CN112737340A - 一种应用于采集终端的隔离开关电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于采集终端的隔离开关电源电路，包括驱动电路、带电压钳位的输入电路、电流监控电路、输出电路，驱动电路的输出端a连接在带电压钳位的输入电路b端，输入电路的c端与电流监控电路的d端相连，输出电路与输入电路通过变压器T1进行能量传递。本发明对流过开关管的电流加以监控，可以将电流控制在需要的范围内，能够有效保护开关管，延长电路寿命。并且在控制端增加电容，在PWM输出源受到强磁干扰，异常工作时，保证开关管处于关闭状态，大大提高了电路的抗干扰能力。

Description

一种应用于采集终端的隔离开关电源电路
技术领域
本发明涉及隔离开关电源电路技术领域，尤其涉及一种应用于采集终端的隔离开关电源电路。
背景技术
随着电力电子技术的发展，各种电气设备无处不在，电源是电气设备中至关重要的部分，目前大多普通电源并未对电路中的电流加以监控，在复杂的用电环境中，一旦出现较为强烈的磁场干扰，可能会使电路中的电流超过额定值，对元器件造成永久损伤，甚至烧毁用电设备。因此亟需研制一种具备抗强磁干扰能力的隔离电源电路以增强安全可靠性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种应用于采集终端的隔离开关电源电路该电路对流过开关管的电流加以监控，可以将电流控制在需要的范围内，能够有效保护开关管，延长电路寿命。并且在控制端增加电容，在PWM输出源受到强磁干扰，异常工作时，保证开关管处于关闭状态，大大提高了电路的抗干扰能力。
本发明的技术方案为：
一种应用于采集终端的隔离开关电源电路，包含驱动电路、带电压钳位的输入电路、电流监控电路、输出电路。
其连接关系为：驱动电路的输出端a连接在带电压钳位的输入电路b端，输入电路的c端与电流监控电路的d端相连，输出电路与输入电路通过变压器T1进行能量传递。
进一步地，所述变压器T1共有三个绕组：第一绕组L1、第二绕组L2、第三绕组L3，L1的下端与L2的上端相连，匝数比为1:1:n。
进一步地，所述变压器T1共有5个引脚：1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚，其中1号引脚属于第一绕组L1；2号为公共引脚；3号引脚属于第二绕组L2；4号、5号引脚属于第三绕组L3。
进一步地，所述驱动电路组成包含PWM信号输入端CTRL，隔直电容C5，电阻R3，钳位二极管D3，输出端a；
其连接关系为：PWM信号输入端CTRL与隔直电容C5的左端相连，C5的右端与二极管D3的负极、电阻R3的左端相连，电阻R3的右端连接输出端a，二极管D3的正极接地。
进一步地，所述带电压钳位的输入电路包含输入端b、Vin，输出端c，电容C1，电阻R5、R6，二极管D1，MOS管VT1，变压器T1的第一绕组L1、第二绕组L2；
其连接关系为：输入端Vin与C1的上端、变压器的2号引脚相连，C1的下端接地，输入端b连接电阻R5的上端、MOS管VT1的栅极，MOS管VT1的源极连接电阻R6的上端、输出端c，电阻R5和电阻R6的下端均接地，MOS管VT1的漏极连接变压器T1的3号引脚，变压器1号引脚连接二极管D1的负极，D1的正极接地。
进一步地，所述电流监控电路包含输入端d，电阻R4，电容C6，输出端IDT；
其连接关系为：输入端d与电阻R4的左端相连，电阻R4的右端与电容C6的上端、输出端IDT相连，电容C6的下端接地。
进一步地，所述输出电路包含变压器T1的第三绕组L3，二极管D2，电容C3、C4，电阻R2和输出端Vout；
其连接关系为：变压器的5号引脚连接二极管D2的正极，二极管D2的负极与电容C3的上端、C4的上端、电阻R2的上端一起连接输出端Vout，电容C3的下端、C4的下端、电阻R2的下端与第三绕组L3的4号引脚均接地。
本发明的有益效果为：。电路采用PWM信号进行控制，信号对电容C5充电，当电容C5右端电压达到MOS管VT1的开启阈值电压后，VT1导通，使变压器T1的初级侧进行励磁。当PWM信号为低电平时，去磁二极管D1给变压器的初级侧去磁，防止产生过高的尖峰电压，变压器的次级侧给负载提供能量。电路工作时始终对流经MOS管VT1的电流进行监控，一旦偏离设定值，PWM控制端便会调节PWM占空比，使输出维持在设定值附近，有效保护开关管，延长电路寿命。如果环境中产生强烈的电磁干扰使PWM控制端损坏，因为电容C5的存在，电路将停止工作，大大提高了电路的抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明的整体电路原理图；
图2为本发明所述驱动电路原理图；
图3为本发明所述带电压钳位的输入电路原理图；
图4为本发明所述电流监控电路原理图；
图5为本发明所述输出电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示，一种应用于采集终端的隔离开关电源电路，包含驱动电路、带电压钳位的输入电路、电流监控电路、输出电路。
驱动电路的输出端a连接在带电压钳位的输入电路b端，输入电路的c端与电流监控电路的d端相连，输出电路与输入电路通过变压器T1进行能量传递。变压器T1共有三个绕组：第一绕组L1、第二绕组L2、第三绕组L3，L1的下端与L2的上端相连，匝数比为1:1:n。变压器T1共有5个引脚：1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚，其中1号引脚属于第一绕组L1；2号为公共引脚；3号引脚属于第二绕组L2；4号、5号引脚属于第三绕组L3。
驱动电路组成包含PWM信号输入端CTRL，隔直电容C5，电阻R3，钳位二极管D3，输出端a；
带电压钳位的输入电路包含输入端b、Vin，输出端c，电容C1，电阻R5、R6，二极管D1，MOS管VT1，变压器T1的第一绕组L1、第二绕组L2；
电流监控电路包含输入端d，电阻R4，电容C6，输出端IDT；
输出电路包含变压器T1的第三绕组L3，二极管D2，电容C3、C4，电阻R2和输出端Vout；
对于驱动电路，PWM信号输入端CTRL与隔直电容C5的左端相连，C5的右端与二极管D3的负极、电阻R3的左端相连，电阻R3的右端连接输出端a，二极管D3的正极接地，如图2所示。
该电路允许PWM信号通过，而对直流信号有阻隔作用，二极管D3可以提供MOS管开启所需的电压。
对于带电压钳位的输入电路，输入端Vin与C1的上端、变压器的2号引脚相连，C1的下端接地，输入端b连接电阻R5的上端、MOS管VT1的栅极，MOS管VT1的源极连接电阻R6的上端、输出端c，电阻R5和电阻R6的下端均接地，MOS管VT1的漏极连接变压器T1的3号引脚，变压器1号引脚连接二极管D1的负极，D1的正极接地，如图3所示。
当MOS管开启时，电流通路为Vin–L2–VT1–R6–GND，电阻R5可以在PWM输出低电平时给MOS管VT1的栅极提供确定的低电平，防止MOS管误导通，并且能加快MOS管VT1的关断速度。由于电感的自激特性，在MOS管关断时，第一绕组L1上会出现很高的负电压，二极管D1可以将电压钳位在一个很小的值，即二极管的正向导通压降值。
对于电流监控电路，输入端d与电阻R4的左端相连，电阻R4的右端与电容C6的上端、输出端IDT相连，电容C6的下端接地，如图4所示。
通过输入端d实时监控通过电阻R6的电流，一旦检测到电流偏离设定值，PWM控制端便会调节PWM占空比，使输出维持在设定值附近。
对于输出电路，变压器的5号引脚连接二极管D2的正极，二极管D2的负极与电容C3的上端、C4的上端、电阻R2的上端一起连接输出端Vout，电容C3的下端、C4的下端、电阻R2的下端与第三绕组L3的4号引脚均接地，如图5所示。
当PWM信号为高电平时，绕组L3的下端为高电平，由于二极管D2的存在，负载没有能量输出。当PWM信号为低电平时，绕组L3通过二极管D2给负载提供能量。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种应用于采集终端的隔离开关电源电路，其特征在于，包含驱动电路、带电压钳位的输入电路、电流监控电路、输出电路；
其连接关系为：驱动电路的输出端a连接在带电压钳位的输入电路b端，输入电路的c端与电流监控电路的d端相连，输出电路与输入电路通过变压器T1进行能量传递。
2.根据权利要求1所述的一种应用于采集终端的隔离开关电源电路，其特征在于，所述变压器T1共有三个绕组：第一绕组L1、第二绕组L2、第三绕组L3，L1的下端与L2的上端相连，匝数比为1:1:n。
3.根据权利要求2所述的一种应用于采集终端的隔离开关电源电路，其特征在于，所述变压器T1共有5个引脚：1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、5号引脚，其中1号引脚属于第一绕组L1；2号为公共引脚；3号引脚属于第二绕组L2；4号、5号引脚属于第三绕组L3。
4.根据权利要求1所述的一种应用于采集终端的隔离开关电源电路，其特征在于，所述驱动电路组成包含PWM信号输入端CTRL，隔直电容C5，电阻R3，钳位二极管D3，输出端a；
其连接关系为：PWM信号输入端CTRL与隔直电容C5的左端相连，C5的右端与二极管D3的负极、电阻R3的左端相连，电阻R3的右端连接输出端a，二极管D3的正极接地。
5.根据权利要求1所述的一种应用于采集终端的隔离开关电源电路，其特征在于，所述带电压钳位的输入电路包含输入端b、Vin，输出端c，电容C1，电阻R5、R6，二极管D1，MOS管VT1，变压器T1的第一绕组L1、第二绕组L2；
其连接关系为：输入端Vin与C1的上端、变压器的2号引脚相连，C1的下端接地，输入端b连接电阻R5的上端、MOS管VT1的栅极，MOS管VT1的源极连接电阻R6的上端、输出端c，电阻R5和电阻R6的下端均接地，MOS管VT1的漏极连接变压器T1的3号引脚，变压器1号引脚连接二极管D1的负极，D1的正极接地。
6.根据权利要求1所述的一种应用于采集终端的隔离开关电源电路，其特征在于，所述电流监控电路包含输入端d，电阻R4，电容C6，输出端IDT；
其连接关系为：输入端d与电阻R4的左端相连，电阻R4的右端与电容C6的上端、输出端IDT相连，电容C6的下端接地。
7.根据权利要求1所述的一种应用于采集终端的隔离开关电源电路，其特征在于，所述输出电路包含变压器T1的第三绕组L3，二极管D2，电容C3、C4，电阻R2和输出端Vout；
其连接关系为：变压器的5号引脚连接二极管D2的正极，二极管D2的负极与电容C3的上端、C4的上端、电阻R2的上端一起连接输出端Vout，电容C3的下端、C4的下端、电阻R2的下端与第三绕组L3的4号引脚均接地。
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