CN102457172A - 开关电源 - Google Patents

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吴攀
洪浩
王伟峰
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Abstract

本发明公开了一种开关电源，包括一控制单元、一功率开关管、用于驱动所述功率开关管的开启或闭合的一开关驱动单元以及用于将所述功率开关管的输出电压转换为直流电压的一电压转换器；其中所述控制单元基于一开关频率通过所述开关驱动单元控制所述功率开关管的开启或闭合，所述功率开关管分别与所述电压转换器和所述开关驱动单元电连接，所述开关驱动单元还与所述控制单元电连接。本发明的开关电源通过独立设置对输出功率和输出电压有影响的功率开关管以及电压转换器，并通过开关驱动单元来适用于不同的功率开关管，从而提高了开关电源的适用性。

Description

开关电源
技术领域
本发明涉及一种电源，特别是涉及一种开关电源。
背景技术
开关电源是现代电力电子技术中一种常用技术，其中开关电源是通过控制开关的开通和关断的时间比率，从而维持稳定输出电压的一种电源。
现有的开关电源一般是由脉冲宽度调制(PWM)控制电路和开关共同构成，并通过脉冲宽度调制控制电路来控制开关的开通或关断，从而产生稳定的输出电压。开关电源和传统的线性电源相比，最大的优点是输出效率高，而且体积小，因而得到了广泛的应用。
但是现有的各种不同的开关电源仅仅用于特定的输出功率和输出电压，所以在有着较宽的输出功率和输出电压的情况下，只能更换各种不同的现有的开关电源，但是将不同开关电源适用于同一系统中，用户需要进一步地对各个不同的开关电源进行加工，所以提高了维护和加工成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中在具有较宽的输出功率和输出电压的情况下需要采用不同开关电源，从而增加维护和加工成本的缺陷，提供一种开关电源，通过独立设置对输出功率和输出电压有影响的功率开关管以及电压转换器，并通过开关驱动单元来适用于不同的功率开关管，所以更换开关电源时，不需要整体地更换，提高了开关电源的适用性。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种开关电源，包括一控制单元；其特点是所述开关电源还包括：一功率开关管、用于驱动所述功率开关管的开启或闭合的一开关驱动单元以及用于将所述功率开关管的输出电压转换为直流电压的一电压转换器；
其中所述控制单元基于一开关频率通过所述开关驱动单元控制所述功率开关管的开启或闭合，所述功率开关管分别与所述电压转换器和所述开关驱动单元电连接，所述开关驱动单元还与所述控制单元电连接。
较佳地，所述控制单元基于经过所述电压转换器转换得到的直流电压和预设的一参考电压，调节所述开关频率的占空比。
较佳地，所述开关电源还包括一输入单元，用户通过所述输入单元在所述控制单元中设置所述开关频率和所述参考电压。
较佳地，所述开关电源还包括一稳压单元，所述稳压单元用于抑制所述开关驱动单元驱动所述功率开关管的开启或闭合的驱动信号的波动。
较佳地，所述稳压单元为一稳压管。
较佳地，所述电压转换器包括一电感、一电解电容以及一二极管，其中所述电感用于存储所述功率开关管输出的电能，所述电解电容用于滤除所述电感输出电能中的干扰噪声，所述二极管的阴极与所述电感连接，所述二极管的阳极与所述电解电容的阴极电连接，所述电解电容的阳极与所述电感电连接。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的开关电源通过独立设置对输出功率和输出电压有影响的功率开关管以及电压转换器，并通过开关驱动单元来适用于不同的功率开关管，所以更换开关电源时，不需要整体地更换，提高了开关电源的适用性。
此外对于不同的输出功率和输出电压的要求，用户还可以通过更换所述功率开关管以及电压转换器来满足所述输出功率和输出电压的要求。而且由于只更换了功率开关管和电压转换器，所以也便于维护，并且避免了整个开关电源的更换，所以节省了成本。
附图说明
图1为本发明开关电源的第一实施例的结构示意图。
图2为本发明开关电源的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
第一实施例：
如图1所示，本实施例的开关电源包括一MCU(微控制器)1、一功率开关管2、一开关驱动器3以及一电压转换器4。
其中所述MCU1用于基于一开关频率f通过所述开关驱动器3控制所述功率开关管2的开启或闭合。此外技术人员还可以根据实际的涉及需要或要求采用单片机等控制单元。
所述开关驱动器3用于驱动所述功率开关管2的开启或闭合。即所述MCU1基于开关频率f控制所述开关驱动器3输出驱动信号，所述功率开关管2基于所述驱动信号开启或闭合所述功率开关管2，其中当所述功率开关管2闭合时，所述功率开关管2向后级单元输出电能；当所述功率开关管2开启时，所述功率开关管2停止向后级单元输出电能。
所述电压转换器4用于将所述功率开关管2的输出电压转换为直流电压V。即使得输出电压不再随时间的变化而变化。其中本实施例的电压转换器4中包括一电感41、一电解电容42以及一二极管43，其中所述电感41用于存储所述功率开关管2输出的电能，所述电解电容42用于滤除所述电感41输出电能中的干扰噪声，所述二极管43的阴极与所述电感41连接，所述二极管43的阳极与所述电解电容42的阴极电连接，所述电解电容42的阳极与所述电感41电连接。因此在所述功率开关管2闭合时，所述电感41和电解电容42储存电能。当所述功率开关管2开启时，所述电感41释放电能，所述电解电容42在维持输出的直流电压V的同时还对所述电感41输出的电能进行滤波。而且所述二极管43用于续流，从而使得所述电流在所述电感41、电解电容42和二极管43之间流动，即使得所述电感41中始终存在电流。
本实施例的所述功率开关管2可以采用MOSFET管(功率场效应管)或绝缘栅双极性晶体管(IGBT)等。而且本实施例中所述功率开关管2分别与所述电压转换器4和所述开关驱动器3电连接，所述开关驱动器3还与所述MCU1电连接。而且由于本实施例中所述MCU1、功率开关管2、开关驱动器3以及电压转换器4均是独立设置的，所以用户可以分别对各个部件进行更换，从而便于维护，而且对于不同的输出功率和输出电压的要求，可以通过更换功率开关管2以及电压转换器4来适应于所述输出功率和输出电压的要求，从而避免了整个开关电源的更换，所以节省了成本。
本实施例的工作原理如下：
所述MCU1通过开关驱动器3按照开关频率f开启或闭合所述功率开关管2。
当所述功率开关管2闭合时，所述电压转换器4的电感41和电解电容42存储电能，并向后续单元输出直流电压V。
当所述功率开关管2开启时，所述电压转换器4的电感41释放电能，所述电解电容42对所述电感41输出的电能进行滤波并维持向后续单元输出的直流电压V。
第二实施例：
如图2所示，本实施例的开关电源与第一实施例的开关电源的区别在于：
本实施例的开关电源中还包括一输入单元5和一稳压单元6。而且所述MCU1比较经过所述电压转换器4转换得到的直流电压V和预设的一参考电压U之间的大小，并基于所述大小比较的结果调节所述开关频率f的占空比。例如当所述直流电压V大于参考电压U时，减少开关频率f的占空比；当所述直流电压V小于参考电压U时，增加开关频率f的占空比；否则保持占空比不变。
其中用户通过所述输入单元5在所述MCU1中设置所述开关频率f和所述参考电压U。所以可以认为改变最终输出的直流电压V的大小以及控制所述功率开关管2的输出功率效率。
所述稳压单元6用于抑制所述开关驱动器3驱动所述功率开关管2的开启或闭合的驱动信号的波动。本实施例的稳压单元6可以采用稳压管，此外技术人员可以基于实际需要和要求采用其他种类或类型的稳压装置。
本实施例的工作原理如下：
用户通过所述输入单元5在所述MCU1中设置开关频率f以及参考电压U。然后所述MCU1根据所述参考电压U和所述电压转换器4输出的直流电压V大小比较的结果调节所述开关频率f的占空比。
此后所述MCU1通过开关驱动器3按照开关频率f及其占空比开启或闭合所述功率开关管2。
当所述功率开关管2闭合时，所述电压转换器4的电感41和电解电容42存储电能，并向后续单元输出直流电压V。
当所述功率开关管2开启时，所述电压转换器4的电感41释放电能，所述电解电容42对所述电感41输出的电能进行滤波并维持向后续单元输出的直流电压V。
此后所述MCU1实时地根据所述参考电压U和所述电压转换器4输出的直流电压V大小比较的结果调节所述开关频率f的占空比，从而不断微调输出的直流电压V，防止直流电压V的波动，从而稳定直流电压V。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种开关电源，包括一控制单元；其特征在于，所述开关电源还包括：一功率开关管、用于驱动所述功率开关管的开启或闭合的一开关驱动单元以及用于将所述功率开关管的输出电压转换为直流电压的一电压转换器；
其中所述控制单元基于一开关频率通过所述开关驱动单元控制所述功率开关管的开启或闭合，所述功率开关管分别与所述电压转换器和所述开关驱动单元电连接，所述开关驱动单元还与所述控制单元电连接。
2.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述控制单元基于经过所述电压转换器转换得到的直流电压和预设的一参考电压，调节所述开关频率的占空比。
3.如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括一输入单元，用户通过所述输入单元在所述控制单元中设置所述开关频率和所述参考电压。
4.如权利要求1-3中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括一稳压单元，所述稳压单元用于抑制所述开关驱动单元驱动所述功率开关管的开启或闭合的驱动信号的波动。
5.如权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述稳压单元为一稳压管。
6.如权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述电压转换器包括一电感、一电解电容以及一二极管，其中所述电感用于存储所述功率开关管输出的电能，所述电解电容用于滤除所述电感输出电能中的干扰噪声，所述二极管的阴极与所述电感连接，所述二极管的阳极与所述电解电容的阴极电连接，所述电解电容的阳极与所述电感电连接。
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