CN101364771A - 一种单芯片控制的电源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单芯片控制的电源装置，包括一交流输入电路、一滤波网络电路、一整流桥电路、一反激拓扑电路、一主输出电路、一反馈网络电路、一控制IC电路、一从输出电路、一补偿网络电路，从输出电路的输入接至反激拓扑电路的变压器的输出绕组的中心抽头，补偿网络电路连接在主输出电路与从输出电路之间。通过将作为主输出的变压器输出绕组的中心抽头来作为从输出向外供电，充分利用了主输出电压稳定的特点来达到使从输出电压也相对稳定的目的，使得整个电源装置的设计、调试能够简单化，同时也降低了成本，提高了电路的稳定性。同时，借助于补偿网络电路，使得在主输出空载，而从输出有负载的情况下，仍然能够将从输出电压稳定在允许的范围内。

Description

一种单芯片控制的电源装置

技术领域

本发明涉及一种电源装置，特别是涉及一种单芯片控制的电源装置。

背景技术

由于大部分电子器材(如电视机、音响、计算机…等)其内部组件所使用的电源均为直流电，因此必须有电源装置来把交流市电转换成各种不同的直流电压以使电器发挥功能。对于单芯片控制的电源方案，由于芯片一般只有一个电压反馈端子，可以严格的保证主输出电压在不同的负载情况下稳定，而无法对从输出起到严格的稳定作用。现有技术的单芯片电源方案对于从输出稳定问题有多种方法，一般的方法是由变压器中单独的绕组来为从输出供电，这种方法可用于从输出负载较小，且负载对电压纹波要求不高的情况，但当从输出负载增大到一定程度，电路设计时需要外加复杂的稳压电路才能保持电压在允许的范围内波动，造成设计难度大，调试时间长的弊端。另一种方法是采用双路稳定，将反馈信号在从输出与主输出电压之间切换，在主要用到从输出电压时，反馈信号接至从输出，对从输出起稳定作用；反之，在主要用到主输出电压时，将反馈信号接至主输出，对主输出起稳定作用；但这样做无法达到同时稳定主输出与从输出，造成其中一路输出电压稳定了，另一路输出电压则会出现较大的波动的弊端。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种单芯片控制的电源装置，是将作为主输出的变压器输出绕组的中心抽头来作为从输出向外供电，充分利用了主输出电压稳定的特点来达到使从输出电压也相对稳定的目的，使得整个电源装置的设计、调试能够简单化，同时也降低了成本，提高了电路的稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单芯片控制的电源装置，包括一交流输入电路、一滤波网络电路、一整流桥电路、一反激拓扑电路、一主输出电路、一反馈网络电路、一控制IC电路；

交流输入电路的输出接至滤波网络电路的输入，滤波网络电路的输出接至整流桥电路的输入，整流桥电路的输出接至反激拓扑电路的变压器的输入绕组，反激拓扑电路的变压器的输出绕组接至主输出电路的输入，反馈网络电路的输入接至主输出电路的输出，反馈网络电路的输出接至控制IC电路的输入，控制IC电路的输出接至反激拓扑电路的变压器的输入绕组；

还包括一从输出电路、一补偿网络电路；

从输出电路的输入接至反激拓扑电路的变压器的输出绕组的中心抽头，补偿网络电路连接在主输出电路与从输出电路之间。

进一步的，还包括一个或多个包含有线性稳压器的精度更高的从输出电路，一个或多个的精度更高的从输出电路的输入连接或分别连接于从输出电路的输出。

所述的补偿网络电路由一个稳压管和一个电阻构成，稳压管的负极接主输出的输出，稳压管的正极与电阻串连，电阻的另一端接从输出的输出。

所述的稳压管的管压为主输出电路与从输出电路之间的电压差。

所述的稳压管的管压为主输出电路与从输出电路之间电压差后再与线性稳压压降之间的电压差。

所述的主输出电路、从输出电路分别包含有整流、滤波元件；反激拓扑电路的变压器的输出绕组的中心抽头应抽出的匝数由下列公式获得：

中心抽头应抽出的匝数＝(从输出电压+从输出电路的整流管压降)/输出绕组的每匝电压

其中，

输出绕组的每匝电压＝(主输出电压+主输出电路的整流管压降)/输出绕组的总匝数。

所述的主输出电路、从输出电路分别包含有整流、滤波元件；反激拓扑电路的变压器的输出绕组的中心抽头应抽出的匝数由下列公式获得：

中心抽头应抽出的匝数＝(精度更高的从输出电压+从输出电路的整流管压降+线性稳压器压降)/输出绕组的每匝电压

其中，

输出绕组的每匝电压＝(主输出电压+主输出电路的整流管压降)/输出绕组的总匝数。

本发明的一种单芯片控制的电源装置，是针对原有的单芯片控制的电源装置的设计方案的一种改进，适用于从输出比主输出电压低的情况，其从输出电路不由单独的变压器绕组来供电，而是通过从作为主输出的变压器的输出绕组的中心抽头来进行供电。这样，可以利用主输出电压稳定的特点来达到使从输出电压也相对稳定的目的。

本发明的一种单芯片控制的电源装置，交流输入电路、滤波网络电路、整流桥电路、反激拓扑电路、主输出电路、反馈网络电路、控制IC电路等可以采用现有技术的解决方案。交流电源由交流输入电路接入；交流输入电路的输出接至滤波网络电路的输入，由滤波网络电路进行消除干扰信号的处理；滤波网络电路的输出接至整流桥电路的输入，由整流桥电路进行整流处理；整流桥电路的输出接至反激拓扑电路的变压器的输入绕组，反激拓扑电路的变压器的输出绕组接至主输出电路的输入，从而获得主输出电压，主输出电路包含有整流、滤波元件，因此，由主输出电路输出的电压为直流电压；主输出电路的输出接至反馈网络电路的输入，反馈网络电路的输出接至控制IC电路的输入，当主输出电路的输出电压下降时，主输出电路可以通过反馈网络电路将对应的信号反馈给控制IC电路，由控制IC电路通过调节开关管的占空比，使主输出电路有一个稳定的直流电压输出。由于本发明的从输出电路的输入是接至反激拓扑电路的变压器的输出绕组的中心抽头，即将作为主输出的变压器的输出绕组的中心抽头来作为从输出电路的输入，也就是从作为主输出的变压器的输出绕组中取出一定量的匝数来作为向从输出电路供电，从输出电路通常也包含有整流、滤波元件，通过整流、滤波后，得到一个直流电压输出，因此，在主输出电路的输出电压稳定的情况下，从输出电路的输出电压也是稳定的。

本发明的一种单芯片控制的电源装置，在主输出电路与从输出电路之间设置了补偿网络电路，这是基于从输出是将作为主输出的变压器的输出绕组的中心抽头来作为输出的这一特点而设计的，补偿网络电路的最主要的目的是为保证在主输出空载，而从输出有负载的情况下，将从输出电压稳定在允许的范围内，因此，在设计补偿网络电路时，将稳压管的管压设计为主输出电路与从输出电路之间的电压差。在正常工作状态，主输出、从输出均有带负载，主输出电路的输出电压处于稳定状态，从输出电路的输出电压也处于稳定状态，主输出电压与从输出电压之间的电压差为补偿网络上的电压，这个电压由于不大于稳压管管压，因此，补偿网络不导通。当主输出空载，而从输出电压有负载时，因为从输出电压带负载能力较差，从输出电压会开始下降，当从输出电压下降到一定的量，而使主输出电压与从输出电压之间的电压差大于稳压管管压时，补偿网络电路开始工作，一部份电流从主输出流过补偿网络电路到从输出，使从输出的电压升高，从而提高了它的带负载能力。另一方面，由于从输出与主输出在同一绕组上，从输出电压的下降也必然会造成主输出电压下降，主输出电压下降后，可以通过反馈网络电路反馈给控制IC电路，控制IC电路会通过调节开关管的占空比，使主输出的带载能力提高，因而，也就一样的提高了从输出的带载能力。

本发明的有益效果是，由于采用了将作为主输出的变压器输出绕组的中心抽头来作为从输出向外供电，充分利用了主输出电压稳定的特点来达到使从输出电压也相对稳定的目的，使得整个电源装置的设计、调试能够简单化，同时也降低了成本，提高了电路的稳定性；由于在主输出电路与从输出电路之间设置了补偿网络，使得在主输出空载，而从输出有负载的情况下，仍然能够将从输出电压稳定在允许的范围内，从而实现了从输出电压的稳定。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种单芯片控制的电源装置不局限于实施例。

附图说明

图1是实施例一本发明的原理框图；

图2是实施例一本发明的电路原理图；

图3是实施例二本发明的原理框图；

图4是实施例二本发明的电路原理图。

具体实施方式

实施例一，参见图1所示，本发明的一种单芯片控制的电源装置，包括一交流输入电路1、一滤波网络电路2、一整流桥电路3、一反激拓扑电路4、一主输出电路5、一反馈网络电路6、一控制IC电路7；

交流输入电路1的输出接至滤波网络电路2的输入，滤波网络电路2的输出接至整流桥电路3的输入，整流桥电路3的输出接至反激拓扑电路4的变压器的输入绕组，反激拓扑电路4的变压器的输出绕组接至主输出电路5的输入，反馈网络电路6的输入接至主输出电路5的输出，反馈网络电路6的输出接至控制IC电路7的输入，控制IC电路7的输出接至反激拓扑电路4的变压器的输入绕组；

还包括一从输出电路8、一补偿网络电路9；

从输出电路8的输入接至反激拓扑电路4的变压器的输出绕组的中心抽头，补偿网络电路9连接在主输出电路5与从输出电路8之间。

参见图2所示，本发明的一种单芯片控制的电源装置，补偿网络电路9由一个稳压管D4和一个电阻R1构成，稳压管D4的负极接主输出电路5的输出，稳压管D4的正极与电阻R1串连，电阻R1的另一端接从输出电路8的输出，其中稳压管D4的管压为主输出电路5与从输出电路8之间的电压差，电阻R1起限流的作用，保护稳压管D4；反激拓扑电路4包括变压器T1、电容C1、开关管D1，控制IC电路7输出的驱动信号接至开关管D1的栅极；主输出电路5包括整流管D2和若干用于滤波的电容，主输出电路5的输入连接在变压器T1的9脚与12脚之间，变压器T1的9脚至12脚构成输出绕组，在输出绕组中设有中心抽头11脚，从输出电路8连接在变压器T1的9脚与11脚之间；从输出电路8包括整流管D3和用于滤波的电容。设定主输出电路的输出电压为12V，即对应于图2中的B点电位为12V，设定变压器T1的9脚至12脚之间的输出绕组匝数为5匝，则每匝的电压可以由下列公式算得：

每匝电压＝(主输出电压+整流管压降)/总匝数

主输出电压为12V，整流管D2压降为0.7V，总匝数为5匝，则每匝电压约为(12+0.7)/5＝2.5V。

设定变压器T1的9脚至11脚之间为3匝，即从输出绕组中抽出3匝作为从输出，则从输出的电压可以由下列公式算得：

从输出电压＝中心抽头抽取的匝数×每匝电压—整流管压降

中心抽头抽取的匝数为3匝，整流管D3压降为0.7V，每匝电压为2.5V，则从输出电压约为3×2.5—0.7＝7V。

这样，主输出通过变压器T1的12脚经整流管D2整流后在B点得到一个稳定的12V电位输出；从输出通过变压器T1的11脚经整流管D3整流后在A点得到一个7V电位；当电源正常工作时，控制IC电路7通过检测主输出12V，使其电压稳定，由于主输出稳定了，因此主输出的每一匝绕组的电压也稳定了，则A点电位也保持在7V左右。

本发明的一种单芯片控制的电源装置，是针对原有的单芯片控制的电源装置的设计方案的一种改进，适用于从输出比主输出电压低的情况，其从输出电路不由单独的变压器绕组来供电，而是通过从主输出的变压器T1绕组(9脚至12脚之间)的中心抽头(11脚)来进行供电。这样，可以利用主输出电压稳定的特点来达到使从输出电压也相对稳定的目的。

本发明的一种单芯片控制的电源装置，交流输入电路1、滤波网络电路2、整流桥电路3、反激拓扑电路4、主输出电路5、反馈网络电路6、控制IC电路7等可以采用现有技术的解决方案。交流电源由交流输入电路1接入；交流输入电路1的输出接至滤波网络电路2的输入，由滤波网络电路2进行消除干扰信号的处理；滤波网络电路2的输出接至整流桥电路3的输入，由整流桥电路3进行整流处理；整流桥电路3的输出接至反激拓扑电路4的变压器T1的输入绕组(1脚至3脚之间)，反激拓扑电路4的变压器T的输出绕组(12脚至9脚之间)接至主输出电路5的输入，从而获得主输出电压12V，主输出电路5包含有整流、滤波元件，因此，由主输出电路5输出的电压为直流电压；主输出电路5的输出接至反馈网络电路6的输入，反馈网络电路6的输出接至控制IC电路7的输入，当主输出电路5的输出电压下降时，主输出电路5可以通过反馈网络电路6将对应的信号反馈给控制IC电路7，由控制IC电路7通过调节开关管D1的占空比，使主输出电路5有一个稳定的直流电压12V输出。由于本发明的从输出电路8的输入是接至反激拓扑电路4的变压器的输出绕组(12脚至9脚之间)的中心抽头(11脚)，即将作为主输出的变压器的输出绕组的中心抽头来作为从输出电路8的输入，也就是从作为主输出的变压器的输出绕组中取出3匝来作为向从输出电路8供电，从输出电路8通常也包含有整流、滤波元件，通过整流、滤波后，得到一个直流电压7V输出，因此，在主输出电路5的输出电压稳定的情况下，从输出电路8的输出电压也是稳定的。

本发明的一种单芯片控制的电源装置，在主输出电路5与从输出电路8之间设置了补偿网络电路9，这是基于从输出是将作为主输出的变压器的输出绕组的中心抽头来作为输出的这一特点而设计的，补偿网络电路9的最主要的目的是为保证在主输出空载，而从输出有负载的情况下，将从输出电压稳定在允许的范围内，因此，在设计补偿网络电路9时，将稳压管D4的管压设计为主输出电路5与从输出电路8之间的电压差，本实施例中，主输出电压为12V，从输出电压为7V，则选择稳压管D4的管压为5V。在正常工作状态，主输出、从输出均有带负载，主输出电路5的输出电压处于稳定状态，从输出电路8的输出电压也处于稳定状态，主输出电压5与从输出电压8之间的电压差为5V，该电压也是补偿网络电路9上的电压，这个电压由于不大于稳压管D4的管压，因此，补偿网络不导通。当主输出空载，而从输出电压有负载时，因为从输出电压带负载能力较差，从输出电压会开始下降，设定从输出电压下降到6V，则补偿网络电路上的电压为主输出电压12V—从输出电压6V，得到主输出电压与从输出电压之间的电压差为6V，该电压也是补偿网络电路9上的电压，这个电压由于大于稳压管D4的管压，补偿网络电路9开始工作，一部份电流从主输出流过补偿网络电路9到从输出，使从输出的电压升高，从而提高了它的带负载能力。另一方面，由于从输出与主输出在同一绕组(12脚至9脚之间)上，从输出电压的下降也必然会造成主输出电压下降，主输出电压下降后，可以通过反馈网络电路6反馈给控制IC电路7，控制IC电路7会通过增大开关管D1的占空比，使主输出的带载能力提高，因而，也就一样的提高了从输出的带载能力。

实施例二，参见图3所示，本发明的一种单芯片控制的电源装置，包括一交流输入电路1、一滤波网络电路2、一整流桥电路3、一反激拓扑电路4、一主输出电路5、一反馈网络电路6、一控制IC电路7；

交流输入电路1的输出接至滤波网络电路2的输入，滤波网络电路2的输出接至整流桥电路3的输入，整流桥电路3的输出接至反激拓扑电路4的变压器的输入绕组，反激拓扑电路4的变压器的输出绕组接至主输出电路5的输入，反馈网络电路6的输入接至主输出电路5的输出，反馈网络电路6的输出接至控制IC电路7的输入，控制IC电路7的输出接至反激拓扑电路4的变压器的输入绕组；

还包括一从输出电路8、一补偿网络电路9；

从输出电路8的输入接至反激拓扑电路4的变压器的输出绕组的中心抽头，补偿网络电路9连接在主输出电路5与从输出电路8之间。

与实施例一的不同之处在于，进一步的，还包括一个或多个包含有线性稳压器的精度更高的从输出电路10，一个或多个的精度更高的从输出电路10的输入连接或分别连接于从输出电路8的输出。

参见图4所示，本实施例采用了二路精度更高的从输出电路10，通过线性稳压器V1获得一个3.3V的精度更高的从输出电压，通过线性稳压器V2获得一个5V的精度更高的从输出电压，由于采用了线性稳压器V1和线性稳压器V2，因此，可以获得精度更高的从输出。

设计反激拓扑电路的变压器的输出绕组的中心抽头应抽出的匝数可以由下列公式获得：

中心抽头应抽出的匝数＝(精度更高的从输出电压+从输出电路的整流管压降+线性稳压器压降)/输出绕组的每匝电压

其中，

输出绕组的每匝电压＝(主输出电压+主输出电路的整流管压降)/输出绕组的总匝数。

由于精度更高的从输出电压为3.3V、5V，因此，选择稳压管时，稳压管的管压为主输出电路与从输出电路之间电压差后再与线性稳压压降之间的电压差。采用精度更高的从输出电压为3.3V来设计稳压管D4时，稳压管D4的管压为主输出电压12V减去精度更高的从输出电压3.3V再减去线性稳压器V1压降；采用精度更高的从输出电压为5V来设计稳压管D4时，稳压管D4的管压为主输出电压12V减去精度更高的从输出电压5V再减去线性稳压器V2压降。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种单芯片控制的电源装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种单芯片控制的电源装置，包括一交流输入电路、一滤波网络电路、一整流桥电路、一反激拓扑电路、一主输出电路、一反馈网络电路、一控制IC电路；

交流输入电路的输出接至滤波网络电路的输入，滤波网络电路的输出接至整流桥电路的输入，整流桥电路的输出接至反激拓扑电路的变压器的输入绕组，反激拓扑电路的变压器的输出绕组接至主输出电路的输入，反馈网络电路的输入接至主输出电路的输出，反馈网络电路的输出接至控制IC电路的输入，控制IC电路的输出接至反激拓扑电路的变压器的输入绕组；

其特征在于：还包括一从输出电路、一补偿网络电路；

从输出电路的输入接至反激拓扑电路的变压器的输出绕组的中心抽头，补偿网络电路连接在主输出电路与从输出电路之间。

2.根据权利要求1所述的一种单芯片控制的电源装置，其特征在于：所述的补偿网络电路由一个稳压管和一个电阻构成，稳压管的负极接主输出的输出，稳压管的正极与电阻串连，电阻的另一端接从输出的输出。

3.根据权利要求2所述的一种单芯片控制的电源装置，其特征在于：所述的稳压管的管压为主输出电路与从输出电路之间的电压差。

4.根据权利要求1所述的一种单芯片控制的电源装置，其特征在于：所述的主输出电路、从输出电路分别包含有整流、滤波元件；反激拓扑电路的变压器的输出绕组的中心抽头应抽出的匝数由下列公式获得：

中心抽头应抽出的匝数＝(从输出电压+从输出电路的整流管压降)/输出绕组的每匝电压

其中，

输出绕组的每匝电压＝(主输出电压+主输出电路的整流管压降)/输出绕组的总匝数。

5.根据权利要求1所述的一种单芯片控制的电源装置，其特征在于：进一步的，还包括一个或多个包含有线性稳压器的精度更高的从输出电路，一个或多个的精度更高的从输出电路的输入连接或分别连接于从输出电路的输出。

6.根据权利要求5所述的一种单芯片控制的电源装置，其特征在于：所述的补偿网络电路由一个稳压管和一个电阻构成，稳压管的负极接主输出的输出，稳压管的正极与电阻串连，电阻的另一端接从输出的输出。

7.根据权利要求6所述的一种单芯片控制的电源装置，其特征在于：所述的稳压管的管压为主输出电路与从输出电路之间电压差后再与线性稳压压降之间的电压差。

8.根据权利要求5所述的一种单芯片控制的电源装置，其特征在于：所述的主输出电路、从输出电路分别包含有整流、滤波元件；反激拓扑电路的变压器的输出绕组的中心抽头应抽出的匝数由下列公式获得：

中心抽头应抽出的匝数＝(精度更高的从输出电压+从输出电路的整流管压降+线性稳压器压降)/输出绕组的每匝电压

其中，

输出绕组的每匝电压＝(主输出电压+主输出电路的整流管压降)/输出绕组的总匝数。

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