功耗控制电路、驱动电源及功耗控制方法

技术领域

本发明涉及领域，特别是涉及一种功耗控制电路、驱动电源及功耗控制方法。

背景技术

当今全球的环保意识越来越重要，欧盟各国相继加入电子电气产品能效等级认证。其中，开关电源小功率产品V级能效要求待机低于0.3W以下，小功率智能照明类产品要求低于0.5W以下，这类小功率产品的低功耗芯片可选择性高，各大芯片公司推出相当不错的低功耗芯片，而某些大功率领域的低功耗方案却不多，大功率电源产品都要求有PFC功能，低成本的PFC芯片市场占有量大，供货周期短，很受市场欢迎，但没有关断功能，电源在空载时PFC一直在工作，有的是间断性工作，功耗从1W-10W不等，而且间断工作等于是冲击工作，降低了驱动电源的使用寿命。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种功耗控制电路、驱动电源及功耗控制方法。

第一方面，本发明提出了一种功耗控制电路，包括信号输入单元、整流滤波单元、信号比较单元、信号基准源单元、关断控制单元和PFC单元；

所述信号输入单元的输出端接所述整流滤波单元的输入端，所述整流滤波单元的输出端接所述信号比较单元的第一输入端，所述信号输入单元用于将特定类型的检测信号经所述整流滤波单元滤波后输入到信号比较单元中；

所述信号比较单元的第二输入端接所述信号基准源单元的输出端，所述信号比较单元的输出端接所述关断控制单元的受控端，所述关断控制单元的控制端接所述PFC单元，所述信号比较单元用于接收检测信号并将检测信号与预设的基准信号比较，并输出控制信号控制关断控制单元关断所述PFC单元。

第二方面，本发明提出了一种驱动电源，包括如上所述的功耗控制电路。

第三方面，本发明提出了一种功耗控制方法，基于如上所述的驱动电源，包括以下步骤：

获取检测信号，所述检测信号包括PWM调光信号、PFC单元的PWM输出信号、电流检测信号和PFC单元的PFC电感的耦合电压信号；

将检测信号滤波后输入信号比较单元；

通过信号比较单元将检测信号与预设的基准信号阈值比较，判断检测信号是否低于预设的基准信号；

若检测信号低于预设的基准信号，则通过信号比较单元输出控制信号以控制关断控制单元关断驱动电源。

本发明的有益效果是：本发明提出一种功耗控制电路、驱动电源及功耗控制方法，其中，功耗控制电路通过采用多种不同的检测信号做信号输入，并与基准信号进行比较，可根据实际需要选择合适的检测信号，应用电源拓扑结构广；通过整流滤波单元将检测信号导入信号比较单元中比较，在比较之后，输出控制信号控制关断控制单元关断对应的PFC单元，在负载轻载或空载时，直接关断PFC单元，做到更低功耗，更节约电能，提高了电路使用寿命。

附图说明

图1是本发明一一种功耗控制电路一实施例的原理框图:

图2是本发明一种功耗控制电路一实施例的电路图；

图3是本发明一种功耗控制电路一实施例的信号基准源单元的电路图；

图4是本发明一种功耗控制电路一实施例的PFC单元的电路图；

图5是本发明一种功耗控制方法一实施例的方法流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

参照图1-4，本发明提出一种功耗控制电路，包括信号输入单元10、整流滤波单元20、信号比较单元30、信号基准源单元40、关断控制单元50和PFC单元60，本方案通过信号输入单元10采样多种不同的检测信号做信号输入，并与基准信号进行比较，可根据实际需要选择合适的检测信号，应用电源拓扑结构广；并且，通过整流滤波单元20将检测信号导入信号比较单元30中比较，在比较之后，输出控制信号控制关断控制单元50关断对应的PFC单元60，在负载轻载或空载时，直接关断PFC单元60，做到更低功耗，更节约电能，提高了电路使用寿命。

在本实施中，信号输入单元10的输出端接整流滤波单元20的输入端，整流滤波单元20的输出端接信号比较单元30的第一输入端，信号输入单元10用于将特定类型的检测信号经整流滤波单元20滤波后输入到信号比较单元30中；信号比较单元30的第二输入端接信号基准源单元40的输出端，信号比较单元30的输出端接关断控制单元50的受控端，关断控制单元50的控制端接PFC单元60，信号比较单元30用于接收检测信号并将检测信号与预设的基准信号比较，并输出控制信号控制关断控制单元50关断PFC单元60。

参考图1，在本实施例中，信号输入单元10包括第一信号模块11、第二信号模块12、第三信号模块13和第四信号模块14。第一信号模块11、第二信号模块12、第三信号模块13和第四信号模块14的输出端均接整流滤波单元20的输入端，实际使用时，四路检测信号取其一经整流滤波后送入运算放大器U1A的3脚，与基准信号进行比较。

其中，第一信号模块11用于输入PWM调光信号给信号比较单元30，PWM调光信号可以由PWM调光电路生成并主动传输到信号输入单元10。第二信号模块12用于将PFC单元60的PWM输出信号输入给信号比较单元30，PWM输出信号取自PFC单元60的PFC芯片，当负载空载时，PFC芯片的输出PWM占空比最小，因此可以根据输出PWM信号的大小来判断出是否空载。第三信号模块13用于输入电流检测信号给信号比较单元30，其中电流检测信号可以通过另外设置的电流检测电路来进行检测，并反馈到第三信号模块13；第四信号模块14用于输入PFC单元60的PFC电感的耦合电压信号给信号比较单元30。将上述的PWM调光信号、PWM输出信号、电流检测信号和耦合电压信号，与基准信号进行比较，只要任一检测信号小于基准信号，立即关断PFC单元60，拓宽了本方案的可应用的电源产品的类型，同时降低电源在负载为空载或轻载时的功耗，节约电能。

如图2所示，本方案的PWM调光信号D IM，PWM输出信号DRV，电流检测信号ISENS和耦合电压信号DV并接在同一个点，并连接整流滤波单元20，利用了信号差的工作关系实现第一信号模块11、第二信号模块12、第三信号模块13和第四信号模块14有序采样并联，有序隔离控制不会影响其他信号模块电路工作异常；本方案结构简单，线路简洁的同时能够实现不同的检测信号采样，控制降能选择点到位，平衡掌握器件应力有利于产品高可靠长寿命。

参考图2，在本实施例中，信号比较单元30包括运算放大器U1A、第六电阻R13、第七电阻R7和第一电容C3，运算放大器U1A的同相端接第六电阻R13、第七电阻R7和第一电容C3的第一端，第六电阻R13和第一电容C3的第二端接地，第七电阻R7的第二端接信号基准源单元40，运算放大器U1A的反相端接整流滤波单元20的输出端。其中，R7，R13，C3组成分压电路，从运算放大器U1A的同相端3脚输入，当运算放大器U1A的反相端2脚电压信号低于基准3脚电压时，运算放大器U1A的输出端1脚为高电平，也即是检测信号低于基准信号时，第一功率开关管Q2被触发导通。

参考图2，在本实施例中，整流滤波单元20包括RC整流滤波电路，其中电阻R11、电阻R6、电阻R10、电容C4、电容C5和电容C6连接组成RC整流滤波电路(整流滤波单元20)，用于将检测信号整流滤波后输入到运算放大器U1A的反相端2脚，以进一步在运算放大器U1A中进行比较。

在本实施例中，关断控制单元50包括关断模块51和启动偏置模块52，控制模块的受控端接信号比较单元30，控制模块的控制端接启动偏置模块52的受控端，启动偏置模块52的控制端接PFC单元60，控制模块用于接收信号比较单元30的控制信号，并基于控制信号控制启动偏置模块52关断PFC单元60。

参考图2，在本实施例中，关断模块51包括第一功率开关管Q2和第五电阻R5，第一功率开关管Q2的栅极通过第五电阻R5接运算放大器U1A的输出端，第一功率开关管Q2的源极接地，第一功率开关管Q2的漏极接启动偏置模块52。

参考图2，在本实施例中，启动偏置模块52包括第二功率开关管Q1、第一二极管D1、钳位二极管ZD1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；第一电阻R1的第一端、钳位二极管ZD1的负极、第一二极管D1的负极和第二功率开关管Q1的栅极接第一功率开关管Q2的漏极，钳位二极管ZD1的正极接地，第一电阻R1的第二端依次串接第三电阻R3和第二电阻R2，第二电阻R2接整流后高压；第一功率开关管Q2的漏极接STV端，第一功率开关管Q2的源极接STV1端和第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端接第一二极管D1管的正极。

其中，第二功率开关管Q1工作在高端正电位做开关功能，Q1的作用是控制PFC芯片的工作电压，这里用作两个点的开关，Q1的D极(漏极)接STV，STV1接PFC芯片的电源输入端，Q1的工作能量来源于启动偏置模块52，当PFC芯片在正常工作时，STV1的电压高于STV，第一二极管D1作隔离加速用，STV1处的电压通过第四电阻R4和第一二极管D1正向导通至Q1栅极，Q1深度开通，Q1的开和关受控于第一功率开关管Q2，Q2的工作受控于运算放大器U1A。

其中，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3串接，钳位二极管ZD1钳位，第二电阻R2接整流后高压，第一电阻R1接第二功率开关管Q1的栅极和钳位二极管ZD1正极并联，ZD1将启动偏置模块52钳位在PFC芯片工作的最高电压，即PFC芯片的启动电压，以利于第二功率开关管Q1完全将STV处的电压导通到STV1。

如图2所示，在本实施例中，当检测信号的电压低于预设的基准信号的电压时，运算放大器U1A的输出端1输出高电平，此时第一功率开关管Q2导通，第一功率开关管Q2导通将第二功率开关管Q1的栅极拉低，即Q1关断，此时STV和STV1断开，所以启动电阻上能量暂时传递不到PFC单元60的PFC芯片的VDD脚，PFC单元60停止所有工作，即完全无耗损，可以做到真正节能，PFC单元60基本做到关断时0损耗；只有等负载的带载信号或外部的PWM调光信号大于信号比较单元30的预设的基准信号之后，第一功率开关管Q2被释放，此时第二功率开关管Q1导通，PFC单元60才会重新工作。

在本实施例中，信号基准源单元40包括TL431基准源U2，第八电阻R12和第二电容C2，TL431基准源U2的正极接第二电容C2的第一端，TL431基准源U2的参考端接第二电容C2的第二端和第七电阻R7的第二端，TL431基准源U2的负极接第八电阻R12的第一端，第八电阻R12的第二端接VD15供电输入。本发明的信号基准源单元40的供电由独立VCC供电，TL431基准源U2为精密2.5V基准源，TL431基准源U2由电阻R12限流和输出，TL431基准源U2是最普通的431基准源芯片，能方便实现的2.5V基准电压。

参考图4，在本实施例中，PFC单元60包括PFC芯片、第三功率开关管Q3、启动电阻和PFC电感L1，第三功率开关管Q3的漏极接启动电阻(串接的电阻R2、R3和R4)的第一端，启动电阻的第二端接供电输入，第三功率开关管Q3的栅极接触发信号，第三功率开关管Q3的源极接PFC芯片的VDD端，PFC电感L1的第一端接地，第二端接PFC芯片的VDD端。

其中，第三功率开关管Q3是串联在启动电阻和PFC芯片的供电脚VDD的中间的，当负载变低时，在PFC电感上的电流降低，副边感应电动势降低，即感应电压降低，无法维持PFC芯片的能量供给，又因信号比较单元30的运算放大器U1A由于输入的检测信号低于基准信号，即U1A的1脚输出高电平后，Q2已被触发，Q1的开和关受控于Q2，Q1的工作受控于运算放大器U1A，Q2导通将Q1栅极的电位拉低，即Q1关断，STV和STV1断开，所以启动电阻上能量暂时传递不到PFC芯片的VDD脚，PFC芯片停止所有工作，即完全无耗损。

本方案的功耗控制电路通过采用多种不同的检测信号做信号输入，并与基准信号进行比较，可根据实际需要选择合适的检测信号，应用电源拓扑结构广；通过整流滤波单元20将检测信号导入信号比较单元30中比较，在比较之后，输出控制信号控制关断控制单元50关断对应的PFC单元60，在负载轻载或空载时，直接关断PFC单元60，做到更低功耗，更节约电能，提高了电路使用寿命。

本发明还提出一种驱动电源，包括如上所述的功耗控制电路。

本方案的驱动电源包括的功耗控制电路，通过采用多种不同的检测信号做信号输入，并与基准信号进行比较，可根据实际需要选择合适的检测信号，应用电源拓扑结构广；通过整流滤波单元20将检测信号导入信号比较单元30中比较，在比较之后，输出控制信号控制关断控制单元50关断对应的PFC单元60，在负载轻载或空载时，直接关断PFC单元60，做到更低功耗，更节约电能，提高了电路使用寿命。

参考图5，本发明还提出一种功耗控制方法，基于如上所述的驱动电源，包括步骤S10-S40。

S10、获取检测信号，检测信号包括PWM调光信号、PFC单元的PWM输出信号、电流检测信号和PFC单元的PFC电感的耦合电压信号。

在本实施例中，PWM调光信号可以由PWM调光电路生成并主动传输到信号输入单元；PWM输出信号取自PFC单元的PFC芯片，当负载空载时，PFC芯片的输出PWM占空比最小，因此可以根据输出PWM信号的大小来判断出是否空载；电流检测信号可以通过另外设置的电流检测电路来进行检测；耦合电压信号为PFC单元的PFC电感的耦合电压信号，本方案通过采用多种不同的检测信号做信号输入，并择一与基准信号进行比较，可根据实际需要选择合适的检测信号，拓宽了应用电源拓扑结构。

S20、将检测信号滤波后输入信号比较单元。

S30、通过信号比较单元将检测信号与预设的基准信号阈值比较，判断检测信号是否低于预设的基准信号。

S40、若检测信号低于预设的基准信号，则通过信号比较单元输出控制信号以控制关断控制单元关断驱动电源。

在本实施例中，通过整流滤波单元20将检测信号导入信号比较单元30中比较，在比较之后，输出控制信号控制关断控制单元50关断对应的PFC单元60，在负载轻载或空载时，直接关断PFC单元60，做到更低功耗，更节约电能，提高了电路使用寿命。

具体的，参考图1和2，当检测信号的电压低于预设的基准信号的电压时，运算放大器U1A的输出端1输出高电平，此时第一功率开关管Q2导通，第一功率开关管Q2导通将第二功率开关管Q1的栅极拉低，即Q1关断，此时STV和STV1断开，所以启动电阻上能量暂时传递不到PFC单元60的PFC芯片的VDD脚，PFC单元60停止所有工作，即完全无耗损，可以做到真正节能，PFC单元60基本做到关断时0损耗；只有等负载的带载信号或外部的PWM调光信号大于信号比较单元30的预设的基准信号之后，第一功率开关管Q2被释放，此时第二功率开关管Q1导通，PFC单元60才会重新工作。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。