CN105162337A - 一种高功率高稳定性音箱开关电源 - Google Patents

一种高功率高稳定性音箱开关电源 Download PDF

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黄立勋
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Abstract

本发明公开一种高功率高稳定性音箱开关电源,其包括:输入模块;整流模块,用于将输入模块输入的交流电整流为直流电;驱动模块,用于输出振荡信号;充放电电容,用于根据振荡信号充电或放电;变压器,变压器初级分别连接充放电电容以及驱动模块;变压器次级分别连接至功放正电压输出模块、功放负电压输出模块、前级正电压输出模块以及前级负电压输出模块。本发明将变压器次级输出端的输出电压划分为多个模块,且每个模块均分为正电压与负电压输出模块;当单一开关电源模块输出功率仍然不符合需求时,仅需设置多块开关电源模块既能够实现。将开关电源模块模块化设计后,无需根据不同的功率设计不同的开关电源模块,不仅使用方便,并且降低生产成本、备货成本和设计成本。

Description

一种高功率高稳定性音箱开关电源
技术领域
本发明涉及电源技术领域,尤其涉及一种高功率高稳定性音箱开关电源。
背景技术
开关电源是一种可持续稳定输出电压的电源。当开关电源用于音箱时,常因为功率不足导致音箱播放效果不佳。其原因是音箱的发声单元可以瞬间达到额定功率的四倍,对电源瞬时输出电流要求较高。但是开关电源具有输出稳定、波形失真小等优点,如何兼顾开关电源的优点同时又能使得开关电源输出较高的功率成为亟待解决的问题。
现有技术中,例如申请号为CN201120201543.1的中国专利,一种音响开关电源,其通过采用将无极性电容与电阻并联的内阻调整电路与电源串联,以达到通过更换其电容即可改变非稳压型开关电源内阻的目的,且不影响原非稳压型开关电源的工作稳定性;但是此种方式仅限于改变功率较低的电源的稳定性;一旦电源功率变高,稳定性即很难兼顾。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述不足,提出一种高功率、高稳定性的音箱开关电源。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是,提出一种高功率高稳定性音箱开关电源,其包括:
输入模块;
整流模块,用于将输入模块输入的交流电整流为直流电;
驱动模块,用于输出振荡信号;
充放电电容,用于根据振荡信号充电或放电;
变压器,变压器初级分别连接充放电电容以及驱动模块;变压器次级分别连接至功放正电压输出模块、功放负电压输出模块、前级正电压输出模块以及前级负电压输出模块。
进一步地,所述驱动模块包括:
IRS2153D芯片;用以输出振荡信号;
保护模块,防止输入至IRS2153D芯片电流损坏IRS2153D芯片;
采样模块,用于采集输入至IRS2153D芯片电流信号;
采样信号放大模块;
比较模块,接收采样信号放大模块输出的采样信号并比较后输出误差信号至IRS2153D芯片。
进一步地,所述驱动模块与变压器之间还连接有电阻R0以及二极管D1,所述二极管D1正极连接至变压器,负极连接至电阻R0。
进一步地,所述变压器次级包括第一至第八接点;第一、第二接点连接至5V电压输出模块,第三接点接地,第四、第五接点连接至前级正电压输出模块以及前级负电压输出模块,第六、第七、第八接点连接至功放正电压输出模块、功放负电压输出模块。
进一步地,所述功放正电压输出模块、功放负电压输出模块包括由电容C12、电容C8、电阻R1并联构成的第一并联电路,由电容C7、电容C9、电阻R2并联构成的第二并联电路,二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容CK15、电容CK17以及电阻R42;所述变压器次级第六接点串联电容CK15后分别连接至第一并联电路和第二并联电路;第一并联电路另一端连接至功放负电压输出端;第二并联电路另一端连接至功放正极输出端;二极管D3正极端接入变压器次级第八接点,负极端接入功放负电压输出端;二极管D4正极端接入变压器次级第七接点,负极端接入功放负电压输出端;二极管D1正极端接入功放正电压输出端,负极端接入变压器次级第七接点;二极管D2正极端接入功放正电压输出端,负极端接入变压器次级第八接点;电容CK17与电阻R42串联后一端接入变压器次级第七接点,另一端接入变压器次级第八接点。
进一步地,所述前级正电压输出模块、前级负电压输出模块包括:二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10,电阻R17、电阻R18;二极管D7正极连接至电阻R17,负极连接至变压器次级第五接点;二极管D8正极连接至电阻R17,负极连接至变压器次级第四接点;二极管D10正极连接至变压器次级第四接点,负极连接至电阻R18;二极管D9正极连接至变压器次级第五接点,负极连接至电阻R18。
进一步地,所述前级正电压输出模块、前级负电压输出模块还包括电容C37、电容C38,电容C37一端与前级正电压输出端连接,另一端接地,电容C38一端与前级负电压输出端连接,另一端接地。
进一步地,所述5V电压输出模块,包括二极管D5、二极管D10、二极管D11、二极管D6以及由电阻R16与电容C22并联构成的RC并联电路;二极管D5、二极管D10正极端均连接至5V电压输出端,二极管D5负极端连接至变压器次级第二接点,二极管D10负极端连接至变压器次级第一接点;二极管D6、二极管D11负极端均连接至RC并联电路,二极管D6正极端连接至变压器次级第二接点,二极管D11正极端连接至变压器次级第一接点。
进一步地,所述保护模块包括由二极管D300与电阻R120并联构成的第一并联电路,由二极管D400与电阻R130并联构成的第二并联电路,电容C100、电容C300以及二极管D100;所述第一并联电路一端连接至IRS2153D芯片HO端,另一端连接至电源输入端;所述第二并联电路一端连接至IRS2153D芯片LO端,另一端连接至电源输入端;所述电容C100、电容C300均一端与IRS2153D芯片VS端连接,另一端与IRS2153D芯片VB端连接;所述二极管D100正极端与IRS2153D芯片VCC芯片连接,负极端与IRS2153D芯片VB端连接。
进一步地,所述采样信号放大模块包括三极管Q300,所述三极管Q300基极接入采样模块,所述三极管Q300基极还接入有电阻R800与电容C700并联后形成的RC电路后接地;所述三极管Q300发射极接地,所述三极管Q300集电极接入比较模块,同时还接入IRS2153D芯片VCC端;所述比较模块包括三极管Q200、三极管Q100、三极管Q500,所述三极管Q200基极接入三极管Q500集电极以及三极管Q100基极;所述三极管Q200发射极接地,所述三极管Q200集电极接入三极管Q500基极与三极管Q300集电极;所述三极管Q500发射极接入由电阻R100与电容C200构成的并联电路后接地;所述三极管Q100发射极接地,所述三极管Q100集电极接入IRS2153D芯片CT端。
本发明相比现有技术具有如下有益效果:
1、通过采用输出振荡信号的驱动模块与充放电电容和变压器,使得工业用电能够高效率的转换为音箱输出用电;
2、将变压器次级输出端的输出电压划分为多个模块,且每个模块均分为正电压与负电压输出模块;当单一开关电源模块输出功率仍然不符合需求时,仅需设置多块开关电源模块既能够实现。将开关电源模块模块化设计后,无需根据不同的功率设计不同的开关电源模块,不仅使用方便,并且降低生产成本、备货成本和设计成本;
3、通过合理设计IRS2153D芯片的外围电路,包括保护电路、采样电路、误差比较电路等,使得IRS2153D芯片能够稳定的输出65KHZ的振荡信号。
附图说明
图1为本发明高功率高稳定性音箱开关电源的原理框图;
图2为本发明高功率音箱开关电源的电路原理图;
图3为图1中驱动模块的原理框图;
图4为图2中IC1芯片的具体电路原理图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
请参照图1、图2,本发明高功率高稳定性音箱开关电源其包括:
输入模块;
整流模块,用于将输入模块输入的交流电整流为直流电;
驱动模块,用于输出振荡信号;
充放电电容C30,用于根据振荡信号充电或放电;
变压器,变压器初级分别连接充放电电容以及驱动模块;变压器次级分别连接至功放正电压输出模块、功放负电压输出模块、前级正电压输出模块以及前级负电压输出模块。
输入模块与整流模块之间还包括高频滤波模块,所述高频滤波模块包括连接至输入模块的多个电感L1。
整流模块与驱动模块之间还包括电容滤波模块,所述电容滤波模块包括连接至驱动模块的多个电容(C5、C6)。
驱动模块与变压器之间还连接有电阻R0以及二极管D1,所述二极管D1正极连接至变压器,负极连接至电阻R0。
通过多个电感、电阻和电容滤波使得杂波减少。
二极管D1有效的防止变压器的反向电流影响驱动模块输出。
在本发明中,变压器次级还连接有5V电压输出模块,用于供给音箱低电压使用。
变压器次级包括第一至第八接点;第一、第二接点连接至5V电压输出模块,第三接点接地,第四、第五接点连接至前级正电压输出模块以及前级负电压输出模块,第六、第七、第八接点连接至功放正电压输出模块、功放负电压输出模块。
功放正电压输出模块、功放负电压输出模块包括由电容C12、电容C8、电阻R1并联构成的第一并联电路,由电容C7、电容C9、电阻R2并联构成的第二并联电路,二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容CK15、电容CK17以及电阻R42;所述变压器次级第六接点串联电容CK15后分别连接至第一并联电路和第二并联电路;第一并联电路另一端连接至功放负电压输出端;第二并联电路另一端连接至功放正极输出端;二极管D3正极端接入变压器次级第八接点,负极端接入功放负电压输出端;二极管D4正极端接入变压器次级第七接点,负极端接入功放负电压输出端;二极管D1正极端接入功放正电压输出端,负极端接入变压器次级第七接点;二极管D2正极端接入功放正电压输出端,负极端接入变压器次级第八接点;电容CK17与电阻R42串联后一端接入变压器次级第七接点,另一端接入变压器次级第八接点。
前级正电压输出模块、前级负电压输出模块包括:二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10,电阻R17、电阻R18;二极管D7正极连接至电阻R17,负极连接至变压器次级第五接点;二极管D8正极连接至电阻R17,负极连接至变压器次级第四接点;二极管D10正极连接至变压器次级第四接点,负极连接至电阻R18;二极管D9正极连接至变压器次级第五接点,负极连接至电阻R18。
所述前级正电压输出模块、前级负电压输出模块还包括电容C37、电容C38,电容C37一端与前级正电压输出端连接,另一端接地,电容C38一端与前级负电压输出端连接,另一端接地。
所述5V电压输出模块,包括二极管D5、二极管D10、二极管D11、二极管D6以及由电阻R16与电容C22并联构成的RC并联电路;二极管D5、二极管D10正极端均连接至5V电压输出端,二极管D5负极端连接至变压器次级第二接点,二极管D10负极端连接至变压器次级第一接点;二极管D6、二极管D11负极端均连接至RC并联电路,二极管D6正极端连接至变压器次级第二接点,二极管D11正极端连接至变压器次级第一接点。
在上述实际电路中,通过二极管的配置,使得输出至功放与前级的电压区分为正负电压,从而当单个开关电源功率不足时,可以直接串接或并接多个开关电源。将开关电源模块化设计以后,无需针对特定型号的音响重新设计开关电源,同时也便于规模化生产,降低工厂备货成本。
请参照图3、图4;驱动模块包括:IRS2153D芯片;用以输出振荡信号;
保护模块,防止输入至IRS2153D芯片电流损坏IRS2153D芯片;
采样模块,用于采集输入至IRS2153D芯片电流信号;
采样信号放大模块;
比较模块,接收采样信号放大模块输出的采样信号并比较后输出误差信号至IRS2153D芯片。
保护模块包括由二极管D300与电阻R120并联构成的第一并联电路,由二极管D400与电阻R130并联构成的第二并联电路,电容C100、电容C30以及二极管D100;所述第一并联电路一端连接至IRS2153D芯片HO端,另一端连接至电源输入端;所述第二并联电路一端连接至IRS2153D芯片LO端,另一端连接至电源输入端;所述电容C100、电容C300均一端与IRS2153D芯片VS端连接,另一端与IRS2153D芯片VB端连接;所述二极管D100正极端与IRS2153D芯片VCC芯片连接,负极端与IRS2153D芯片VB端连接。
通过设置多个二极管、电容与电阻有效的防止过电流、交流电流、反向电流等对IRS2153D芯片的影响。
采样模块包括电阻R900、电阻R110,电阻R900与电阻R110并联后一端与电源输入端连接,另一端与采样模块连接。
采样信号放大模块包括三极管Q300,所述三极管Q300基极接入采样模块,所述三极管Q300基极还接入有电阻R800与电容C700并联后形成的RC电路后接地;所述三极管Q300发射极接地,所述三极管Q300集电极接入比较模块,同时还接入IRS2153D芯片VCC端。
通过三极管Q300将采样信号放大,同时在三极管Q300的基极处接入RC电路防止干扰。
比较模块包括三极管Q200、三极管Q100、三极管Q500,所述三极管Q200基极接入三极管Q500集电极以及三极管Q100基极;所述三极管Q200发射极接地,所述三极管Q200集电极接入三极管Q500基极与三极管Q300集电极;所述三极管Q500发射极接入由电阻R100与电容C200构成的并联电路后接地;所述三极管Q100发射极接地,所述三极管Q100集电极接入IRS2153D芯片CT端。
通过多个三极管的比较最终确定误差信号。
IRS2153D芯片RT端接入电阻R200与电容C500后接地,所述电阻R200取值为13-20千欧姆,电容C500取值为1至2千皮法。
IRS2153D芯片RT端接入的电阻R200与电容C500是影响IRS2153D芯片输出频率的重要元器件参数,通过调节R200或C500的取值即可调节IRS2153D芯片输出的频率,本发明经过多次调试与选取,最终将电阻R200取值为13-20千欧姆,电容C500取值为1至2千皮法以符合IRS2153D芯片输出65KHZ频率振荡信号的要求。
本发明通过具体设置上述开关电源的模块和具体电路使得开关电源不仅具有较高的功率,还具有较好的稳定性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种高功率高稳定性音箱开关电源,其特征在于:包括:
输入模块;
整流模块,用于将输入模块输入的交流电整流为直流电;
驱动模块,用于输出振荡信号;
充放电电容,用于根据振荡信号充电或放电;
变压器,变压器初级分别连接充放电电容以及驱动模块;变压器次级分别连接至功放正电压输出模块、功放负电压输出模块、前级正电压输出模块以及前级负电压输出模块。
2.根据权利要求1所述的高功率高稳定性音箱开关电源,其特征在于:所述驱动模块与变压器之间还连接有电阻R0以及二极管D1,所述二极管D1正极连接至变压器,负极连接至电阻R0。
3.根据权利要求1所述的高功率高稳定性音箱开关电源,其特征在于:所述变压器次级包括第一至第八接点;第一、第二接点连接至5V电压输出模块,第三接点接地,第四、第五接点连接至前级正电压输出模块以及前级负电压输出模块,第六、第七、第八接点连接至功放正电压输出模块、功放负电压输出模块。
4.根据权利要求3所述的高功率高稳定性音箱开关电源,其特征在于:所述功放正电压输出模块、功放负电压输出模块包括由电容C12、电容C8、电阻R1并联构成的第一并联电路,由电容C7、电容C9、电阻R2并联构成的第二并联电路,二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容CK15、电容CK17以及电阻R42;所述变压器次级第六接点串联电容CK15后分别连接至第一并联电路和第二并联电路;第一并联电路另一端连接至功放负电压输出端;第二并联电路另一端连接至功放正极输出端;二极管D3正极端接入变压器次级第八接点,负极端接入功放负电压输出端;二极管D4正极端接入变压器次级第七接点,负极端接入功放负电压输出端;二极管D1正极端接入功放正电压输出端,负极端接入变压器次级第七接点;二极管D2正极端接入功放正电压输出端,负极端接入变压器次级第八接点;电容CK17与电阻R42串联后一端接入变压器次级第七接点,另一端接入变压器次级第八接点。
5.根据权利要求3所述的高功率高稳定性音箱开关电源,其特征在于:所述前级正电压输出模块、前级负电压输出模块包括:二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10,电阻R17、电阻R18;二极管D7正极连接至电阻R17,负极连接至变压器次级第五接点;二极管D8正极连接至电阻R17,负极连接至变压器次级第四接点;二极管D10正极连接至变压器次级第四接点,负极连接至电阻R18;二极管D9正极连接至变压器次级第五接点,负极连接至电阻R18。
6.根据权利要求3所述的高功率高稳定性音箱开关电源,其特征在于:所述5V电压输出模块,包括二极管D5、二极管D10、二极管D11、二极管D6以及由电阻R16与电容C22并联构成的RC并联电路;二极管D5、二极管D10正极端均连接至5V电压输出端,二极管D5负极端连接至变压器次级第二接点,二极管D10负极端连接至变压器次级第一接点;二极管D6、二极管D11负极端均连接至RC并联电路,二极管D6正极端连接至变压器次级第二接点,二极管D11正极端连接至变压器次级第一接点。
7.根据权利要求1所述的高功率高稳定性音箱开关电源,其特征在于:所述驱动模块包括:
IRS2153D芯片;用以输出振荡信号;
保护模块,防止输入至IRS2153D芯片电流损坏IRS2153D芯片;
采样模块,用于采集输入至IRS2153D芯片电流信号;
采样信号放大模块;
比较模块,接收采样信号放大模块输出的采样信号并比较后输出误差信号至IRS2153D芯片。
8.根据权利要求7所述的高功率高稳定性音箱开关电源,其特征在于:所述保护模块包括由二极管D300与电阻R120并联构成的第一并联电路,由二极管D400与电阻R130并联构成的第二并联电路,电容C100、电容C300以及二极管D100;所述第一并联电路一端连接至IRS2153D芯片HO端,另一端连接至电源输入端;所述第二并联电路一端连接至IRS2153D芯片LO端,另一端连接至电源输入端;所述电容C100、电容C300均一端与IRS2153D芯片VS端连接,另一端与IRS2153D芯片VB端连接;所述二极管D100正极端与IRS2153D芯片VCC芯片连接,负极端与IRS2153D芯片VB端连接。
9.根据权利要求7所述的高功率高稳定性音箱开关电源,其特征在于:所述采样信号放大模块包括三极管Q300,所述三极管Q300基极接入采样模块,所述三极管Q300基极还接入有电阻R800与电容C700并联后形成的RC电路后接地;所述三极管Q300发射极接地,所述三极管Q300集电极接入比较模块,同时还接入IRS2153D芯片VCC端;所述比较模块包括三极管Q200、三极管Q100、三极管Q500,所述三极管Q200基极接入三极管Q500集电极以及三极管Q100基极;所述三极管Q200发射极接地,所述三极管Q200集电极接入三极管Q500基极与三极管Q300集电极;所述三极管Q500发射极接入由电阻R100与电容C200构成的并联电路后接地;所述三极管Q100发射极接地,所述三极管Q100集电极接入IRS2153D芯片CT端。
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