CN103812346A

CN103812346A - 超高压输入开关电源模块

Info

Publication number: CN103812346A
Application number: CN201210449409.2A
Authority: CN
Inventors: 徐以锋
Original assignee: Suzhou Industrial Park New Hongbo Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Industrial Park New Hongbo Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明的一种超高压输入开关电源模块，包括输入整流滤波模块，用于将输入的交流电转换为高压直流电；控制芯片，连接于所述输入整流滤波模块的输出端；开关管，连接于所述控制芯片的输出端，该开关管由电阻R1、电阻R2、稳压管TVS1、场效应管Q1、场效应管Q2、稳压二极管VS1实现；高频隔离变压器，连接于输入整流滤波模块及开关管的输出端；输出整流滤波模块，连接于高频隔离变压器的输出端；和反馈模块，连接于输出整流滤波器的输出端和控制芯片的调整端。本发明通过开关管的设计使得开关电源模块能够满足超高压输入的要求。

Description

超高压输入开关电源模块

技术领域

本发明涉及开关电源模块，尤其涉及一种超高压输入开关电源模块。

背景技术

对于现阶段工业控制、绿色能源、通讯行业中运用大量的工控类智能监控设备。由于特殊的工作环境，设备供电稳定性较差，特别是边远地区往往在用电空闲时间段，实际交流电电压会高于额定值；还有某些设备会造成供电线路上的电压大幅度波动。但监控类设备系统电源要求稳定，以保证整个系统的稳定性。

为解决上述问题，现阶段大部分设备供应商均采用开关电源作为设备的供电系统。开关电源有效率高、电压调整性能好、适应性高，但是在某些场合的交流供电波动较大，往往有时候会达到380V交流，甚至有时候会到达450V交流。现在的AC-DC（交流到直流）开关电源芯片一般会集成耐压600V直流的场效应管，极少部分会集成耐压700V直流场效应管。芯片外置型的电路常用的场效应管耐压往往也是耐压600V直流的。这就会存在交流电压较高是接近甚至超过场效应管的耐压造成场效应管损坏，从而造成电源失效甚至烧毁，最终造成整个设备的失效。本发明电路可解决此问题，使输入电压可以达到580V交流而不损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高压输入开关电源模块。

相应地，本发明的一种超高压输入开关电源模块，包括输入整流滤波模块，用于将输入的交流电转换为高压直流电；控制芯片，连接于所述输入整流滤波模块的输出端；开关管，连接于所述控制芯片的输出端，该开关管由电阻R1、电阻R2、稳压管TVS1、场效应管Q1、场效应管Q2、稳压二极管VS1实现；高频隔离变压器，连接于输入整流滤波模块及开关管的输出端；输出整流滤波模块，连接于高频隔离变压器的输出端；和反馈模块，连接于输出整流滤波器的输出端和控制芯片的调整端。

作为本发明的进一步改进，所述R2和稳压管TVS1串联连接后，与电阻R1串联连接，所述场效应管Q2并联在电阻R2和稳压管TVS1的两端，所述场效应管Q1并联在电阻R1的两端；同时，所述稳压二极管VS1并联在所述场效应管的栅极和源极，所述场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接，所述场效应管Q2的栅极连接至一控制信号。

作为本发明的进一步改进，所述控制芯片采用脉宽调制、PFM频率调制等方式控制所述开关管的导通与截至。

本发明的有益效果是：本发明通过开关管的设计使得开关电源模块能够满足超高压输入的要求。

附图说明

图1所示为本发明超高压输入开关电源模块结构示意图；

图2所示为本发明超高压输入开关电源模块中开关管的电路图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

如图1所述为本发明AC-DC（交流-直流）超高压输入开关电源模块图，所述开关电源模块包括输入整流滤波模块1、控制芯片2、开关管3、高频隔离变压器4、反馈模块5和输出整流滤波模块6。所述输入整流滤波模块1用于将输入的交流电转换为高压直流电；所述控制芯片2连接于所述输入整流滤波模块1的输出端；开关管3连接于所述控制芯片2的调整端，高频隔离变压器4连接于输入整流滤波模块1及开关管3的输出端；输出整流滤波模块6连接于高频隔离变压器4的输出端；反馈模块5连接于输出整流滤波器4的输出端和控制芯片2的输入端。

当交流电压输入后，通过输入整流滤波模块1的转换变为高压直流电，然后控制芯片2控制开关管3的导通与截至时间，从而控制高频隔离变压器4原边的导通与截至。然后通过高频变压器4副边得到低压脉冲直流电，再通过输出整流滤波模块6得到低压直流电。所述控制芯片2采用PWM(脉宽调制）、PFM（频率调制）等方式控制所述开关管3的导通与截至。

上述的整个系统通过反馈回路将输出电压反馈到控制芯片做闭环稳压控制，从而实现交流到直流的稳压转换。其中要做到超高压输入，关键因素取决于开关管部分。

如图2所示为本发明开关管电路的电路图，所述开关管由电阻R1、电阻R2、稳压管TVS1、场效应管Q1、场效应管Q2、稳压二极管VS1实现。所述R2和稳压管TVS1串联连接后，与电阻R1串联连接，所述场效应管Q2并联在电阻R2和稳压管TVS1的两端，所述场效应管Q1并联在电阻R1的两端；同时，所述稳压二极管VS1并联在所述场效应管的栅极和源极，所述场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接，所述场效应管Q2的栅极连接至一控制信号。

由图1电路得到的高压直流经R1、R2、TVS1分压后加在场效应管Q1的栅极，所得到的分压电压值要求接近场效应管Q2的VDS（VDS是指漏极源极之间的最大耐压值），但需留有一定裕量。其中稳压二极管TVS1 、电阻 R1可视情况以及耐压值的不同采用多个零件串联来实现。所述稳压管VS1主要用于保证场效应管Q1的栅极与源极间的压差能够保证Q1有效导通，同时不至于过高，对场效应管Q1起保护作用。当场效应管Q2栅极获得的控制信号CONTROL为高时，场效应管Q2导通，同时稳压二极管VS1导通，从而使场效应管Q1导通。当场效应管Q2栅极获得的控制信号CONTROL为低时，场效应管Q2截至，此时场效应管Q2的VDS值受到R1、R2、TVS1分压及稳压二极管VS1的嵌位，保持在设定的场效应管Q2的最大VDS之内，而场效应管Q1的VDS值为输入直流电压VH加上高频变压器反峰逆程脉冲电压减去场效应管Q2 的VDS值。

由上述原理分析可见，整个开关管电路的耐压理论上可以达到场效应管Q1、场效应管Q2的 VDS最大耐压之和。假设两个场效应管耐压均为直流600V，则按此电路整个开关管电路耐压直流1200V，高频隔离变压器原边反峰逆程脉冲电压经过RCD或DD吸收电路后电压值为250V。则最高输入交流电压可以最高达

Figure 2012104494092100002DEST_PATH_IMAGE002

，可见输入交流电压可达600V以上。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种超高压输入开关电源模块，其特征在于，包括：

输入整流滤波模块，用于将输入的交流电转换为高压直流电；

控制芯片，连接于所述输入整流滤波模块的输出端；

开关管，连接于所述控制芯片的输出端，该开关管由电阻R1、电阻R2、稳压管TVS1、场效应管Q1、场效应管Q2、稳压二极管VS1实现；

高频隔离变压器，连接于输入整流滤波模块及开关管的输出端；

输出整流滤波模块，连接于高频隔离变压器的输出端；

和反馈模块，连接于输出整流滤波器的输出端和控制芯片的调整端。

2.根据权利要求1所述的超高压输入开关电源模块，其特征在于，所述R2和稳压管TVS1串联连接后，与电阻R1串联连接，所述场效应管Q2并联在电阻R2和稳压管TVS1的两端，所述场效应管Q1并联在电阻R1的两端；同时，所述稳压二极管VS1并联在所述场效应管的栅极和源极，所述场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接，所述场效应管Q2的栅极连接至一控制信号。

3.根据权利要求1所述的超高压输入开关电源模块，其特征在于，所述控制芯片采用脉宽调制、PFM频率调制等方式控制所述开关管的导通与截至。