CN103036447A

CN103036447A - 一种最大功率可调式开关电源

Info

Publication number: CN103036447A
Application number: CN2012105438263A
Authority: CN
Inventors: 黄善兵; 甘彦君
Original assignee: Shenzhen Xinguodu Tech Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Xinguodu Tech Co Ltd
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2013-04-10

Abstract

本发明公开了一种最大功率可调式开关电源，其包括有依次连接的一220V交流电源端、一整流滤波电路、一MOS管、一变压器、一滤波电路及一开关电源输出端，所述开关电源还包括有一反馈电路、一PWM控制IC、一电阻切换电路及一CPU。该功率可调式开关电源中，CPU通过所反馈的电压采样信号和脉宽调制信号而判断出电子设备所需的功率后，向电阻切换电路发出控制指令，从而切换至与该功率相对应的电阻，且通过该电阻而调整PWM控制IC输出的脉宽调制信号的频率，以进一步调整开关电源的输出功率。本发明相比现有技术而言，不受电子设备额定功率的局限，同时，本发明还具有成本低廉、节省电能的优势。

Description

一种最大功率可调式开关电源

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种最大功率可调式开关电源。

背景技术

随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系也日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源。电源是提供电能的装置，是每个电子设备所不可或缺的重要部分。电源功率的大小，电流和电压是否稳定，将直接影响电子设备的工作性能和使用寿命。电源的分类很多，电子设备中所常用的电源多为直接可接市电的开关电源。

现有的开关电源中，由于变压器所传输的最大功率是定值，所以可通过增加开关电源的工作频率而减少变压器线圈所需的匝数，从而减小变压器的体积，但是较高的工作频率，将增加开关电源的损耗、电磁干扰以及纹波。一般的开关电源，其工作频率在选定后就是固定不变的，开关电源会以一直以此频率工作，所以其最大输出功率也是固定的。但是，这种类型的开关电源只适用于额定功率恒定的电子设备中，具有一定的局限性。

实际应用中，电源的最大输出功率要满足负载所需要的最大功率，例如一个电子设备的额定工作电压为5V，其峰值电流最高可达到4A，所以电源就必需选择能提供至少20W功率的电源，但此电子设备并不是一直需要提供20W的功率，它只有在满负载运行时才需要提供如此高的功率，而满负载运行的时间，实际并不会很久，仅占很小的时间比例，实际上该电子设备在不处于满负载的状态下，10W的电源就已经能满足需求，但我们选择的电源仍然要选择能满足20W功率输出的电源，从而增加了电子设备的成本以及浪费了电能。

因此，现有的开关电源具有受负载额定功率的局限性较大、增加电子设备的成本以及浪费电能的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种最大功率可调式开关电源，以解决现有开关电源受电子设备额定功率的局限性较大、增加电子设备的成本以及浪费电能的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种最大功率可调式开关电源，其包括有依次连接的一220V交流电源端、一整流滤波电路、一MOS管、一变压器、一滤波电路及一开关电源输出端，所述开关电源还包括有一反馈电路、一PWM控制IC、一电阻切换电路及一CPU；所述反馈电路用于采集滤波电路滤波之后的电压，并将该电压分压后反馈回PWM控制IC及CPU；所述PWM控制IC用于输出脉宽调制信号至MOS管，该脉宽调制信号用于控制MOS管的开/关以及作为反馈信号而反馈回CPU；所述CPU用于根据该电压采样信号以及该脉宽调制信号而输出控制指令至电阻切换电路；所述电阻切换电路包括有一模拟量开关及多个电阻，多个电阻的一端分别连接于模拟量开关的多路输入端，多个电阻的另一端均连接至PWM控制IC的脉冲频率设置端，所述模拟量开关的输出端接地，所述电阻切换电路用于根据CPU的控制指令而将与该控制指令对应的电阻连接至PWM控制IC，且令该电阻与PWM控制IC内部的电容构成RC振荡电路。

优选地，所述模拟量开关的多路输入端所连接的电阻数量为2个。

本发明公开的最大功率可调式开关电源中，CPU通过所反馈的电压采样信号和脉宽调制信号而判断出电子设备所需的功率，之后，向电阻切换电路发出控制指令，使得模拟量开关选择性地开通而切换至与该功率相对应的电阻，使得该电阻的一端接地，另一端连接至PWM控制IC且与PWM控制IC内部的电容构成RC振荡电路，通过该RC振荡电路的振荡频率而调整PWM控制IC输出的脉宽调制信号的频率，由于该脉宽调制信号用于驱动MOS管的开/关而调整变压器的磁感应强度，所以对开关电源的输出功率做出了进一步的调整，使其达到电子设备所需的功率。当CPU判断出电子设备需要其他功率时，同样地向电阻切换电路发出控制指令，使得模拟量开关选择性地开通而切换至其他电阻，且通过调整脉宽调制信号的频率而进一步调整开关电源的最大输出功率。本发明所公开的开关电源，由于其输出功率可以根据电子设备所需的功率而进行调节，所以，其不受电子设备额定功率的局限，同时，采用本发明的电子设备的还具有能降低成本、节省电能的优势。

附图说明

图1为本发明所提出的最大功率可调式开关电源的电路框图。

图2为电阻切换电路的电路框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开一种最大功率可调式开关电源，结合图1及图2所示，其包括有依次连接的一220V交流电源端1、一整流滤波电路2、一MOS管3、一变压器4、一滤波电路5及一开关电源输出端6，所述开关电源还包括有一反馈电路7、一PWM控制IC8、一电阻切换电路9及一CPU10。其中：

所述反馈电路7用于采集滤波电路5滤波之后的电压，并将该电压分压后反馈回PWM控制IC8及CPU10。

所述PWM控制IC8用于输出脉宽调制信号至MOS管3，该脉宽调制信号用于控制MOS管3的开/关以及作为反馈信号而反馈回CPU10。

所述CPU10用于根据该电压采样信号以及该脉宽调制信号而输出控制指令至电阻切换电路9；

所述电阻切换电路9包括有一模拟量开关90及多个电阻，多个电阻的一端分别连接于模拟量开关90的多路输入端，多个电阻的另一端均连接至PWM控制IC8的脉冲频率设置端，所述模拟量开关90的输出端接地，所述电阻切换电路9用于根据CPU10的控制指令而将与该控制指令对应的电阻连接至PWM控制IC8，且令该电阻与PWM控制IC8内部的电容构成RC振荡电路。

本实施例以额定功率为20W，工作频率为200KHZ的开关电源为例。结合图1及图2所示，所述模拟量开关90的多路输入端所连接的电阻数量为2个，其中，电阻R1用于将PWM控制IC8所输出的脉宽调制信号的频率调整为100KZH，电阻R2用于将PWM控制IC8所输出的脉宽调制信号的频率调整为200KHZ。当电子设备不处于满负载运行时，若10W的输出功率能满足其功率需求，可以令开关电源工作在100KHz，也就是说，需要将开关电源的原工作频率200KHZ下降至一半，其电流的变化快慢也变为原来的一半，由于变压器4的线圈匝数没有改变，所以变压器4产生的磁场的磁感应强度也将为原来的一半，变压器都输出的功率也将为一半，即得到10W的电源，同时PWM控制IC8依据反馈电路7所反馈的电压采样信号，调节其脉宽调制信号的占空比且输出至MOS管3，以调节MOS管3开和关时间间隔，从而达到控制输出功率的目的，因此，可通过调脉宽调制信号的频率至100KHZ，而令开关电源的输出功率达到10W，此时，该脉宽调制信号的占空比将达到80%。当电子设备处于满负载运行时，与上述方法相类似地提高磁场的磁感应强度，直至脉宽调制信号的输出频率达到200KHZ，从而实现开关电源的输出功率达到20W。

基于以上工作原理，可采用如下方法而调节开关电源的输出功率。当电子设备需要较大功率时，CPU10通过电压采样信号和脉宽调制信号而作出判断，若脉宽调制信号的占空比已达到80%，而反馈电压却有下降，说明电子设备需要更大的输出功率，此时，CPU10控制模拟量开关90选择性地开通，使得该电阻R2的一端接地，另一端连接至PWM控制IC8且与PWM控制IC8内部的电容构成RC振荡电路，通过该RC振荡电路的振荡频率而调整PWM控制IC8输出的脉宽调制信号的频率，使该脉宽调制信号的频率上升到200KHz，此时电源的最大输出功率达到20W。当电子设备需要较小功率时，CPU10通过电压采样信号和脉宽调制信号的占空比，判断出此时不需要大功率输出，则CPU10通过控制模拟量开关90选择性地将电阻R1连接至PWM控制IC8，且重新调整RC振荡频率，以令开关电源的工作频率再一次下降到100KHz。

应当说明的是，上述过程中通过切换电阻R1和电阻R2，能够将开关电源的输出功率调整为10W和20W，但是这只是本发明的一个较佳的实施例，并不用于限制本发明，在本发明的其他实施例中，还可以设置更多数量的电阻，且通过将多个阻值的电阻连接至PWM控制IC8而调整出多个频率的脉宽调制信号，从而使开关电源能够在多个输出频率之间切换，使得开关电源具有灵活应用的优点。

本发明公开的最大功率可调式开关电源中，CPU10通过所反馈的电压采样信号和脉宽调制信号而判断出电子设备所需的功率，之后，向电阻切换电路9发出控制指令，使得模拟量开关90选择性地开通而切换至与该功率相对应的电阻，使得该电阻的一端接地，另一端连接至PWM控制IC8且与PWM控制IC8内部的电容构成RC振荡电路，通过该RC振荡电路的振荡频率而调整PWM控制IC8输出的脉宽调制信号的频率，由于该脉宽调制信号用于驱动MOS管3的开/关，而调整变压器4的磁感应强度，所以对开关电源的输出功率做出了进一步的调整，使其达到电子设备所需的功率。当CPU10通过所反馈的电压采样信号和脉宽调制信号而判断出电子设备需要其他功率时，同样地向电阻切换电路9发出控制指令，使得模拟量开关90选择性地开通而切换至其他电阻，且通过调整脉宽调制信号的频率而进一步调整开关电源的最大输出功率。本发明所公开的开关电源，由于其最大输出功率可以根据电子设备所需的功率而进行调节，所以，其不受电子设备额定功率的局限，同时，采用本发明的电子设备的还具有能降低成本、节省电能的优势。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims

1.一种最大功率可调式开关电源，其特征在于，所述开关电源包括有依次连接的一220V交流电源端（1）、一整流滤波电路（2）、一MOS管（3）、一变压器（4）、一滤波电路（5）及一开关电源输出端（6），所述开关电源还包括有一反馈电路（7）、一PWM控制IC（8）、一电阻切换电路（9）及一CPU（10）；

所述反馈电路（7）用于采集滤波电路（5）滤波之后的电压，并将该电压分压后反馈回PWM控制IC（8）及CPU（10）；

所述PWM控制IC（8）用于输出脉宽调制信号至MOS管（3），该脉宽调制信号用于控制MOS管（3）的开/关以及作为反馈信号而反馈回CPU（10）；

所述CPU（10）用于根据该电压采样信号以及该脉宽调制信号而输出控制指令至电阻切换电路（9）；

所述电阻切换电路（9）包括有一模拟量开关（90）及多个电阻，多个电阻的一端分别连接于模拟量开关（90）的多路输入端，多个电阻的另一端均连接至PWM控制IC（8）的脉冲频率设置端，所述模拟量开关（90）的输出端接地，所述电阻切换电路（9）用于根据CPU（10）的控制指令而将与该控制指令对应的电阻连接至PWM控制IC（8），且令该电阻与PWM控制IC（8）内部的电容构成RC振荡电路。

2.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述模拟量开关（90）的多路输入端所连接的电阻数量为2个。