开关电源的控制电路、方法、供电系统及用电设备

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种开关电源的控制电路、方法、供电系统及用电设备。

背景技术

现有开关电源由于电路中大量存在电容，在交流电源整流输入的情况下，开关电源上电瞬间会有很大的脉冲电流，如果不对脉冲电流进行限制，会影响电路中器件的使用寿命。

现有方案一般在整流桥交流侧增加限流电阻进行上电软启动，待母线电压升高至一定范围，控制继电器短接限流电阻完成启动过程；或用NTC电阻进行上电软起动，待NTC电阻功率提高阻值降低，完成启动过程。上述方案在限流电阻的选型过程较为复杂，且限流电阻一般体积较大，占用较大空间。

针对现有技术中开关电源电路中采用限流电阻实现控制上电阶段的脉冲电流时限流电阻的选型过程较为复杂，且限流电阻占用较大空间的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种开关电源的控制电路、方法、供电系统及用电设备，以解决现有技术中开关电源电路中采用限流电阻实现控制上电阶段的脉冲电流时限流电阻的选型过程较为复杂，且限流电阻占用较大空间的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种开关电源的控制电路，该电路包括：

采样模块，接入交流电源的正极和负极之间，用于获取交流电源电压的采样信号；

比较模块，其输入端连接所述采样模块，其输出端连接触发器，用于根据所述采样信号输出触发信号；

控制模块，所述控制模块包括微控制单元MCU和所述触发器，所述MCU用于输出控制指令信号至所述触发器，所述触发器用于根据所述触发信号确定是否输出控制指令信号，以控制所述开关电源的电子开关的开闭。

进一步地，所述采样模块包括：

至少两个串联的电阻，其中任意两个电阻之间引出输出端子，以连接所述比较模块的输入端。

进一步地，所述采样模块还包括：

滤波器，设置在所述输出端子与所述比较模块的输入端之间，用于对所述采样信号进行滤波。

进一步地，所述比较模块包括：

比较器，其反相输入端连接所述采样模块，其同相输入端输入参考电压。

进一步地，所述电路还包括：

整流模块，设置在所述采样模块和交流电源之间，用于对所述交流电源电压进行整流。

本发明还提供一种供电系统，包括开关电源，还包括上述开关电源的控制电路。

本发明还提供一种用电设备，包括上述供电系统，所述用电设备至少包括以下其中之一：空调、热水器、电磁炉、洗衣机、电饭煲、冰箱、风扇、电热扇。

本发明还提供一种开关电源的控制方法，应用于上述开关电源的控制电路，该方法包括：

接收控制指令信号和触发信号；其中，所述触发信号根据交流电源电压的采样信号生成；

根据所述触发信号确定是否输出控制指令信号，以控制所述开关电源的电子开关的开闭。

进一步地，根据所述触发信号确定是否输出控制指令信号，以控制所述开关电源的电子开关的开闭，包括：

如果所述触发信号为高电平信号，则输出所述控制指令信号，并控制所述电子开关执行所述控制指令信号所指示的动作；

如果所述触发信号为低电平信号，则不输出所述控制指令信号，控制所述电子开关保持当前动作。

进一步地，所述触发信号根据交流电源电压的采样信号生成，包括：

判断所述采样信号所携带的电压值与参考电压之间的大小关系；

如果所述采样信号所携带的电压值小于参考电压，则生成高电平触发信号；

如果所述采样信号所携带的电压值大于所述参考电压，则生成低电平触发信号；

其中，所述参考电压小于预设电压阈值。

进一步地，判断所述采样信号所携带的电压值与参考电压之间的大小关系之前，所述方法还包括：

确定所述电子开关的动作延时时长；

根据所述电子开关的动作延时时长计算所述预设电压阈值。

进一步地，根据所述电子开关的动作延时时长计算所述预设电压阈值时，依据以下公式实现：

Uth＝Um*sin(ωt

其中，Uth为所述预设电压阈值，Um为交流电源电压的最大值，ω为单位时间内的角度变化量，t

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述开关电源的控制方法。

应用本发明的技术方案，通过采样模块获取交流电源电压的采样信号，根据采样信号生成触发信号，通过控制模块中的触发器接收控制指令信号并根据触发信号确定是否输出控制指令信号，以控制开关电源的电子开关的开闭，能够根据交流电源电压的电压值触发电子开关的开闭，实现限制开关电源上电瞬间的脉冲电流，避免采用限流电阻，控制过程简单易实现，并且相对于限流电阻，开关电源的控制电路占用的空间更小。

附图说明

图1为根据本发明实施例的开关电源的控制电路的结构图；

图2为根据本发明实施例的开关电源的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二等来描述电阻，但这些电阻不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同电阻区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一电阻也可以被称为第二电阻，类似地，第二电阻也可以被称为第一电阻。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种开关电源的控制电路，图1为根据本发明实施例的开关电源的控制电路的结构图，如图1所示，该电路包括：

采样模块10，接入交流电源的正极和负极之间，用于获取交流电源电压的采样信号Vin；比较模块20，其输入端连接采样模块10，其输出端连接触发器D的第一端子CP，用于根据采样信号Vin输出触发信号Vout；控制模块30，控制模块包括微控制单元MCU和触发器D，MCU用于输出控制指令信号至触发器D的第二端子D1，触发器D用于根据触发信号Vout确定是否输出控制指令信号，以控制开关电源的电子开关的开闭。

本实施例的开关电源的控制电路，通过采样模块10获取交流电源电压的采样信号Vin，根据采样信号Vin输出触发信号Vout，通过控制模块30中的触发器D接收控制指令信号并根据触发信号Vout确定是否输出控制指令信号，以控制开关电源的电子开关的开闭，能够根据交流电源电压的电压值触发电子开关的开闭，实现限制开关电源上电瞬间的脉冲电流，避免采用限流电阻，控制过程简单易实现，并且相对于限流电阻，开关电源的控制电路占用的空间更小。

为了实现分压采样，上述采样模块10包括：至少两个串联的电阻，其中任意两个电阻之间引出输出端子，以连接比较模块20的输入端。在具体实施时，如图1所示，可以串联设置两个电阻，阻值分别为R1和R2，R2为交流电源负极与比较模块20的输入端之间的电阻的总阻值，R1为采样模块10中交流电源正极与比较模块20的输入端之间的电阻的总阻值，两个电阻之间引出的输出端子，以连接比较模块20的输入端。

为了滤除交流电源电压中的谐波，上述采样模块10还包括：

滤波器，设置在输出端子与比较模块20的输入端之间，用于对采样信号Vin进行滤波，滤波器的滤波带宽根据输入电压工频频率进行设置，即仅保留工频频率，滤除其他频率干扰，以提高在输入电压存在谐波时系统可靠性。

为了实现根据采样信号Vin输出触发信号Vout，上述比较模块20包括：比较器A，其反相输入端连接采样模块10，其同相输入端输入参考电压Vref。在采样信号Vin所携带的电压值小于参考电压Vref时，生成高电平触发信号Vout；在采样信号Vin所携带的电压值大于参考电压Vref时，生成低电平触发信号Vout。

在采样前，需要将交流电源电压转变为直流信号，因此，上述电路还包括：整流模块40，设置在采样模块10和交流电源之间，用于对交流电源电压进行整流。整流后的电压信号为原交流电源电压U＝Um*sin(ωt)的2倍频的馒头波。

实施例2

本实施例提供一种供电系统，包括开关电源，还包括上述实施例的开关电源的控制电路。

实施例3

本实施例提供一种用电设备，包括上述实施例的供电系统，上述用电设备至少包括以下其中之一：空调、热水器、电磁炉、洗衣机、电饭煲、冰箱、风扇、电热扇。

实施例4

本实施例提供一种开关电源的控制方法，应用于上述实施例1的开关电源的控制电路，图2为根据本发明实施例的开关电源的控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

S101，接收控制指令信号和触发信号Vout；其中，触发信号Vout根据交流电源电压的采样信号Vin生成。

S102，根据触发信号Vout确定是否输出控制指令信号，以控制开关电源的电子开关的开闭。

本实施例的开关电源的控制方法，接收控制指令信号和根据交流电源电压的采样信号Vin生成的触发信号Vout；根据触发信号Vout确定是否输出控制指令信号，以控制开关电源的电子开关的开闭，能够根据交流电源电压的电压值触发电子开关的开闭，实现限制开关电源上电瞬间的脉冲电流，避免采用限流电阻，控制过程简单易实现。

根据触发信号Vout确定是否输出控制指令信号，以控制开关电源的电子开关的开闭，具体包括：如果触发信号Vout为高电平信号，则输出控制指令信号，并控制电子开关执行控制指令信号所指示的动作；如果触发信号Vout为低电平信号，则不输出控制指令信号，控制电子开关保持当前动作。

触发信号Vout有高低电平两种状态，在采样信号Vin所携带的电压值小于参考电压Vref时输出高电平。触发信号Vout的脉冲频率为输入交流频率的2倍。将触发信号Vout作为D触发器时钟信号输入。根据触发器D的特性，触发器D的输出端子Q输出的驱动信号电平仅在触发信号Vout处于上升沿时跟随第二端子D1输入的控制指令信号变化。闭合指令电平维持不变，则驱动信号维持同样电平不变，用以驱动电子开关闭合。

具体地，当MCU判断开关电源需要上电时，向触发器D的第二端子D1发出高电平闭合指令，当触发信号Vout的波形为上升沿时(即Vout为高电平信号)，触发器D的输出端子Q输出高电平驱动信号，控制电子开关闭合；当MCU判断开关电源需要断电时，向触发器D的第二端子D1发出低电平关断指令，当触发信号Vout波形为上升沿时(即Vout为高电平信号)，触发器D的输出端子Q输出低电平驱动信号，控制电子开关断开。

根据交流电源电压的采样信号Vin生成触发信号Vout，上述步骤可以通过比较器实现，具体包括：判断采样信号Vin所携带的电压值与参考电压Vref之间的大小关系；如果采样信号Vin所携带的电压值小于参考电压Vref，则生成高电平触发信号Vout；如果采样信号Vin所携带的电压值大于参考电压Vref，则生成低电平触发信号Vout；其中，参考电压Vref小于预设电压阈值。

比较器同相输入端输入的参考电压Vref设置与电子开关动作延时时长有关，电子开关动作延时时长为t

当电源电压的采样信号Vin携带的电压值较小时，比较器的反相的输入端的电压小于参考电压Vref时，比较器输出高电平信号，触发器D输出MCU发出的控制指令信号，电子开关根据控制指令信号动作；当电源电压的采样信号Vin携带的电压值增大，使比较器的反相的输入端的电压达到预设电压阈值Uth时，比较器输出低电平信号，触发器D不会输出MCU发出的控制指令信号，电子开关也不会动作。

实施例5

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述实施例的开关电源的控制方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。