体积小重量轻，无EMI/EMC问题，成本低。

缺点：效率低，取出电流小，电阻发烫严重，不符合欧盟ERP标准。

d.阻容式降压方式:

优点：重量轻，无EMI/EMC问题，成本适中。

缺点：体积大，效率低，电容寿命易老化及受温度影响，不符合欧盟ERP标准，限流电阻易击穿燃烧烧毁。

而上述将交流电源转成直流电源之方式中，又以阻容式降压方式为目前最常采用的方式，请参阅第1图所示，即为以阻容式降压做为可控硅电源的电路图，该电路的输入端包含有一交流电源，该交流电源与一电阻及一电容形成串并联，使交流电源藉由该电容及电阻而限制其最大电流，另外再连接二个二极体所构成之整流电路，将交流电流整流为直流电流，再藉由一齐纳二极体及一电解电容，输出一稳压之直流电源，作为多数个可控硅的闸极直流触发信号之电流，由于该电容体积大，故造成组装上的困扰，加上电容容易老化，故有使用寿命的限制，至于电阻则有被击穿烧毁。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于：提供一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，综合上述各种降压方式的缺点，设计一款体积小、取出电流适中、无EMI/EMC干扰、不发热、成本低的芯片为首要设计解决目标，再经由泵电源转成负电压输出，此芯片除了可提供家电控制板的供电以外还可完全满足大功率可控硅负电压驱动的需求，使本发明可提供各种小家电产品所有交流转直流供电用。

本发明的技术解决方案是：一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，至少设有两半波交流电源输入接脚、一工作电压输出接脚、两个泵电源储能电容接脚、一直流电压输出接脚、一直流负电压输出接脚，该芯片包括：

一内部供电电路单元，与半波交流电源输入端相连接，其包含有一第一软开关、一恒流源及一启动判别电路，当芯片上电时，电流经该第一软开关及该恒流源，对芯片外部的储能电容进行充电，当达到启动判别电路上限参考电压时，该第一软开关即关闭对外部储能电容的充电路径，并提供芯片内部的工作电压；

一第二软开关启动判别电路单元，与交流电源输入端相连接，其包含有一交流检测钳位电路及一第二软开关，当该交流检测钳位电路检测到低压工作区电位时，即开启该第二软开关，继续对外部的储能电容以低频非连续性脉冲继续充电；当第一储能电容充饱电时关闭第二软开关,同时开启第三软开关将第一储能电容电能转换给第二储能电容,此时再将第二储能电容储存的正电压能量经由泵电源回路储存于外部第三储能电容上,同时再将已储存在泵电源上的第三储能电容电能经由外部第四储能电容进行能量转换完成正电压转转成负电压输出。

进一步地，该半波交流电源输入端所输入的半波交流电流利用一二极体，将全波的交流电流转成半波的交流电流。

进一步地，泵电源具有第四软开关、第五软开关、第六软开关和第七软开关，第一软开关、第二软开关、第三软开关、第四软开关、第五软开关、第六软开关、第七软开关皆为金属氧化物半导体场效电晶体。

进一步地，该芯片还包括一主动泄放电路单元，该主动泄放电路单元与交流电源输入端相连接，芯片利用主动泄放电路提供电流源泄放通道，以确保输入能量能在充电期间，对外部储能电容进行充电。

进一步地，该第二软开关启动判别电路单元于第二软开关处设有一过热保护电路及一第一欠压过压保护电路。

进一步地，该第二软开关启动判别电路单元于第三软开关处则设有一第二欠压过压保护电路及一过流保护电路。

应用本发明所提供的一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，其有益效果是：由于无需使用电感，且无EMI/EMC问题，故具有高安全性、加工容易、节省成本、维修容易、减少体积等优点，且可在超高宽电压工作。

附图说明

图1为现有技术以阻容式降压作为可控硅电源的电路图；

图2为本发明的集成模块外观图；

图3为本发明的芯片连接可控硅电路图；

图4为本发明的芯片内部的电路方块图；

图5为本发明软开关动作步骤示意图；

图6为本发明以电压波形显示其低压工作区的示意图；

图7为本发明的可控硅四象限示意图。

图中所示：100—芯片，1—半波交流电源输入接脚，2—工作电压输出接脚，3—泵电源储能电容接脚，4—直流电压输出接脚，5—直流负电压输出接脚，6—内部供电电路单元，7—第一软开关，8—恒流源，9—启动判别电路，10—第二软开关启动判别电路单元，11—交流检测钳位电路，12—第二软开关，13—第一储能电容，14—第三软开关，15—第二储能电容，16—泵电源，17—第三储能电容，18—第四储能电容，19—主动泄放电路单元，20—过热保护电路，21—第一欠压过压保护电路，22—第二欠压过压保护电路，23—过流保护电路，24—第四软开关，25—第五软开关，26—第六软开关，27—第软开关。

具体实施方式

为比较直观、完整地理解本发明的技术方案，现就结合本发明附图进行非限制性的特征说明如下：

如图2—图7所示，一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，至少设有两半波交流电源输入接脚1、一工作电压输出接脚2、两个泵电源储能电容接脚3、一直流电压输出接脚4、一直流负电压输出接脚5，该芯片100包括：

一内部供电电路单元6，与半波交流电源输入端相连接，其包含有一第一软开关7、一恒流源8及一启动判别电路9，当芯片100上电时，电流经该第一软开关7及该恒流源8，对芯片100外部的储能电容进行充电，当达到启动判别电路9上限参考电压时，该第一软开关7即关闭对外部储能电容的充电路径，并提供芯片100内部的工作电压；

一第二软开关启动判别电路单元10，与交流电源输入端相连接，其包含有一交流检测钳位电路11及一第二软开关12，当该交流检测钳位电路11检测到低压工作区电位时，即开启该第二软开关12，继续对外部的储能电容以低频非连续性脉冲继续充电；当第一储能电容13充饱电时关闭第二软开关12,同时开启第三软开关14将第一储能电容13电能转换给第二储能电容15,此时再将第二储能电容15储存的正电压能量经由泵电源16回路储存于外部第三储能电容17上,同时再将已储存在泵电源16上的第三储能电容17电能经由外部第四储能电容18进行能量转换完成正电压转转成负电压输出。

该半波交流电源输入端所输入的半波交流电流利用一二极体，将全波的交流电流转成半波的交流电流。

泵电源16具有第四软开关24、第五软开关25、第六软开关26和第七软开关27，第一软开关7、第二软开关12、第三软开关14、第四软开关24、第五软开关25、第六软开关26、第七软开关27皆为金属氧化物半导体场效电晶体。

该芯片100还包括一主动泄放电路单元19，该主动泄放电路单元19与交流电源输入端相连接，芯片100利用主动泄放电路提供电流源泄放通道，以确保输入能量能在充电期间，对外部储能电容进行充电。

该第二软开关启动判别电路单元10于第二软开关12处设有一过热保护电路20及一第一欠压过压保护电路21。

该第二软开关启动判别电路单元10于第三软开关14处则设有一第二欠压过压保护电路22及一过流保护电路23。

当然，以上仅为本发明的较佳实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，凡运用本发明说明书及图式内容所为之简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，至少设有两半波交流电源输入接脚、一工作电压输出接脚、两个泵电源储能电容接脚、一直流电压输出接脚、一直流负电压输出接脚，其特征在于：该芯片包括：

一内部供电电路单元，与半波交流电源输入端相连接，其包含有一第一软开关、一恒流源及一启动判别电路，当芯片上电时，电流经该第一软开关及该恒流源，对芯片外部的储能电容进行充电，当达到启动判别电路上限参考电压时，该第一软开关即关闭对外部储能电容的充电路径，并提供芯片内部的工作电压；

一第二软开关启动判别电路单元，与交流电源输入端相连接，其包含有一交流检测钳位电路及一第二软开关，当该交流检测钳位电路检测到低压工作区电位时，即开启该第二软开关，继续对外部的储能电容以低频非连续性脉冲继续充电；当第一储能电容充饱电时关闭第二软开关,同时开启第三软开关将第一储能电容电能转换给第二储能电容,此时再将第二储能电容储存的正电压能量经由泵电源回路储存于外部第三储能电容上,同时再将已储存在泵电源上的第三储能电容电能经由外部第四储能电容进行能量转换完成正电压转转成负电压输出。

2.根据权利要求1所述的一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，其特征在于：该半波交流电源输入端所输入的半波交流电流利用一二极体，将全波的交流电流转成半波的交流电流。

3.根据权利要求2所述的一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，其特征在于：泵电源具有第四软开关、第五软开关、第六软开关和第七软开关，第一软开关、第二软开关、第三软开关、第四软开关、第五软开关、第六软开关、第七软开关皆为金属氧化物半导体场效电晶体。

4.根据权利要求1所述的一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，其特征在于：该芯片还包括一主动泄放电路单元，该主动泄放电路单元与交流电源输入端相连接，芯片利用主动泄放电路提供电流源泄放通道，以确保输入能量能在充电期间，对外部储能电容进行充电。

5.根据权利要求1所述的一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，其特征在于：该第二软开关启动判别电路单元于第二软开关处设有一过热保护电路及一第一欠压过压保护电路。

6.根据权利要求1所述的一种可交流宽电压输入直流负电压输出供电稳压芯片，其特征在于：该第二软开关启动判别电路单元于第三软开关处则设有一第二欠压过压保护电路及一过流保护电路。