[发明专利]一种延长掉电保持时间的开关电源电路及方法

说明书

本申请公开了一种延长掉电保持时间的开关电源电路及方法，用于电源掉电时，提高母线电压的变化值，延长了开关电源电路的掉电保持时间的同时不需要提高母线的工作电压。本发明实施例开关电源电路包括：嵌位保护单元、谐振单元、母线、电源及开关Q5；谐振单元包括电感Lr和电容Cr，嵌位保护单元包括嵌位二极管D1及嵌位二极管D2，母线包括母线电容Cbus；开关Q5的一端连接于电感Lr和电容Cr之间，另一端连接于嵌位二极管D1的正极和嵌位二极管D2的负极之间；当电源未掉电时，控制开关Q5导通，使得电容Cr的极间电压Vc小于或等于母线电容Cbus的极间电压Vbus；当电源掉电时，控制开关Q5断开，使得Vc大于Vbus，以延长开关电源电路的掉电保持时间。

技术领域

本申请涉及电路领域，尤其涉及一种延长掉电保持时间的开关电源电路及方法。

背景技术

一般情况下，设备在检测到开关电源掉电后，需要对必要的数据进行保存和传输等，开关电源在掉电保持时间内还可以为设备提供能量，以保证设备可靠关闭，延长开关电源的掉电保持时间是非常必要的。

现有的开关电源电路如图1所示，嵌位保护单元10与谐振单元11通过节点N1和节点N2嵌位连接，嵌位保护单元10起到电压嵌位的作用，用于保护电路中的元器件，电源DC未断电时，谐振单元11通过变压电感Lm将电能转化至整流单元12，并且电感Lr和电容Cr进行充放电，当电源DC断电时，母线的母线电容中存储的电能对谐振单元11中的电感Lr和电容Cr进行充电，电感Lr和电容Cr充电电能达到一定条件时，电感Lr和电容Cr存储的能量通过正极金属氧化半导体(PMOS，positive channel Metal Oxide Semiconductor)管Q1反馈至母线。

计算掉电保持时间的公式如下所示：

Thold＝0.5*C*△U²/Pout

其中，Thold为掉电保持时间，C为母线电容容量，△U为母线电压的变化值，Pout为输出功率。现有技术中，通常用增加母线电容容量C或者提高母线工作电压使得母线电压的变化值△U增大的方法来延长掉电保持时间。

但是，母线电容体积原本就较大，如果进一步增加母线电容的容量，母线电容体积需要进一步增大，无法适应开关电源小型化的要求，母线电容体积增大，耗材更多，也导致成本进一步上升；提高母线工作电压会导致正常工作时，电路偏离最佳工作点，电路工作状态不合理，效率低下，而且提高母线工作电压也受到器件耐压规格的限制，调整范围受到限制。

发明内容

本申请提供了一种延长掉电保持时间的开关电源电路及方法，用于电源掉电时，电容Cr的极间电压Vc大于母线电容Cbus的极间电压Vbus，使得电容Cr向母线电容Cbus放电时，母线电容Cbus的极间电压Vbus达到Vc，从而大于原来的极间电压Vbus，而现有技术中电容Cr的极间电压Vc小于或等于母线电容Cbus的极间电压Vbus，因此在充放电的循环中，本申请提高了母线电压的变化值，延长了开关电源电路的掉电保持时间的同时不需要提高母线的工作电压。

本发明第一方面提供一种延长掉电保持时间的开关电源电路，包括：

嵌位保护单元、谐振单元、母线、电源及开关Q5；

所述谐振单元包括电感Lr和电容Cr，所述嵌位保护单元包括嵌位二极管D1及嵌位二极管D2，所述母线包括母线电容Cbus；

所述开关Q5的一端连接于所述电感Lr和所述电容Cr之间，另一端连接于所述嵌位二极管D1的正极和所述嵌位二极管D2的负极之间，所述母线电容Cbus与所述电源连接；

当电源未掉电时，控制所述开关Q5导通，使得所述电容Cr的极间电压Vc小于或等于所述母线电容Cbus的极间电压Vbus；