CN104467421A - 基于开关稳压型集成电路的开关电源 - Google Patents

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杨志友
黄莺
贾雪涛
于维佳
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Abstract

一种基于开关稳压型集成电路的开关电源，涉及一种开关电源，包括开关稳压型集成电路、储能电感、稳压二极管D1、可调电压电阻反馈网络、前馈电容电路、滤波电路，所述的开关稳压型集成电路包括稳压器U1，可调电压电阻反馈网络包括可调电阻R1和固定电阻R2，前馈电容电路包括电容C1，滤波电路包括直流输入电源滤波电路和直流稳压滤波电路，直流输入电源滤波电路包括并联在一起的电解电容C2和电容C3，直流稳压滤波电路包括电解电容C4和电容C5。本发明的开关电源效率高，可提供1.2V～30V的输出电压和3A的输出电流；还具有成本低，性能稳定、设计简单、体积小的特点，特别适合于学生和电子爱好者设计制作产品时使用。

Description

基于开关稳压型集成电路的开关电源
技术领域
本发明涉及一种开关电源，特别是一种基于开关稳压型集成电路的开关电源。
背景技术
在电子爱好者的日常电子设计与制作中，需要用到电源模块对设计产品进行电源供电，没有电源任何的设备都无法工作。在平时的电源使用中，大部分都是使用线性电源，但是线性电源会面临一个问题那就是效率低、发热严重、输出的功率一般较低。而开关电源虽然具有效率高、稳定可靠地特点，但这些开关电源大部分都是成本高、体积大、使用复杂，不适合学生和电子爱好者使用。还有些开关电源在电路原理设计及PCB上的电磁兼容设计上还存在缺陷。如公告号为CN103326558的专利提供了一种高效大功率可调稳压电源，其设计时输出电压是可调的，且大于10V，因此需要在电路的反馈网络中加入一个前馈电容，同时与输出电压调节电阻并联，这个电容可以是电路格外稳定，而公告号为CN103326558的专利并没有采用这种设计。该专利在储能电感的选择上也只是说明选用大功率的电感并没有说明选择采用磁屏蔽设计的电感。因此该专利在电路的设计上存在一些不合理之处，若对产品供电将会对产品的调试产生一定的影响。
另外，在PCB设计上电磁兼容性设计不合理常见的就是手机充电器在给手机充电时发现手机屏幕的触摸感应不灵敏，甚至经常是误输入。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种高效率、低成本、性能稳定的基于开关稳压型集成电路的开关电源，以解决现有技术存在的效率低、成本高、体积大和电路设计不合理的不足之处。
解决上述技术问题的技术方案是：一种基于开关稳压型集成电路的开关电源，包括开关稳压型集成电路、储能电感L1、储能电感L2、稳压二极管D1、可调电压电阻反馈网络、前馈电容电路、滤波电路，
所述的开关稳压型集成电路包括稳压器U1，该稳压器U1型号为LM2596；
所述的可调电压电阻反馈网络包括可调电阻R1和固定电阻R2，
所述的前馈电容电路包括电容C1，
所述的滤波电路包括直流输入电源滤波电路和直流稳压滤波电路，其中直流输入电源滤波电路包括并联在一起的电解电容C2和电容C3，直流稳压滤波电路包括电解电容C4和电容C5；
所述的稳压器U1第1脚与串接有储能电感L1的直流输入电源正极连接，稳压器U1的第3脚接地线GND，第5脚外接PWM波形发生器或接地线GND，稳压器U1的第2脚接稳压二极管D1的阴极和储能电感L2的一端，储能电感L2的另一端接直流稳压输出电源的正极，稳压二极管D1的阳极接地线GND；稳压器U1的第4脚接可调电阻R1和固定电阻R2的一端，可调电阻R1的另一端接直流稳压输出电源的正极，固定电阻R2的另一端接地线GND；所述的电容C1并联在可调电阻R1的两端，所述的电解电容C2和电容C3的一端分别与串接有储能电感L1的直流输入电源正极连接，电解电容C2和电容C3的另一端分别与地线GND连接；电解电容C4、电容C5的一端分别与直流稳压输出电源的正极连接，电解电容C4、电容C5的另一端分别与地线GND连接。
本发明的进一步技术方案是：所述的稳压器U1型号为LM2596ADJ。
本发明的再进一步技术方案是：所述的储能电感L1、储能电感L2均采用磁屏蔽型储能电感。
由于采用上述结构，本发明之基于开关稳压型集成电路的开关电源与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.效率高：
由于本发明包括开关稳压型集成电路、储能电感L1、稳压二极管D1、可调电压电阻反馈网络、前馈电容电路、滤波电路，设计所采用的是专用的开关电源芯片LM2596ADJ，其工作时的开关频率可以达到150KHz,通过外接PWM脉冲可以控制稳压器内部的开关器件进行开关输出电压以及具有内部功耗小的特点使其效率可以达到70%以上，比线性电源的效率要高，同时可以提供1.2V～30V可调的输出电压和3A的输出电流，在提供功率参数上可以具有较宽的应用范围。
2.成本低：
由于本发明的稳压器采用的型号是LM2596ADJ，该LM2596ADJ具有成本低、电路设计简单的特点，只需在外围添加少量的电子元件就可以组成一个完整的开关电源电路，使电路的设计简单、成本低。因此，本发明在电路设计和制作上简单，生产成本较低，便于普及使用。
3.性能稳定：
由于本发明的输出电压是可调的，因此，本发明在可调电阻R1的两端并联有由电容C1构成的前馈电容电路，从而可以使输出电压稳定；另外，本发明的储能电感L1、L2采用有磁屏蔽设计的储能电感，在电路的设计上比较合理，从而可避免手机充电时出现的触摸感应不灵敏、误输入等现象，同时，在电路设计上考虑了电磁兼容性的设计，电源对用电设备的影响少，在具体元件上使用了前馈电容、采用磁屏蔽的储能电感，因此，对于低成本的开关电源来说，本设计在普及使用上具有较大的优势。
4. 设计简单、体积小：
由于本发明的稳压器采用的型号是LM2596ADJ，该LM2596ADJ是一种在电流输出可达到3A，输出电压达1.2～37V，输入电压可高达40V的可调开关稳压型集成电路，其内部集成保护电路、电流限制、热关断电路等，同时，它也具有成本低、电路设计简单的特点，只需在外围添加少量的电子元件就可以组成一个完整的开关电源电路，使电路的设计简单、体积小。
5.适用范围广：
由于本发明的稳压器采用的型号是LM2596ADJ，该LM2596ADJ集成电路具有高宽度的输入输出电压，可以适应较多场合使用，特别适合于学生和电子爱好者设计制作产品时一种好的供电选择。
   下面，结合附图和实施例对本发明之基于开关稳压型集成电路的开关电源的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明之基于开关稳压型集成电路的开关电源的电路原理图。
图1中的加粗线在PCB布线中采用宽度大的线径。
具体实施方式
实施例一：
一种基于开关稳压型集成电路的开关电源，包括开关稳压型集成电路、储能电感L1、储能电感L2、稳压二极管D1、可调电压电阻反馈网络、前馈电容电路、滤波电路。
所述的开关稳压型集成电路包括稳压器U1，该稳压器U1型号为LM2596ADJ；
所述的储能电感L1、储能电感L2均采用磁屏蔽型储能电感。
稳压二极管D1采用IN5825快恢复二极管；
所述的可调电压电阻反馈网络包括可调电阻R1和固定电阻R2，通过改变可调电阻R1即可改变分压比例；
所述的前馈电容电路包括电容C1，
所述的滤波电路包括直流输入电源滤波电路和直流稳压滤波电路，其中直流输入电源滤波电路包括并联在一起的电解电容C2和电容C3，直流稳压滤波电路包括电解电容C4和电容C5；这些电路及元件都是为了提高电路的稳定性来进行设计的。
所述的稳压器U1第1脚与串接有储能电感L1的直流输入电源（35V）正极连接，稳压器U1的第3脚接地线GND，第5脚外接PWM波形发生器，也可以接地线GND，稳压器U1的第2脚接稳压二极管D1的阴极和储能电感L2的一端，储能电感L2的另一端接直流稳压输出电源（1.2V～30V）的正极，稳压二极管D1的阳极接地线GND；稳压器U1的第4脚接可调电阻R1和固定电阻R2的一端，可调电阻R1的另一端接直流稳压输出电源的正极，固定电阻R2的另一端接地线GND；所述的电容C1并联在可调电阻R1的两端，所述的电解电容C2和电容C3的一端分别与串接有储能电感L1的直流输入电源正极连接，电解电容C2和电容C3的另一端分别与地线GND连接；电解电容C4、电容C5的一端分别与直流稳压输出电源的正极连接，电解电容C4、电容C5的另一端分别与地线GND连接。
在PCB布线中，反馈线要远离电感，电路附图中的粗线一定要短，最好用地线屏蔽，调节输出电压的可调电阻R1、固定电阻R2要靠近稳压器的第4脚。在开关调节器中，PCB 版面布局也是非常重要，开关电流与环线电感密切相关，由这种环线电感所产生的暂态电压往往会引起许多问题。要使这种感应最小、地线形成回路，在图1中所示的粗线部分在 PCB 板上要印制得宽一点，且要尽可能地短。为了取得最好的效果，外接元器件要尽可能地靠近开关型集成电路，最好用地线屏蔽或单点接地。 

Claims (3)

1. 一种基于开关稳压型集成电路的开关电源，其特征在于：包括开关稳压型集成电路、储能电感L1、储能电感L2、稳压二极管D1、可调电压电阻反馈网络、前馈电容电路、滤波电路，
所述的开关稳压型集成电路包括稳压器U1，该稳压器U1型号为LM2596；
所述的可调电压电阻反馈网络包括可调电阻R1和固定电阻R2，
所述的前馈电容电路包括电容C1，
所述的滤波电路包括直流输入电源滤波电路和直流稳压滤波电路，其中直流输入电源滤波电路包括并联在一起的电解电容C2和电容C3，直流稳压滤波电路包括电解电容C4和电容C5；
所述的稳压器U1第1脚与串接有储能电感L1的直流输入电源正极连接，稳压器U1的第3脚接地线GND，第5脚外接PWM波形发生器或接地线GND，稳压器U1的第2脚接稳压二极管D1的阴极和储能电感L2的一端，储能电感L2的另一端接直流稳压输出电源的正极，稳压二极管D1的阳极接地线GND；稳压器U1的第4脚接可调电阻R1和固定电阻R2的一端，可调电阻R1的另一端接直流稳压输出电源的正极，固定电阻R2的另一端接地线GND；所述的电容C1并联在可调电阻R1的两端，所述的电解电容C2和电容C3的一端分别与串接有储能电感L1的直流输入电源正极连接，电解电容C2和电容C3的另一端分别与地线GND连接；电解电容C4、电容C5的一端分别与直流稳压输出电源的正极连接，电解电容C4、电容C5的另一端分别与地线GND连接。
2. 根据权利要求1所述的基于开关稳压型集成电路的开关电源，其特征在于：所述的稳压器U1型号为LM2596ADJ。
3. 根据权利要求1或2所述的基于开关稳压型集成电路的开关电源，其特征在于：所述的储能电感L1、储能电感L2均采用磁屏蔽型储能电感。
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