CN108809105A - 开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关电源电路，电源控制模块，用于转换预设频率的电能；能量传递模块，能量传递模块的初级侧与电源控制模块的输入端连接，能量传递模块的次级侧的第一端与电源控制模块的一端连接，次级侧的另一端接地。在电源控制模块开通时，次级侧与次级侧串联在一起，初级侧和次级侧同时流过电流，初级侧和次级侧同时对地充能。在电源控制模块关闭时，初级侧存储的能量通过铁芯传递到次级侧，同时次级侧在开关电源开通时获得的电能同时输出至开关电源的输出端，由于初级侧也输出的能量，即可以较大程度的提高输出功率。

Description

开关电源电路

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体涉及到一种开关电源电路。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、制冷制热(冰箱空调等)、空气净化器，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯带，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。

其中，反激式开关电源以其电路结构简单，成本低廉而深受欢迎，现有的反激式开关电源通常包括隔离型开关电源和非隔离型开关电源，然而，在隔离开关电源的技术方案中，由于变压器的存在，原边与副边隔离，该电路不能应用于可控硅等需要初次级共地的电路中。非隔离开关电源电路中受限于工字电感，不能提供较大的功率，难以适应较为广泛的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于如何提高开关电源电路的输出功率。

为此，本发明实例提供了一种开关电源电路，包括：电源控制模块，用于转换预设频率的电能；能量传递模块，所述能量传递模块的初级侧与所述电源控制模块的输入端连接，所述能量传递模块的次级侧的第一端与所述电源控制模块的一端连接，所述次级侧的第二端接地。

可选地，所述电源控制模块包括开关管，所述开关管的输入端与所述能量传递模块的初级侧连接，所述开关管的输出端与所述能量传递模块的次级侧的第一端连接。

可选地，所述能量传递模块包括高频变压器；所述高频变压器的初级侧的一端用于连接至电源，所述初级侧的另一端连接至所述电源控制模块输入端，所述变压器的次级侧的第一端与所述电源控制模块的输出端连接。

可选地，开关电源电路还包括：整流滤波模块，用于设置在所述能量传递模块和电源之间，对所述电源进行整流滤波。

可选地，开关电源电路还包括：吸收模块，设置在所述整流滤波模块和所述电源控制模块之间，与所述能量传递模块并联，用于电路中多余的能量。

可选地，开关电源电路还包括：浪涌抑制模块，用于设置在所述整流滤波模块和所述电源之间，用于抑制浪涌电流和/或浪涌电压。

可选地，开关电源电路还包括：反馈模块，设置在所述开关电源电路的输出端和所述电源控制模块的控制端之间。

可选地，所述反馈模块包括：电流反馈模块或电压反馈模块。

可选地，开关电源电路还包括：输出滤波模块，设置在开关电源电路的输出端。

可选地，所述次级侧的一端与所述开关电源电路的输出端之间设置有续流器件，所述续流器件的正极与所述开关电源电路的输出端连接，所述续流器件的负极与所述次级侧的第一端连接。

本发明实施例提供的开关电源电路，电源控制模块，用于转换预设频率的电能；能量传递模块，所述能量传递模块的初级侧与所述电源控制模块的输入端连接，所述能量传递模块的次级侧的第一端与所述电源控制模块的一端连接，所述次级侧的另一端接地。在电源控制模块开通时，次级侧与次级侧串联在一起，初级侧和次级侧同时流过电流，初级侧和次级侧同时对地充能。在电源控制模块关闭时，初级侧存储的能量通过铁芯传递到次级侧，同时次级侧在开关电源开通时获得的电能同时输出至开关电源的输出端，在输出时，由于初级侧也输出的能量，即可以较大程度的提高输出功率。并且初级侧与次级侧通过电源控制模块串联在一起，可以使得初级侧和次级侧共用了一个参考电势，可以将开关电源电路应用于可控硅等需要初次级共地的电路。

本实施例提供的可选地技术方案中，能量传递模块为变压器，采用变压器代替工字型电感，不仅可以提供更高的功率，并且可以适应高频电路防止出现噪音。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实施例的开关电源电路的模块化示意图；

图2示出了本实施例的开光电源电路的示意图；

图3示出了本实施例的电源控制模块开通时电流流向示意图；

图4示出了本实施例的电源控制模块关断时电流流向示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种开关电源电路，如图1和图2所示，包括电源控制模块10，用于转换预设频率的电能；能量传递模块20，所述能量传递模块20的初级侧与所述电源控制模块的输入端连接，所述能量传递模块20的次级侧的第一端A与所述电源控制模块的输出端连接，所述次级侧的第二端B接地。在本实施例中，电源控制模块10通常由脉冲宽度调制(PWM)控制芯片和开关管构成，可以利用电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压。在本实施例中，所称能量传递模块20可以为工字型电感，可以为变压器，由于工字型电感难以提供较大的功率，并且在高频电路中容易产生耳能听见的高频噪音，污染环境，因此，在本实施例中，可以优先选用变压器作为能量传递模块20，具体的，如果需要高频电路，在本实施例中可以选用高频变压器作为能量传递模块20。采用高频变压器不仅可以提供更高的功率，并且可以适应高频电路防止出现噪音。在具体的实施例中，能量传递模块20的初级侧和次级侧均可以看作为储能电感，即能量传递模块20的初级侧和次级侧通过电源控制模块20串联在一起。

以图3和图4所示的电流在开关电源电路中流动示意图对本实施例中的开关电源的原理进行说明，在本实施例中，能量传递模块20以变压器为例进行说明，如图3所示，在电源控制模块10开通时，初级侧与次级侧串联在一起，初级侧和次级侧同时流过电流，初级侧次级侧。次级侧的一端与所述开关电源电路的输出端之间设置有续流器件80，所述续流器件80的正极与所述开关电源电路的输出端连接，所述续流器件80的负极与所述次级侧的第一端A连接。在本实施例中，所称续流器件80可以为二极管D1，由于二极管D1的正极与开关电源的输出端连接，二极管D1的负极与次级侧的第一端A连接，可以在电源控制模块10开通时，初级侧和次级侧同时充能，电流难以能流至开关电源的输出端。可以完成较好的充电。如图4所示，在电源控制模块10关闭时，初级侧存储的能量通过变压器铁芯传递到次级侧，同时次级侧在开关电源开通时获得的电能由次级侧的第二端B同时输出至开关电源的输出端，经续流器件80二极管D1返回至次级侧的第一端A。由于次级侧的电感是先充能后输出，所以次级侧的电感的极性与充能时的极性刚好相反，这就形成负电压输出。在输出时，由于初级侧也输出的能量，即可以较大程度的提高输出功率。并且，变压器的初级侧与次级侧通过电源控制模块串联在一起，可以使得初级和次级共用了一个参考电势，可以将本实施例的开关电源电路应用于可控硅等需要初次级共地的电路，并且，输出负电压却可以使可控硅直接的工作在两个象限，温升更低。

在本实施例中，电源控制模块10的开关管可以包括金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)，具体的漏极作为场效应管的输入端，源极作为场效应管的输出端，栅极中作为场效应管的控制端。在本实施例中，场效应管的漏极与述能量传递模块20的初级侧连接，场效应管的源极与所述能量传递模块20的次级侧连接。

在可选的实施例中，如图1所示，开关电源电路还可以包括整流滤波模块30，用于设置在所述能量传递模块和电源之间，对所述电源进行整流滤波。在本实施例中，如图2所示，整流滤波电路可以包括第一电容C1，并联设置在电源正负极之间，共模电感L1，和整流桥BD1，在本实施例中，所称整流桥BD1可以为全波整流桥可以为半波整流桥。在整流桥BD1的输出端可以设置第二电容C7，第二电容C2用于对整流桥BD1输出信号进行滤波，第一电容C1可以采用安规电容，以增加安全系数。

在可选地实施例中，如图1所示开关电源电路还可以包括吸收模块40，设置在所述整流滤波模块30和所述电源控制模块10之间，与所述能量传递模块20并联，用于电路中多余的能量。在本实施例中，如图2所示，吸收模块40可以采用RCD吸收电路，具体的，第一电阻组41(第三电阻R3与第四电阻R4串联，第五电阻R5与第六电阻R6串联，然后并联组成第一电阻组41)与第三电容C3并联后与第二二极管D2串联，组成RCD吸收电路，其一端与所述整流桥的输出端连接，另一端与电源控制模块的输入端连接，RCD吸收电路与变压器的初级侧并联，吸收模块40可以消除电路中的杂散和变压漏感所储存的多余能量，防止场效应管两端电压过高。

在可选地实施例中，如图1所示，开关电源电路还可以包括浪涌抑制模块50，具体的，设置在所述整流滤波模块30和所述电源之间，用于抑制浪涌电流和/或浪涌电压。在上电瞬间抑制浪涌电压，在本实施例中，如图2所示，可以采用压敏电阻RV1，可以实现过压保护、雷击、浪涌电流/电压吸收尖峰脉冲，限制电源幅值，保护开关电源电路，在本实施例中，为防止电流过大，引起负载或电路中元器件烧毁，浪涌抑制模块50还可以包括电流保护装置，具体的可以参见图2中的保险管F1。

在可选的实施例中，如图1所示，开关电源电路还可以包括反馈模块，设置在所述开关电源电路的输出端和所述电源控制模块的控制端之间，在本实施例中，反馈模块包括：电流反馈模块或电压反馈模块，以电压反馈为例，如图2所示，可以采用比例电阻，图2中所示的第七电阻R7和第八电阻R8，通过调节电阻的阻值以确定输出电压，电阻的调节方式可以根据电源控制模块采用的芯片的不同确定。

在本实施例中，如图1所示，在开关电源电路的输出端还可以包括输出滤波模块70，可以由电容并联在输出端之间，对输出的电能进行滤波。在次级侧的一端还可以包括续流模块，可以防止次级侧的电能突然增加，引起的电电流电压突变。

结合图1，对开关电路的结构进行具体的说明，开关电源电路包括浪涌抑制模块，浪涌抑制模块的输出端与整流滤波模块连接，变压器的初级侧的一端与整流滤波模块的输出端的一端连接，初级侧的另一端与电源控制模块的输入端连接，吸收模块并联连接在初级侧和电源控制模块的输入端之间，电源控制模块的输出端与次级侧的第一端A连接，第二端B接地。按照上述连接关系，请参考图3和图4，具体阐述开关电源的电信号流向，具体的，如图3所示，在电源控制模块开通时，整流滤波模块的一端输出端输出的电信号，经过初级侧，初级侧存储电能，电信号达到电源控制模块的输入端，电信号经过电源控制模块从输出端输出，流经次级侧，次级侧存储电能由于次级侧的第二端B接地，返回至整流滤波模块的另一端，此时，由于续流器件80二极管D1存在，电信号不经过负载。如图4所示，在电源控制模块关闭时，初级侧存储的能量，通过变压器磁芯传递至次级侧，并与次级侧存储的能量由次级侧的第二端B输出，同时达到负载，并经过续流器件80达到次级侧的第一端A。由于初级侧也输出的能量，可以较大程度的提高输出功率。并且，由于次级侧的电感是先充能后输出，所以次级侧的电感的极性与充能时的极性刚好相反，这就形成负电压输出。输出负电压却可以使可控硅直接的工作在两个象限，温升更低。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电源电路，其特征在于，包括：

电源控制模块，用于转换预设频率的电能；

能量传递模块，所述能量传递模块的初级侧与所述电源控制模块的输入端连接，所述能量传递模块的次级侧的第一端与所述电源控制模块的一端连接，所述次级侧的第二端接地。

2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述电源控制模块包括开关管，所述开关管的输入端与所述能量传递模块的初级侧连接，所述开关管的输出端与所述能量传递模块的次级侧的第一端连接。

3.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述能量传递模块包括高频变压器；

所述高频变压器的初级侧的一端用于连接至电源，所述初级侧的另一端连接至所述电源控制模块输入端，所述变压器的次级侧的第一端与所述电源控制模块的输出端连接。

4.如权利要求1-3任意一项所述的开关电源电路，其特征在于，还包括：整流滤波模块，用于设置在所述能量传递模块和电源之间，对所述电源进行整流滤波。

5.如权利要求1-3任意一项所述的开关电源电路，其特征在于，还包括：吸收模块，设置在所述整流滤波模块和所述电源控制模块之间，与所述能量传递模块并联，用于吸收电路中多余的能量。

6.如权利要求1-3任意一项所述的开关电源电路，其特征在于，还包括：浪涌抑制模块，用于设置在所述整流滤波模块和所述电源之间，用于抑制浪涌电流和/或浪涌电压。

7.如权利要求1-3任意一项所述的开关电源电路，其特征在于，还包括：反馈模块，设置在所述开关电源电路的输出端和所述电源控制模块的控制端之间。

8.如权利要求7所述的开关电源电路，其特征在于，所述反馈模块包括：电流反馈模块或电压反馈模块。

9.如权利要求1-3任意一项所述的开关电源电路，其特征在于，还包括：输出滤波模块，设置在开关电源电路的输出端。

10.如权利要求1-3任意一项所述的开关电源电路，其特征在于，所述次级侧的一端与所述开关电源电路的输出端之间设置有续流器件，所述续流器件的正极与所述开关电源电路的输出端连接，所述续流器件的负极与所述次级侧的第一端连接。