CN101854114A - 电源模块 - Google Patents

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Abstract

一种电源模块，用于先将来自外部交流电源输入的交流电转换为初级直流电，然后根据一脉冲电压对该初级直流电进行调制并变换为负载交流电，最后对该负载交流电进行整流和滤波后产生负载直流电，该负载直流电被提供给负载。电源模块包括反馈单元、具有变压器的变压单元、控制单元及滤波单元。反馈单元用于取样变压器的初级线圈中的电流以产生反馈信号，控制单元用于根据该反馈信号调整脉冲电压的占空比。滤波单元连接于反馈单元与控制单元之间，其用于滤除从反馈单元产生的传送至控制单元的瞬间高电平信号。

Description

电源模块
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种电源模块。
背景技术
电源模块已被广泛应用于各种电子设备，如电视机、计算机等中，其作用在于将外部220V交流电转换为负载直流电，以提供给负载。
通常电源模块包括输入整流滤波单元、控制单元、开关变压单元、反馈单元及输出整流滤波单元。输入整流滤波单元用于对来自交流电源输入的交流电进行整流和滤波，以生成初级直流电。控制单元用于产生脉冲电压。开关变压单元基于脉冲电压将初级直流电变换为负载交流电。输出整流滤波单元用于对负载交流电进行整流和滤波以产生负载直流电。具体地，开关变压单元包括MOS管及变压器，MOS管的栅极接收脉冲电压，MOS管的漏极与变压器的初级线圈的一端相连，源极接地。MOS管在脉冲电压的上升沿导通，基于MOS管在导通时其漏极和源极之间的电流是缓慢增大的特性，因此流过变压器的初级线圈中的电流也是缓慢增大的。MOS管在脉冲电压的下降沿截止，因此变压器的初级线圈中无电流流过。
反馈单元用于对流过变压器初级线圈中的电流进行取样，以产生反馈信号传送给控制单元。当脉冲电压的占空比较大，即脉冲电压的上升沿时间较长时，MOS管的导通时间较长，使流过变压器初级线圈中的电流增大得较大，反馈单元所产生的反馈信号为高电平信号，控制单元根据该反馈信号减小脉冲电压的占空比，从而使流过变压器的初级线圈中的电流变小。当脉冲电压的占空比较小时，MOS管的导通时间变短，使得流过变压器初级线圈中的电流增大得较小，反馈单元所产生的反馈信号为低电平信号，此时控制单元不对其输出的脉冲电压的占空比进行调节。
然而，电源模块中的电子元器件会受到电磁干扰的影响，导致反馈单元所产生的反馈信号不稳定。例如，变压器所产生的高频电磁波会对MOS管的导通和截止造成干扰，导致MOS管的导通时间较长，使流过变压器的初级线圈中的电流增幅较大，由此使反馈信号由低电平信号突变为高电平信号。该瞬间高电平信号将会使控制单元对脉冲电压的占空比作出错误的调整，因而导致电源模块输出电压不稳定。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种输出电压稳定的电源模块。
一种电源模块，用于先将来自外部交流电源输入的交流电转换为初级直流电，然后根据一脉冲电压对该初级直流电进行调制并变换为负载交流电，最后对该负载交流电进行整流和滤波后产生负载直流电，该负载直流电被提供给负载。电源模块包括反馈单元、具有变压器的变压单元、控制单元及滤波单元。反馈单元用于取样变压器的初级线圈中的电流以产生反馈信号，控制单元用于根据该反馈信号调整脉冲电压的占空比。滤波单元连接于反馈单元与控制单元之间，其用于滤除从反馈单元产生的传送至控制单元的瞬间高电平信号。
上述电源模块，通过在反馈单元与控制单元之间设置一个滤波单元，当反馈单元所产生的反馈信号为瞬间高电平信号时，该滤波单元可对该瞬间高电平信号进行滤除，因此可避免该瞬间高电平信号使控制单元对脉冲电压的占空比作出错误的调整，使电源模块输出的电压较为稳定。
附图说明
图1为一较佳实施方式的电源模块的功能模块图。
图2为图1中电源模块的具体电路图。
具体实施方式
如图1所示，一较佳实施方式的电源模块200用于将来自交流电源100输入的交流电转换为负载300所用的直流工作电压。电源模块200包括电压变换单元12、控制单元14、开关单元16、变压单元18、输出整流滤波单元20、反馈单元22及滤波单元24。
电压变换单元12用于将来自交流电源100输入的交流电变换为初级直流电。具体地，电压变换单元12包括输入整流滤波单元120和功率因数校正(PFC，Power Factor Correction)单元124。输入整流滤波单元120用于对来自交流电源100输入的交流电进行整流和滤波，以生成初级直流电，PFC单元124用于对初级直流电进行功率因数校正，也即将初级直流电的电压和电流校正到基本同相位，并将经功率因数校正后的初级直流电提供给开关单元16。
控制单元14用于提供脉冲电压。
开关单元16分别连接控制单元14和PFC单元124，其用于接收该脉冲电压，在脉冲电压的上升沿开启，以将该初级直流电导向变压单元18。开关单元16还在脉冲电压的下降沿关闭，因此该初级直流电不能提供给变压单元18。具体地开关单元18包括MOS管，该MOS管的栅极用于接收脉冲电压，MOS管的漏极用于接收初级直流电，MOS管的源极连接变压单元18。
变压单元18用于在开关单元16开启时接收该初级直流电，并根据初级直流电产生负载交流电。具体地，变压单元18包括变压器和电容，该变压器的初级线圈的一端用于连接MOS管的源极，另一端通过电容接地。MOS管在脉冲电压的上升沿导通，即开关单元16开启，初级直流电通过MOS管的漏极和源极以及变压器的初级线圈给电容充电，基于MOS管导通时流过其漏极和源极之间的电流是缓慢增大的特性，变压器的初级线圈中的电流为变化的电流，变压器的次级线圈感应其初级线圈中变化的电流产生负载交流电。
输出整流滤波单元20用于对负载交流电进行整流和滤波以产生负载直流电提供给负载300。
反馈单元22用于取样变压器的初级线圈中的电流以产生反馈信号。当脉冲电压的占空比较大，即脉冲电压的上升沿时间较长时，MOS管的导通时间将较长，基于MOS管导通时其漏极和源极之间的电流是缓慢增大的特性，因此变压器的初级线圈中的电流将增幅较大，反馈单元22产生的反馈信号为高电平信号。当脉冲电压的占空比较小，即脉冲电压的上升沿时间较短时，MOS管的导通时间将较短，使得流过变压器的初级线圈中的电流较小，反馈单元22产生的反馈信号为低电平信号。
控制单元14还用于接收该反馈信号，并根据该反馈信号调整脉冲电压的占空比。当反馈信号为高电平信号时，控制单元14降低脉冲电压的占空比，因而MOS管的导通时间变短，流过变压器的初级线圈中的电流将较小。变压器的次级线圈感应初级线圈中幅值变小的电流产生的负载交流电的幅值也将变小，如此可达到降低负载直流电的大小的目的。当反馈信号为低电平信号时，控制单元14不对其输出的脉冲电压的占空比进行调节。
滤波单元24连接于反馈单元22和控制单元14之间，其用于滤除从反馈单元22产生的传送至控制单元14的瞬间高电平信号。因而可有效地防止控制单元14根据该瞬间高电平信号对脉冲电压的占空比作出错误的调整，使电源模块200输出的电压较为稳定。
图2所示为电源模块200的具体电路图。
交流电源100、输入整流滤波单元120及PFC单元124依次串性连接。开关单元16包括第一MOS管Q1及第二MOS管Q2。第一MOS管Q1的栅极和第二MOS管Q2的栅极均连接控制单元14。第一MOS管Q1的漏极与PFC单元124相连，第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的漏极相连，第二MOS管Q2的源极接地。在本实施方式中，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均为N沟道增强型MOS管。
变压单元18包括变压器T1、第四电容C4、第一二极管D1及第二二极管D2。第一二极管D1的阴极与第一MOS管Q1的漏极相连，阳极通过第四电容C4接地。第二二极管D2的阴极连接于第一二极管D1的阳极与第四电容C4之间，第二二极管D2的阳极接地。变压器T1具有初级线圈L1和次级线圈L2，初级线圈L1的一端连接第一MOS管Q1的源极，另一端连接于第一二极管D1的阳极与第四电容C4之间。次级线圈L2的一端连接输出整流滤波单元20，另一端接地。
滤波单元24包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、三极管Q3、第一电阻R1及第二电阻R2。第一电容C1的一端连接于反馈单元22与控制单元14之间，另一端通过第一电阻R1接地。三极管Q3的基极连接于第一电容C1与第一电阻R1之间，集电极连接于第一电容C1与控制单元14之间，发射极接地。第二电容C2与第二电阻R2并联连接于三极管Q3的集电极和发射极之间。具体地，控制单元14具有一反馈端nfeedback，反馈单元22、第一电容C1、第三电容C3及三极管Q3的集电极共同连接至控制单元14的反馈端nfeedback。在本实施方式中，三极管Q3为NPN型三极管。
电源模块200的工作原理如下：
当电源模块200开启时，控制单元14输出第一脉冲电压和第二脉冲电压。第一MOS管Q1的栅极和第二MOS管Q2的栅极分别用于接收第一脉冲电压和第二脉冲电压。第一MOS管Q1在第一脉冲电压的上升沿导通，并在第一脉冲电压的下降沿截止。第二MOS管Q2在第二脉冲电压的上升沿导通，并在第二脉冲电压的下降沿截止。控制单元14用于在第一MOS管Q1导通时控制第二MOS管Q2截止，并在第一MOS管Q1截止时控制第二MOS管Q2导通。
当第一MOS管Q1导通，第二MOS管Q2截止时，PFC单元124输出的初级直流电通过第一MOS管Q1的漏极和源极及变压器T1的初级线圈L1给第四电容C4充电，从而使变压器T1的初级线圈L1中有变化的电流流过。当第一MOS管Q1截止，第二MOS管Q2导通时，第四电容C4通过变压器T1的初级线圈L1及第二MOS管Q2的漏极和源极放电，变压器T1的初级线圈L1中也会有变化的电流流过。变压器T1的次级线圈L2感应其初级线圈L1中变化的电流产生负载交流电。因而输出整流滤波单元20对负载交流电进行整流和滤波以产生负载直流电，进而提供给负载300作为工作电压。相对于现用技术中采用一个MOS管的电源模块来说，本实施方式的电源模块200采用两个MOS管，因此变压器T1的初级线圈L1在MOS管导通和截止时均会有电流流过，提高了电源模块200的电压转换效率。
反馈单元22取样变压器T1的初级线圈L1中的电流产生反馈信号。当电源模块200中的电子元器件受到电磁干扰的影响时，可能导致第一MOS管Q1和第二MOS管Q2之中的一者导通时间较长，使变压器T1的初级线圈L1中的电流较大，反馈单元22所产生的反馈信号会由低电平电压瞬间突变为高电平电压。该瞬间高电平电压被传送到滤波单元24，由于滤波单元24的第一电容C1对于瞬间高电平电压来说相当于交流短路，故该高电平电压被传送到三极管Q3的基极，使得三极管Q3导通。控制单元14的反馈端nfeedback接地，即控制单元14的反馈端nfeedback的电压Vnfeedback＝0V。如此，可实现滤波单元24对该瞬间高电平电压进行滤除的目的，防止该瞬间高电平电压使控制单元14对脉冲电压的占空比作出错误的调整，使电源模块100的输出电压较为稳定。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电源模块，用于先将来自外部交流电源输入的交流电转换为初级直流电，然后根据一脉冲电压对该初级直流电进行调制并变换为负载交流电，最后对该负载交流电进行整流和滤波后产生负载直流电，该负载直流电被提供给负载，该电源模块包括反馈单元、具有变压器的变压单元及控制单元，该反馈单元用于取样变压器的初级线圈中的电流以产生反馈信号，该控制单元用于根据该反馈信号调整脉冲电压的占空比，其特征在于：该电源模块还包括滤波单元，该滤波单元连接于反馈单元与控制单元之间，其用于滤除从反馈单元产生的传送至控制单元的瞬间高电平信号。
2.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于：该滤波单元包括第一电容、三极管及第一电阻，该第一电容的一端连接于反馈单元与控制单元之间，另一端通过第一电阻接地，该三极管的基极连接于第一电容与第一电阻之间，集电极连接于第一电容与控制单元之间，发射极接地。
3.如权利要求2所述的电源模块，其特征在于：该三极管为NPN型三极管。
4.如权利要求2所述的电源模块，其特征在于：该滤波单元还包括第二电容和第二电阻，该第二电容与第二电阻并联连接于三极管的集电极和发射极之间。
5.如权利要求2所述的电源模块，其特征在于：该滤波单元还包括第三电容，该第三电容的一端连接于第一电容和控制单元之间，另一端连接三极管的基极。
6.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于：该电源模块还包括电压变换单元，该电压变换单元包括输入整流滤波单元及功率因数校正单元，该输入整流滤波单元用于对来自交流电源输入的交流电进行整流和滤波，以产生初级直流电，该功率因数校正单元用于对该初级直流电进行功率因数校正。
7.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于：该电源模块还包括开关单元，该开关单元包括第一MOS管，该第一MOS管的栅极连接控制单元，该变压单元还包括第一二极管及第四电容，该第一二极管的阴极与第一MOS管的漏极相连，阳极通过第四电容接地，该变压器的初级线圈的一端与第一MOS管的源极相连，另一端连接于第一二极管的阳极与第四电容之间。
8.如权利要求7所述的电源模块，其特征在于：该开关单元还包括第二MOS管，该第二MOS管的栅极与控制单元相连，该控制单元用于在第一MOS管导通时控制第二MOS管截止，并在第一MOS管截止时控制第二MOS管导通。
9.如权利要求8所述的电源模块，其特征在于：该变压单元还包括第二二极管，该第二二极管的阴极连接于第一二极管的阳极与第四电容之间，阳极接地。
10.如权利要求8所述的电源模块，其特征在于：该第一MOS和第二MOS管均为N沟道增强型MOS管。
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