CN201422074Y - 一种开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种开关电源，该开关电源包括：升压型变换电路和隔离型开关电源电路，所述升压型变换电路的输出端与所述隔离型开关电源电路的输入端连接。本实用新型的开关电源的结构简单，且可以使开关电源的输入电压工作范围达到10倍以上，相对其他的单级变换电路具有较高的工作效率。

Description

一种开关电源

技术领域

本实用新型电力电子技术(开关电源技术)技术领域，具体地讲是一种宽输入电压范围的开关电源。

背景技术

目前，随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源。

而近几年出现的开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。

上述的这种开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，例如程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。

现有的开关电源较线性电源相比一般都具有较宽的输入电压变化范围，一般可以做到最高输入电压比最低输入电压为4至5倍。

但是，随着科技的发展需要，社会上一些特殊场合需要输入变化范围更宽的开关电源，有的甚至达到10至20倍。

本领域技术人员发明了很多宽输入范围的开关电源，适用于各种需求；例如电表用开关电源、矿井用开关电源等。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中存在如下问题：现有的开关电源往往只能具有较宽的工作电压范围而工作效率较低。

实用新型内容

本实用新型正是鉴于上述问题而提出，本实用新型的目的在于，提供一种开关电源，以解决现有的开关电源存在宽范围输入电压普遍效率较低的问题。

为了达到上述本实用新型的目的，本实用新型的实施例提供一种开关电源，该开关电源包括：升压型变换电路和隔离型开关电源电路，所述升压型变换电路101的输出端与所述隔离型开关电源电路102的输入端连接。

所述的升压型变换电路101包括：升压电感1、升压二极管2、开关器件3、升压PWM控制电路4、PWM控制电路的启动供电电路5、反馈取样分压器6、输出滤波电路7；

所述的升压电感1的一端连接于所述升压型变换电路的输入端的正极，另一端连接所述的升压二极管2的正极端和所述开关器件3的一端；

所述升压二极管2的负极端连接所述PWM控制芯片启动供电电路5和输出滤波电路7的一端以及所述隔离型开关电源电路102的正极输入端；

所述开关器件3一端连接于所述升压电感1与升压二极管2正极的一端，另一端连接于所述升压型变换电路的输入端的负极；其栅极控制端连接升压PWM控制电路4的PWM控制输出端41。

所述升压PWM控制电路4一端43连接启动供电电路一端52，另一端44连接于所述升压型变换电路的输入端的负极，其PWM控制电路4的输出控制端41连接开关器件的栅极控制端，其反馈输入控制端42连接反馈取样分压器6的分压输出端。

所述隔离型开关电源电路102的负极输入端、所述输出滤波电路7的一端、反馈取样分压器6中R12的一端、升压PWM控制电路4的一端44、开关器件3的源极一端一起连接到所述的升压型变换电路101的负极输入端。

其中，所述反馈取样分压器6的取样两端与输出滤波电路7的两端就是所述前级升压型变换电路101的输出端。

所述的隔离型变换电路102包括各种拓扑结构的隔离型变换电路。

PWM控制电路的启动供电电路5的一端52连接到升压PWM控制电路43，其另一端可以连接到升压型变换电路101的正极输出端也可以连接到升压型变换电路101的正极输入端。

上述的开关器件3可以是MOSFET也可以是IGBT。

所述升压型变换电路101的输出端与所述隔离型开关电源电路102的输入端之间并联连接有滤波电路7。

所述滤波电路7包括：电容、π型滤波器。

所述升压型变换电路只有在输入电压低于一预定值时才工作，该预定值是所述隔离型开关电源电路的输入电压下限值。

本实用新型的电路结构就像带有独立功率因数修正(PFC)电路的开关电源结构一样，但是本实用新型与之不同点在于：

使用PFC电路的目的在于使输入电流波形与输入电压一样，从而获得较高的用电功率因数；所以PFC电路的输出电压一般设定在高于输入最高电压值。例如220Vac的交流有效值电压输入，其峰值电压为220*1.414＝311V，PFC电路的输出电压一般设定为370至410V，绝对不可以低于311V；而本实用新型的boost升压变换器输出电压一般为第二级隔离开关电源变换器输入电压工作范围的下限附近。

一般情况下PFC的变换电路是从输入电压最低值到最高值都要连续工作；而本实用新型的boost升压变换器只在输入电压低于第二级隔离型开关电源电路输入电压的下限设定值时才工作，其他时候不工作。

本实用新型的开关电源的结构简单，且可以使开关电源的输入电压工作范围达到10倍以上，相对其他的单级变换电路具有较高的工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1所示的是本实用新型实施例1的方框示意图。

图2所示的是本实用新型实施例2的开关电源的方框示意图。

图3所示的是本实用新型实施例3的开关电源的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

图1所示的是本实用新型实施例1的方框示意图。如图所示，本实用新型实施例1的开关电源包括：升压型(boost)变换电路101和隔离型开关电源电路102，所述升压型(boost)变换电路101的输出端与所述隔离型开关电源电路102的输入端连接。

如图1所示，上述的升压型变换(boost)电路101中包括：升压电感1、升压二极管2、开关器件3、升压PWM控制电路4、PWM控制电路的启动供电电路5、反馈取样分压器6、输出滤波电路7；本案例希望输入电压变化范围是9V至100V。

所述升压型(boost)变换电路101的工作原理是：我们将升压型变换电路101的输出电压V1设定在36-40V之间。这样当输入电压Vi＜V1时，反馈取样分压器6控制升压PWM控制电路4使之工作；其输出的PWM信号控制开关器件3开关工作；当3导通时，101的输入电源正极经升压电感1、开关器件3到输入电源负极为升压电感充电；PWM信号输出为低电平时，开关器件3关闭，电感1上存储的电流能量通过升压二极管2转移到输出滤波电路7；当输入电压Vi≥V1时PWM控制电路4停止工作；(在PWM控制电路4不工作时，升压型(boost)变换电路101的输出电压等于输入电压减去升压二极管2的正向压降，所以用升压型变换电路101的输出电压取代其输入电压控制PWM工作并不矛盾)。

在本实用新型的101中PWM控制电路的启动供电电路5的输入供电是即可以连接101的正极输出端也可以连接101的正极输入端的，两种连接的效果不受影响。另外101中的开关器件3我们画出的是MOSFET，根据不同的应用场合可以采用IGBT。

由于在本实用新型在输入电压低于V1时升压(boost)电路101工作，这一段最适合101的工作范围，而当Vi＞V1后101停止工作，输入电压在V1以上时最适合隔离型开关电源电路102的工作。实施例1中，上述隔离型开关电源的输入电压变化范围设定在36-100Vdc；而上述升压型变换电路101的输出电压V1设定在36-40V之间，这样上述升压型变换电路101和上述隔离型开关电源电路102的输入电压变化范围都不很大，所以容易做到整体效率全输入范围内都比较高。另外，本领域技术人员很清楚，适当的调整分配上述升压型变换电路101和上述隔离型开关电源电路102的输入电压范围还可以实现更宽的输入电压变化范围。

实施例2

图2所示的是本实用新型实施例2的开关电源的电路图。如图2所示，本实用新型实施例2与上述实施例1的不同之处在于，升压型变换电路101中的输出滤波电路7由单一的一个电容器改换为π型滤波器201；其目的是为了更好的隔离升压型变换电路101与隔离型开关电源电路102之间的相互干扰。

实施例3

图3所示的是本实用新型实施例3的开关电源的电路图。如图3所示，C1是电源入口滤波电容；R1、R2、Q1、D2、C3是输入启动电路，D2的工作参数是12V，电源启动时Q1射极跟随输出12V到VCC，U1工作后输出PWM脉冲控制开关管Q3；Q3导通时输入电源+、L1、Q1、输入电源-为L1充电，Q3关闭时L1上的储存电流通过D1向C2充电，从而实现了Boost升压变换。

C11、C12、C13、D3、D4与L1的副边是Boost升压变换器的自馈电电路，自馈电电路的输出电压高于自启动电路输出的电压12V，所以当自馈电电路工作时自启动电路就被关闭工作，这样做是为了提高电源的工作效率。R4、R7为反馈分压电路，将其设计在第一级电源输出电压为V1：36-40V。Q2、R5是为了稳定芯片工作的补偿。

本实用新型的开关电源的结构简单，且可以使开关电源的输入电压工作范围达到10倍以上，相对其他的单级变换电路具有在输入电压变化范围全线内较高的工作效率。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种开关电源，其特征在于，

该开关电源包括：升压型变换电路和隔离型开关电源电路，所述升压型变换电路(101)的输出端与所述隔离型开关电源电路(102)的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，

所述的升压型变换电路(101)包括：升压电感(1)、升压二极管(2)、开关器件(3)、升压PWM控制电路(4)、PWM控制电路的启动供电电路(5)、反馈取样分压器(6)、输出滤波电路(7)；

所述的升压电感(1)的一端连接于所述升压型变换电路的输入端的正极，另一端连接所述的升压二极管(2)的正极端和所述开关器件(3)的一端；

所述升压二极管(2)的负极端连接所述PWM控制芯片启动供电电路(5)和输出滤波电路(7)的一端以及所述隔离型开关电源电路(102)的正极输入端；

所述开关器件(3)一端连接于所述升压电感(1)与升压二极管(2)正极的一端，另一端连接于所述升压型变换电路的输入端的负极；其栅极控制端连接升压PWM控制电路(4)的PWM控制输出端(41)；

所述升压PWM控制电路(4)一端(43)连接启动供电电路一端(52)，另一端(44)连接于所述升压型变换电路的输入端的负极，其PWM控制电路(4)的输出控制端(41)连接开关器件的栅极控制端，其反馈输入控制端(42)连接反馈取样分压器(6)的分压输出端；

所述隔离型开关电源电路(102)的负极输入端、所述输出滤波电路(7)的一端、反馈取样分压器(6)中R12的一端、升压PWM控制电路(4)的一端(44)、开关器件(3)的源极一端一起连接到所述的升压型变换电路(101)的负极输入端；

其中，所述反馈取样分压器(6)的取样两端与输出滤波电路(7)的两端就是所述前级升压型变换电路(101)的输出端；

所述的隔离型变换电路(102)包括各种拓扑结构的隔离型变换电路。

3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述PWM控制电路的启动供电电路(5)的一端(52)连接到升压PWM控制电路(43)，其另一端连接到升压型变换电路(101)的正极输出端或连接到升压型变换电路(101)的正极输入端。

4.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述开关器件(3)是MOSFET或IGBT。

5.根据权利要求1至2中所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括滤波电路(7)，该滤波电路(7)并联连接于所述升压型变换电路(101)的输出端与所述隔离型开关电源电路(102)的输入端之间。

6.根据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，

所述滤波电路(7)包括：电容、π型滤波器。

7.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，

所述升压型变换电路(101)只有在输入电压低于一预定值时才工作，该预定值是所述隔离型开关电源电路(102)的输入电压下限值。

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