CN103762869B - 一种开关稳压电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关稳压电源电路，其包括：变压器，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻，第五电阻，第一电容器，第二电容器，第三电容器，第一稳压管，第二稳压管，第三稳压管，场效应晶体管，磁放大器，第一二极管，第二二极管，第三二极管，三极管，和稳压电路。根据本发明的开关稳压电源电路，通过减小开关晶体管的开关损耗，使得该稳压电源的工作效率大大提高，其稳定性增强，从而提高了电源装置的可靠性。

Description

一种开关稳压电源电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种开关稳压电源电路。

背景技术

随着绿色、节能社会的建设，提高电源的利用率和稳定性越来越被人们重视。但是人们一般认为开关稳压电源的效率高、损耗低，然而这种损耗在很多情况下不能忽略，而且这种损耗引起的发热量严重影响电源的可靠性。

有人想通过将元件小型化来减少损耗，但是元气件小型化势必会使开关稳压电源小型化，这就会出现尺寸与损耗不相称的电源装置，其稳定性会大大降低，也不能满足人们的要求。

因为提高电源效率是提高电源装置可靠性的最有效方法，本发明将提供一种新型开关稳压电源，其提高了电源效率，从而提高了可靠性。

发明内容

本发明提供一种开关稳压电源电路，其包括：

变压器，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻，第五电阻，第一电容器，第二电容器，第三电容器，第一稳压管，第二稳压管，第三稳压管，场效应晶体管，磁放大器，第一二极管，第二二极管，第三二极管，三极管，和稳压电路；

其中，磁放大器的初级绕组的一端连接输入端，该初级绕组的另一端分别连接第一电容器的一端、第二电阻的一端和场效应晶体管的漏极，该第一电容器的另一端分别连接第二电容器的一端和变压器的初级绕组的一端，该第二电阻的另一端分别连接第一电阻的一端、第一稳压二极管的阳极和场效应晶体管的栅极，该第一电阻的另一端分别连接第一二极管的阴极和第三电容器的一端，该第一二极管的阳极和第三电容器的另一端均连接变压器的次级绕组的一端，第一稳压二极管的阴极连接第二稳压二极管的阴极，场效应晶体管的漏极连接第三稳压二极管的阴极，该场效应晶体管的源极、第二稳压二极管的阳极、第三稳压二极管的阳极、第二电容器的另一端、变压器T1的初级绕组的另一端和次级绕组的另一端均接地；

磁放大器的第一次级绕组的一端分别连接第二二极管的阳极和第三二极管的阴极，该第一次级绕组的另一端与磁放大器的第二次级绕组的一端连接，该第二次级绕组的另一端分别连接至稳压电路和第五电阻的一端，该第五电阻的另一端分别连接第三电阻的一端、第四电阻的一端和第二二极管的阴极，第四电阻的另一端分别连接稳压电路和三极管的基极，第三电阻的另一端连接三极管的发射极，三极管的集电极连接第三二极管的阳极。

其中，所述磁放大器的绕组线圈是由两个尺寸相同、匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上。

其中，所述磁放大器的次级绕组是被分成2个绕组绕在1个环形磁芯上。

其中，所述三极管是PNP晶体管。

其中，第一电阻的阻值为75欧姆，第二电阻的阻值为300千欧姆，第三电阻的阻值为75欧姆，第四电阻的阻值为510欧姆，第五电阻的电阻值为500欧姆，第一电容器的电容值为0.0047ｕF，第二电容器的电容值为0.1ｕF，第三电容器的电容值为0.0047ｕF，基准电压是2.495V，变压器的初级绕组匝数为1000和次级绕组匝数为1400，磁放大器的初级绕组匝数为1100和次级绕组匝数为3200。

根据本发明的开关稳压电源电路，通过减小开关晶体管的开关损耗，使得该稳压电源的工作效率大大提高，其稳定性增强，从而提高了电源装置的可靠性。

附图说明

图1是本发明的开关稳压电源电路的示意性原理图。

具体实施方式

图1是本发明的开关稳压电路的示意性原理图。如图所示，该开关稳压电源电路包括：

变压器T1，第一二极管D1，第一电阻R1，第二电阻R2，第一电容器C1，第二电容器C2，第三电容器C3，第一稳压管Z1，第二稳压管Z2，第三稳压管Z3，场效应晶体管TR1，磁放大器T2，第二二极管D2，第三二极管D3，三极管TR2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，和稳压电路。

其中，磁放大器T2的初级绕组的一端连接输入端，该初级绕组的另一端分别连接第一电容器C1的一端、第二电阻R2的一端和场效应晶体管TR1的漏极，该第一电容器C1的另一端分别连接第二电容器C2的一端和变压器T1的初级绕组的一端，该第二电阻R2的另一端分别连接第一电阻R1的一端、第一稳压二极管Z1的阳极和场效应晶体管的栅极，该第一电阻R1的另一端分别连接第一二极管D1的阴极和第三电容器C3的一端，该第一二极管D1的阳极和第三电容器C3的另一端均连接变压器T1的次级绕组的一端，第一稳压二极管Z1的阴极连接第二稳压二极管Z2的阴极，场效应晶体管TR1的漏极连接第三稳压二极管Z3的阴极，该场效应晶体管TR1的源极、第二稳压二极管Z2的阳极、第三稳压二极管Z3的阳极、第二电容器C2的另一端、变压器T1的初级绕组的另一端和次级绕组的另一端均接地。

磁放大器的第一次级绕组Na的一端分别连接第二二极管D2的阳极和第三二极管D3的阴极，该第一次级绕组Na的另一端与磁放大器的第二次级绕组Nb的一端连接，该第二次级绕组Nb的另一端分别连接至稳压电路和第五电阻R5的一端，该第五电阻R5的另一端分别连接第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端和第二二极管D2的阴极，第四电阻R4的另一端分别连接稳压电路和三极管TR2的基极，第三电阻R3的另一端连接三极管TR2的发射极，三极管TR2的集电极连接第三二极管D3的阳极。

在所述的开关稳压电源电路，场效应晶体管TR1用作为开关晶体管，所述三极管是PNP晶体管。。

下面描述一下本发明的开关稳压电源的工作过程。

交流电压信号从输入端输入，由于第二电容器C2和变压器T1并联连接并且构成了并联谐振电路，因此当电流流过变压器T1和第二电容器C2时由于第二电容器C2的充放电功能，使得变压器T1和第二电容器C2并联起振，其目的是产生一定频率的交流电振荡，用作信号源。在本发明中，变压器T1的次级绕组是反向连接，谐振电压经变压器反转放大后施加到场效应晶体管TR1的栅极。在此过程中，第一二极管D1起整流作用，第三电容器C3起高频旁路作用，第一电阻R1起限流作用，由于施加给栅极的电压波形接近正弦波，与该栅极并联连接的第一稳压管Z1和第二稳压管Z2起钳位作用，这样就有效地保护了场效应晶体管TR1不被烧坏，尤其是在输入电压较高的情况下，第一稳压管Z1和第二稳压管Z2的作用显得尤为重要。

当施加到场效应晶体管TR1的栅极上的电压信号从漏极输出后，通过第一电容器C1反馈到并联谐振电路，从而构成了有正反馈的谐振电路，该第一电容器C1的作用是吸收浪涌电流，以使得电流能够比较平缓地流向并联谐振电路，这样并联谐振电路产生的谐振频率也接近整个电源电路的谐振频率，这样就可以减小场效应晶体管TR1的开关损耗，提高该开关稳压电源电路的工作效率，而第二电阻R2在这里起限流保护栅极的作用，所以该第二电阻R2的阻值一般较大。另外，与该场效应晶体管TR1的漏极并联的第三稳压管Z3也起保护该场效应晶体管TR1的作用，即防止从输入端输入的交流电压过大造成对该场效应晶体管TR1的损坏。

本发明的开关稳压电源电路中使用的磁放大器T2使用的绕组线圈为扼流线圈，其由两个尺寸相同、匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件。这样的结构对共模信号呈现出大电感，具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感，几乎不起作用，这样在平衡线路中就能有效地抑制共模干扰信号。本发明的磁放大器将绕在1个环形磁芯上的绕组分为2个绕组，即所述磁放大器的次级绕组是被分成2个绕组绕在1个环形磁芯上，这样的设计使得磁放大器变成共模形式的扼流线圈，可以降低输出噪声，并减小功耗。

在本发明的开关稳压电源电路中，第四电阻R4和第五电阻R5用作分压器，当磁放大器的次级侧输出电压，第四电阻R4和第五电阻R5中的其中一个上的电压超过稳压电路提供的基准电压时，三极管TR2导通。在场效应晶体管TR1处于关断期间，三极管TR2的集电极电流输送至磁放大器，该磁放大器的复位量增加，其作用是使得输出电压降低。当输出电压低于规定电平时，其动作与上述相反，这样就使得输出电压保持稳定。另外，该第二二极管D2和第三二极管D3也是起整流保护作用。

由上述可知，由于本发明使用的具有特定结构的磁放大器的作用，场效应晶体管导通瞬间的漏极电流会因为励磁电流与第一电容器C1的放电电流而减小，并且在场效应晶体管截止瞬间，由于第一电容器C1的作用使得电压上升变慢，因此场效应晶体管的开关损耗也变小。

本发明所采用的各自元器件的参数值可以根据具体的应用来确定，这里举例说明一组在实践中使用的元器件的参数值，第一电阻的阻值为75欧姆，第二电阻的阻值为300千欧姆，第三电阻的阻值为75欧姆，第四电阻的阻值为510欧姆，第五电阻的电阻值为500欧姆，第一电容器的电容值为0.0047ｕF，第二电容器的电容值为0.1ｕF，第三电容器的电容值为0.0047ｕF，基准电压是2.495V，压器的初级绕组匝数为1000和次级绕组匝数为1400，磁放大器的初级绕组匝数为1100和次级绕组匝数为3200。

在上述电源电路中，从输入端输入一个20V-40V的交流电压信号，从输出端输出一个经过稳压处理的电压为24V且电流为1A的直流信号。

根据本发明的开关稳压电源电路，通过减小开关晶体管的开关损耗，使得该稳压电源的工作效率大大提高，其稳定性增强，从而提高了电源装置的可靠性。

Claims (5)

1.一种开关稳压电源电路，其包括：

变压器，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻，第五电阻，第一电容器，第二电容器，第三电容器，第一稳压管，第二稳压管，第三稳压管，场效应晶体管，磁放大器，第一二极管，第二二极管，第三二极管，三极管，和稳压电路；

其中，磁放大器的初级绕组的一端连接输入端，该初级绕组的另一端分别连接第一电容器的一端、第二电阻的一端和场效应晶体管的漏极，该第一电容器的另一端分别连接第二电容器的一端和变压器的初级绕组的一端，该第二电阻的另一端分别连接第一电阻的一端、第一稳压二极管的阳极和场效应晶体管的栅极，该第一电阻的另一端分别连接第一二极管的阴极和第三电容器的一端，该第一二极管的阳极和第三电容器的另一端均连接变压器的次级绕组的一端，第一稳压二极管的阴极连接第二稳压二极管的阴极，场效应晶体管的漏极连接第三稳压二极管的阴极，该场效应晶体管的源极、第二稳压二极管的阳极、第三稳压二极管的阳极、第二电容器的另一端、变压器T1的初级绕组的另一端和次级绕组的另一端均接地；

磁放大器的第一次级绕组的一端分别连接第二二极管的阳极和第三二极管的阴极，该第一次级绕组的另一端与磁放大器的第二次级绕组的一端连接，该第二次级绕组的另一端分别连接至稳压电路和第五电阻的一端，该第五电阻的另一端分别连接第三电阻的一端、第四电阻的一端和第二二极管的阴极，第四电阻的另一端分别连接稳压电路和三极管的基极，第三电阻的另一端连接三极管的发射极，三极管的集电极连接第三二极管的阳极。

2.根据权利要求1所述的开关稳压电源电路，其中所述磁放大器的绕组线圈是由两个尺寸相同、匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上。

3.根据权利要求2所述的开关稳压电源电路，其中所述磁放大器的次级绕组是被分成2个绕组绕在1个铁氧体环形磁芯上。

4.根据权利要求1所述的开关稳压电源电路，其中所述三极管是PNP晶体管。

5.根据权利要求1所述的开关稳压电源电路，其中第一电阻的阻值为75欧姆，第二电阻的阻值为300千欧姆，第三电阻的阻值为75欧姆，第四电阻的阻值为510欧姆，第五电阻的电阻值为500欧姆，第一电容器的电容值为0.0047uF，第二电容器的电容值为0.1uF，第三电容器的电容值为0.0047uF，基准电压是2.495V，变压器的初级绕组匝数为1000，变压器的次级绕组匝数为1400，磁放大器的初级绕组匝数为1100，磁放大器的次级绕组匝数为3200。