CN101582639B - 开关电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开关电源电路。该开关电源电路包括一直流电源输入端、一变压器、一与该变压器配合产生振荡脉冲的脉冲产生电路、一反馈电路和一输出端。该脉冲产生电路包括一反馈端，该反馈电路包括一分压电路、一开关元件和一光耦合器，该输出端输出的直流电压经该分压电路分压后，依次经该开关元件和该光耦合器输入到该脉冲产生电路的反馈端。该开关电源电路的电路结构简单，体积较小，成本较低。

Description

开关电源电路
技术领域
本发明涉及一种开关电源电路。
背景技术
开关电源具有损耗小、变换效率高、线性变化小和工作稳定等特点，因此广泛应用于液晶显示器、阴极射线管显示器等显示装置和其它消费性电子产品中。
请参阅图1，是一种现有技术开关电源电路的电路结构示意图。该开关电源电路1包括一第一整流滤波电路10、一保护电路12、一变压器13、一第二整流滤波电路143、一第三整流滤波电路144、一反馈电路15、一脉宽调变芯片16、一整流二极管17和一晶体管18。该脉宽调变芯片16包括一用于接收工作电压的电源输入端161、一用于输出脉冲信号的脉冲输出端162和一反馈端163。
该第一整流滤波电路10包括两个输入端101、102、一全桥整流电路103、一第一滤波电容104和一第一输出端105。该两个输入端101、102分别与该全桥整流电路103的两个输入端(未标示)相连接。该全桥整流电路103的正向输出端与该第一输出端105相连接，该全桥整流电路103的负向输出端接地。该第一滤波电容104接在该全桥整流电路103的正向输出端与负向输出端之间。
该变压器13包括一初级绕组131、一辅助绕组132、一第一次级绕组133和一第二次级绕组134。该变压器13的初级绕组131与该保护电路12并联，该初级绕组131的一端与该第一输出端105相连接，另一端与该晶体管18的漏极连接。该晶体管18的源极经一限流电阻(未标示)接地。该晶体管18的栅极经一电阻(未标示)与该脉宽调变芯片16的脉冲输出端162相连接。该辅助绕组132的一端接地，另一端经该整流二极管17和一晶体管(未标示)与该脉宽调变芯片16的电源输入端161连接。
该第二整流滤波电路143包括一第二输出端141，该第三整流滤波电路144包括一第三输出端142。该第一次级绕组133的一端经该第二整流滤波电路143与该第二输出端141连接，其另一端与该第二次级绕组134的一端连接。该第二次级绕组134的一端接地，其与该第一次级绕组133连接的一端经该第三整流滤波电路144与该第三输出端142连接。
该反馈电路15包括一第一分压电阻151、一第二分压电阻152、一第三分压电阻153、一保护电阻154、一光耦合器155和一三端稳压器158。该第一分压电阻151的一端与该第二输出端141连接，另一端经该第三分压电阻153接地。该第二分压电阻152的一端与该第三输出端142连接，另一端经该第三分压电阻153接地。
该光耦合器155包括一发光二极管156和一光电晶体管157。该三端稳压器158包括一参考端159、一阳极端(未标示)和一阴极端(未标示)。该参考端159经该第三分压电阻153接地。该阳极端接地，该阴极端与该发光二极管156的阴极连接。该发光二极管156的阳极经一电阻(未标示)连接到该第三输出端142。该保护电阻154与该发光二极管156并联。该光电晶体管157的一端接地，另一端接到该脉宽调变芯片16的反馈端163。
该开关电源电路1的工作过程如下：
外部交流电压经该两个输入端101、102输入到该第一整流滤波电路10中，该第一整流滤波电路10对该交流电压进行整流滤波，并输出一直流电压。该直流电压依次经该初级绕组131、该晶体管18和该限流电阻产生瞬间电流。该辅助绕组132感应该初级绕组131并通过该整流二极管17为该脉宽调变芯片16提供直流工作电压。该脉宽调变芯片16通过该脉冲输出端162输出脉冲信号控制该晶体管18的开关。当该晶体管18导通时，该初级绕组131上有直流电流通过；当该晶体管18截止时，该初级绕组131上无直流电流通过。该第一次级绕组133和该第二次级绕组134分别输出其感应的电信号，该电信号分别经该第二整流滤波电路143和该第三整流滤波电路144整流、滤波后产生一14V直流电压和一5V直流电压，并分别通过该第二输出端141和该第三输出端142输出。
当该第二输出端141输出的直流电压值高于14V，该第三输出端142输出的直流电压值高于5V时，该第三分压电阻153两端的电压值相应增大。当该第二输出端141输出的直流电压值低于14V，该第三输出端142输出的直流电压值低于5V时，该第三分压电阻153两端的电压值相应减小。即该三端稳压器158的参考端159的电压值将会相应增大或减小。该三端稳压器158的参考端159的电压值的大小控制其阳极端和阴极端的电流大小。该参考端159的电压值越大，流经该阳极端和该阴极端的电流越大。该参考端159的电压值越小，流经该阳极端和该阴极端的电流越小。因此，该光耦合器155的发光二极管156的电流随流经该三端稳压器158的阳极端和阴极端的电流变化而变化。该光电晶体管157受到该发光二极管156照射而产生电流。该发光二极管156的发光强度的变化控制该光电晶体管157的电流变化。该光电晶体管157将其上的反馈电流传送到该反馈端163。该脉宽调变芯片16根据该反馈电流的变化调节其脉冲输出端162输出的脉冲信号的占空比，从而使输出电压稳定。
该开关电源电路1采用该脉宽调变芯片16产生控制该晶体管18的脉冲信号，成本较高，且与该脉宽调变芯片16配合工作的外部电路结构复杂，涉及元件较多，使采用该开关电源电路1的电子产品体积较大。该反馈电路15采用该三端稳压器158反馈，其电路结构复杂，且三端稳压器的成本较高。
发明内容
为了解决现有技术开关电源电路的电路结构复杂、体积大、成本高的问题，有必要提供一种电路结构简单、体积较小、成本较低的开关电源电路。
一种开关电源电路，其包括一直流电源输入端、一变压器、一与该变压器配合产生振荡脉冲的脉冲产生电路、一调节输出电压稳定的反馈电路和一输出端。该脉冲产生电路包括一反馈端，该反馈电路包括一分压电路、一开关元件和一光耦合器，该输出端输出的直流电压经该分压电路分压后，依次经该开关元件和该光耦合器输入到该脉冲产生电路的反馈端。
一种开关电源电路，其包括一直流电源输入端、一脉冲产生电路、一变压器、一反馈电路和一输出端。该变压器包括一初级绕组、一辅助绕组和一次级绕组；该脉冲产生电路包括一第一开关元件、一第二开关元件、一电容、一谐振电阻和串联在该直流电源输入端与地之间的两个第一分压电阻；该反馈电路包括两个串联在该输出端与地之间的第二分压电阻、一第三开关元件和一光耦合器，该光耦合器包括一发光二极管和一光电晶体管。每一开关元件包括一控制端、一第一导通端和一第二导通端，该第一开关元件的第一导通端连接在该第二开关元件的控制端，其第二导通端接地，其控制端依次经该电容、该谐振电阻和该光电晶体管接地；该第二开关元件的控制端经一第一分压电阻接地；该初级绕组的一端与该直流电压输入端连接，另一端依次经该第二开关元件的第一导通端、第二导通端和一限流电阻接地；该第三开关元件的控制端经一第二分压电阻接地，该输出端依次经该第三开关元件的第一导通端、第二导通端、一限流电阻和该发光二极管接地。
一种开关电源电路，其包括一直流电源输入端、一变压器、一与该变压器配合产生振荡脉冲的脉冲产生电路、一调节输出电压稳定的反馈电路、一第一输出端和一第二输出端。该脉冲产生电路包括一反馈端。该反馈电路包括一第一分压电路、一第二分压电路、一第一开关元件、一第二开关元件和一光耦合器，该第一输出端输出的直流电压经该第一分压电路分压后，依次经该第一开关元件和该光耦合器输入到该脉冲产生电路的反馈端；该第二输出端输出的直流电压经该第二分压电路分压后，依次经该第二开关元件和该光耦合器输入到该脉冲产生电路的反馈端。
与现有技术相比，本发明的开关电源电路采用该脉冲产生电路和该变压器配合产生振荡脉冲，其电路结构简单，涉及外围元件少。且其不需要脉宽调变芯片，成本较低。该开关电源电路的反馈电路采用该分压电路、该开关元件和该光耦合器进行反馈，其电路结构简单，且不需要三端稳压器，成本较低，满足目前小型电子产品价格低廉的需求。
附图说明
图1是一种现有技术开关电源电路的电路结构示意图。
图2是本发明开关电源电路第一实施方式的电路结构示意图。
图3是本发明开关电源电路第二实施方式的电路结构示意图。
具体实施方式
请参阅图2，是本发明开关电源电路第一实施方式的电路结构示意图。该开关电源电路2包括一第一整流滤波电路20、一脉冲产生电路21、一保护电路22、一变压器23、一第二整流滤波电路24和一反馈电路25。该第一整流滤波电路20包括两个第一输入端201、202、一全桥整流电路203、一第一电容204和一第一输出端205。该脉冲产生电路21包括一第一分压电阻211、一第二分压电阻212、一第一晶体管213、一第二晶体管214、一第二电容215和一谐振电阻216。该变压器23包括一初级绕组231、一辅助绕组232和一次级绕组233。该第二整流滤波电路24包括一第二输出端241。该反馈电路25包括一第三晶体管251、一第三分压电阻252、一第四分压电阻253和一光耦合器254。该光耦合器254包括一发光二极管255和一光电晶体管256。该第一晶体管213和该第二晶体管214可以为N沟道场效应晶体管。该第三晶体管251可以为NPN型双极晶体管。
该两个第一输入端201、202分别与该全桥整流电路203的两个输入端(未标示)相连接。该全桥整流电路203的正向输出端与该第一输出端205相连接，该全桥整流电路203的负向输出端接地。该第一电容204连接在该全桥整流电路203的正向输出端与负向输出端之间。
该第一分压电阻211和该第二分压电阻212串联接在该第一输出端205与地之间，且该第一分压电阻211的阻值大于该第二分压电阻212的阻值。该第一晶体管213的漏极与该第二晶体管214的栅极连接，其源极接地。该第二晶体管214的栅极经该第二分压电阻212接地，其源极经一限流电阻(未标示)接地。
该初级绕组231与该保护电路22并联。该初级绕组231的一端与该第一输出端205连接，其另一端与该第二晶体管214的漏极连接。该辅助绕组232的一端接地，其另一端与该第一晶体管213的栅极连接。该第一晶体管213的栅极依次经该第二电容215和该谐振电阻216与该光电晶体管256的一端连接，定义该谐振电阻216与该光电晶体管256连接的一端为该脉冲产生电路21的反馈端。该光电晶体管256的另一端接地。该次级绕组233的一端接地，其另一端经该第二整流滤波电路24与该第二输出端241连接。
该第三分压电阻252与该第四分压电阻253串联接在该第二输出端241与地之间。该第三分压电阻252的电阻值小于该第四分压电阻253的电阻值。该第三分压电阻252与该第四分压电阻253组成一分压电路，用于对该第二输出端的输出电压进行分压处理。该第三晶体管251的基极经该第四分压电阻253接地，其集电极与该第二输出端241连接，其发射极经一限流电阻(未标示)与该发光二极管255的阳极连接。该发光二极管255的阴极接地。
该开关电源电路2的工作过程如下：
外部交流电压经该两个第一输入端201、202输入到该第一整流滤波电路20中，该第一整流滤波电路20对该交流电压进行整流滤波，并经该第一输出端205输出一第一直流电压。由于该第二分压电阻212的分压作用，有正电压加载至该第二晶体管214的栅极，使该第二晶体管214导通。此时，该初级绕组231上有电流通过。该辅助绕组232感应该初级绕组231产生电流，并对该第二电容215充电。当该第二电容215两端的电压达到该第一晶体管213的导通电压时，该第一晶体管213导通。此时，该第二晶体管214的栅极经该第一晶体管213的漏极、源极接地。因此，该第二晶体管214截止，该初级绕组231上无电流通过。该第二电容215充电结束后，其储存的电能开始向该辅助绕组232传递。当该第二电容215放电使该第一晶体管213的栅极电压值达到其截止电压值时，该第一晶体管213截止，该第二晶体管214导通。此时，该初级绕组231上有电流通过。
该次级绕组233输出其感应的电信号，经该第二整流滤波电路24整流、滤波后产生一第二直流电压，并通过该第二输出端241输出。因该第三晶体管251的基极电压始终小于其集电极电压，当该第二输出端241有电压输出时，该第三晶体管251始终处于导通状态。当该第二直流电压值大于或小于该直流电源的预定输出值时，该第四分压电阻253两端的电压相应增大或减小。该第三晶体管251的基极电流相应增大或减小，从而使其集电极电流相应增大或减小。该第三晶体管251的集电极电流的变化传递到该光耦合器254，从而使通过该光电晶体管256的电流增大或减小。当通过该光电晶体管256的电流增大时，该第二电容215的充电时间缩短，使该第一晶体管213迅速导通。同时该第二晶体管214的导通时间相应减小，从而使该初级绕组231上产生的脉冲信号的占空比减小，使输出电压值降低。当通过该光电晶体管256的电流减小时，该第二电容215的充电时间增长，同时该第二晶体管214的导通时间相应增长，从而使该初级绕组231上产生的脉冲信号的占空比增大，使输出电压值增大。
与现有技术相比，本发明的开关电源电路2采用该脉冲产生电路21和该变压器23配合产生该第一晶体管213和该第二晶体管214所需开关脉冲信号，其电路结构简单，涉及外围元件少。且其不需要脉宽调变芯片，成本较低。该开关电源电路2的反馈电路25采用该分压电路、该第三晶体管251和该光耦合器254进行反馈，其电路结构简单，且不需要三端稳压器，成本较低，满足目前小型电子产品价格低廉的需求。
请参阅图3，是本发明开关电源电路第二实施方式的电路结构示意图。开关电源电路3与该开关电源电路2相比，其区别点在于：变压器33包括一第一次级绕组333和一第二次级绕组334。第二整流滤波电路343包括一第二输出端341，第三整流滤波电路344包括一第三输出端342。反馈电路35包括一第三分压电阻352、一第四分压电阻353、一第五分压电阻354、一第三晶体管351和一第四晶体管355。
该第一次级绕组333的一端经该第二整流滤波电路343与该第二输出端341连接，其另一端与该第二次级绕组334的一端连接。该第二次级绕组334的一端接地，其与该第一次级绕组333连接的一端经该第三整流滤波电路344与该第三输出端342连接。
该第三分压电阻352和该第四分压电阻353串联接在该第二输出端341与地之间。该第三分压电阻352和该第四分压电阻353组成一第一分压电路。该第五分压电阻354一端连接在该第三输出端342，其另一端经该第四分压电阻353接地。该第五分压电阻354和该第四分压电阻353组成一第二分压电路。该第三晶体管351的基极经该第四分压电阻353接地，其集电极接到该第二输出端341，其发射极经一限流电阻(未标示)与光耦合器356的发光二极管357的阳极连接。该第四晶体管355的基极经该第四分压电阻353接地，其集电极接到该第三输出端342，其发射极经一限流电阻(未标示)与光耦合器356的发光二极管357的阳极连接。该开关电源电路3与该开关电源电路2的工作原理相同，其不同点在于该开关电源电路3是多路输出，可以同时输出不同电压值的稳定直流电压。
本发明开关电源电路并不限于上述实施方式所述，如：该反馈电路中的分压电路也可以为采用电阻与其它元件配合的结构或只采用除电阻外其它元件，该其它元件可以为电容、电感或晶体管，只需达到分压效果即可。在本说明书中，场效应晶体管的栅极或双极晶体管的基极统称为控制端，场效应晶体管的漏极或双极晶体管的集电极统称为第一导通端，场效应晶体管的源极或双极晶体管的发射极统称为第二导通端。

Claims (8)

1.一种开关电源电路，其包括一直流电源输入端、一变压器、一与该变压器配合产生振荡脉冲的脉冲产生电路、一调节输出电压稳定的反馈电路和一输出端，该脉冲产生电路包括一反馈端，其特征在于：该反馈电路包括一分压电路、一开关元件和一光耦合器，该输出端输出的直流电压经该分压电路分压后，依次经该开关元件和该光耦合器输入到该脉冲产生电路的反馈端，该分压电路包括串联在该输出端与地之间的两个分压电阻，该光耦合器包括一发光二极管和一光电晶体管，该开关元件包括一控制端、一第一导通端、一第二导通端，该开关元件的控制端经一分压电阻接地，该输出端依次经该开关元件的第一导通端、第二导通端、一限流电阻和该发光二极管接地，该光电晶体管的一端接地，其另一端与该脉冲产生电路的反馈端连接，该变压器包括一初级绕组、一辅助绕组和一次级绕组，该脉冲产生电路包括一第一开关元件、一第二开关元件、一电容、一谐振电阻和串联在该直流电源输入端与地之间的两个第一分压电阻，每一开关元件包括一控制端、一第一导通端和一第二导通端，该第一开关元件的第一导通端连接在该第二开关元件的控制端，其第二导通端接地，其控制端依次经该电容、该谐振电阻和该光电晶体管接地；该第二开关元件的控制端经一第一分压电阻接地；该初级绕组的一端与该直流电压输入端连接，另一端依次经该第二开关元件的第一导通端、第二导通端和一限流电阻接地；该辅助绕组的一端接地，其另一端连接在该第一开关元件的控制端。
2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：该反馈电路的开关元件、该第一开关元件和该第二开关元件均是晶体管。
3.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于：该第一开关元件和该第二开关元件是两个N沟道场效应晶体管，该反馈电路的开关元件是NPN型双极晶体管。
4.一种开关电源电路，其包括一直流电源输入端、一脉冲产生电路、一变压器、一反馈电路和一输出端；该变压器包括一初级绕组、一辅助绕组和一次级绕组；其特征在于：该脉冲产生电路包括一第一开关元件、一第二开关元件、一电容、一谐振电阻和串联在该直流电源输入端与地之间的两个第一分压电阻；该反馈电路包括两个串联在该输出端与地之间的第二分压电阻、一第三开关元件和一光耦合器，该光耦合器包括一发光二极管和一光电晶体管；每一开关元件包括一控制端、一第一导通端和一第二导通端，该第一开关元件的第一导通端连接在该第二开关元件的控制端，其第二导通端接地，其控制端依次经该电容、该谐振电阻和该光电晶体管接地；该第二开关元件的控制端经一第一分压电阻接地；该初级绕组的一端与该直流电压输入端连接，另一端依次经该第二开关元件的第一导通端、第二导通端和一限流电阻接地；该辅助绕组的一端接地，其另一端连接在该第一开关元件的控制端；该第三开关元件的控制端经一第二分压电阻接地，该输出端依次经该第三开关元件的第一导通端、第二导通端、一限流电阻和该发光二极管接地。
5.如权利要求4所述的开关电源电路，其特征在于：该第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件是三个晶体管。
6.一种开关电源电路，其包括一直流电源输入端、一变压器、一与该变压器配合产生振荡脉冲的脉冲产生电路、一调节输出电压稳定的反馈电路、一第一输出端和一第二输出端，该脉冲产生电路包括一反馈端，其特征在于：该反馈电路包括一第一分压电路、一第二分压电路、一第一开关元件、一第二开关元件和一光耦合器，该第一输出端输出的直流电压经该第一分压电路分压后，依次经该第一开关元件和该光耦合器输入到该脉冲产生电路的反馈端；该第二输出端输出的直流电压经该第二分压电路分压后，依次经该第二开关元件和该光耦合器输入到该脉冲产生电路的反馈端。
7.如权利要求6所述的开关电源电路，其特征在于：该第一分压电路包括一第一分压电阻和一第二分压电阻；该第二分压电路包括该第二分压电阻和一第三分压电阻；该光耦合器包括一发光二极管和一光电晶体管；每一开关元件包括一控制端、一第一导通端、一第二导通端；该第三分压电阻与该第二分压电阻串联在该第二输出端与地之间；该第一开关元件的控制端经该第二分压电阻接地，该第一输出端依次经该第一开关元件的第一导通端、第二导通端、一限流电阻和该发光二极管接地；该第二开关元件的控制端经该第二分压电阻接地，该第二输出端依次经该第二开关元件的第一导通端、第二导通端、一限流电阻和该发光二极管接地，该光电晶体管的一端接地，其另一端与该脉冲产生电路的反馈端连接。
8.如权利要求7所述的开关电源电路，其特征在于：该变压器包括一初级绕组、一辅助绕组、一第一次级绕组和一第二次级绕组，该脉冲产生电路包括一第三开关元件、一第四开关元件、一电容、一谐振电阻和串联在该直流电源输入端与地之间的两个第四分压电阻，每一开关元件包括一控制端、一第一导通端和一第二导通端，该第三开关元件的第一导通端连接在该第四开关元件的控制端，其第二导通端接地，其控制端依次经该电容、该谐振电阻和该光电晶体管接地；该第四开关元件的控制端经一第四分压电阻接地；该初级绕组的一端与该直流电压输入端连接，另一端依次经该第四开关元件的第一导通端、第二导通端和一限流电阻接地；该辅助绕组的一端接地，其另一端连接在该第三开关元件的控制端。
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