CN201878011U - 一种反激式开关电源及ups功率板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于电源电路设计技术领域，提供了一种反激式开关电源及UPS功率板。其中的反激式开关电源包括：连接交流电源的第一整流单元，连接第一整流单元的变压单元，开关控制单元，连接变压单元的次级端的第二整流单元，以及一端连接第二整流单元、另一端连接变压单元的次级端的滤波单元，滤波单元包括两个分别并联在第二整流单元和变压单元的次级端之间、且分别与第二整流单元和变压单元构成充电回路的电容，两个电容分别与第二整流单元和变压单元构成充电回路的长度相等，以达到对两个电容的平均充电以及两个电容分别对负载的平均放电，提高电容的使用寿命，并减小输出给负载的电压中的纹波信号。
Description
技术领域
本实用新型属于电源电路设计技术领域，尤其涉及一种反激式开关电源及UPS功率板。
背景技术
在当前的小功率电源设计领域，普遍采用了结构简单、体积较小的反激式开关电源。
该反激式开关电源一般是由起隔离变压功能的变压器、连接在变压器初级线圈侧的开关管、以及连接在变压器次级线圈侧的整流二极管构成。开关管由脉冲信号进行控制，当脉冲信号控制开关管导通时，变压器的初级线圈储能，利用整流二极管的反接使得变压器的次级线圈中没有电流通过；当脉冲信号控制开关管截止时，变压器的次级线圈的绕组电极极性颠倒，使得储存在变压器中的电能通过整流二极管传输给负载。
通常，为了滤除变压器次级线圈输出的电信号中的杂质，该反激式开关电源还包括一连接负载的滤波单元。现有技术中，该滤波单元为一并联在负载两端的滤波电容，其结构简单、易于实现，从而被广泛应用在当前的反激式开关电源的集成板设计中，然而由于只采用了一个滤波电容作为滤波单元，使得该反激式开关电源的滤波效果差、输出纹波大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种反激式开关电源，旨在解决现有技术提供的反激式开关电源采用一个滤波电容作为滤波单元，使得该反激式开关电源的滤波效果差、输出纹波大的问题。
本实用新型是这样实现的，一种反激式开关电源，包括连接交流电源的第一整流单元，连接所述第一整流单元的变压单元，供电输入端连接所述第一整流单元的正输出端、脉冲输出端连接所述变压单元的初级端的开关控制单元，连接所述变压单元的次级端的第二整流单元，以及一端连接所述第二整流单元、另一端连接所述变压单元的次级端的滤波单元，所述滤波单元包括两个分别并联在所述第二整流单元和所述变压单元的次级端之间、且分别与所述第二整流单元和所述变压单元构成充电回路的电容，所述两个电容分别与所述第二整流单元和所述变压单元构成充电回路的长度相等。
在如上所述的反激式开关电源中，所述开关控制单元具体包括：产生脉冲控制信号的脉冲信号发生器、二极管D5、电阻R1、电阻R2以及N沟道场效应管Q1；
所述脉冲信号发生器的供电端作为所述开关控制单元的供电输入端通过电阻R1连接所述第一整流单元的正输出端，所述脉冲信号发生器的信号输出端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极通过电阻R2连接所述第一整流单元的负输出端，场效应管Q1的漏极作为所述开关控制单元的脉冲输出端连接所述变压单元的初级端，所述变压单元的初级端连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接所述脉冲信号发生器的供电端。
进一步地，所述变压单元包括变压器B1，变压器B1包括初级绕组L1、初级绕组L2以及次级绕组L3；
初级绕组L1的一端连接所述第一整流单元的正输出端，初级绕组L1的另一端作为所述变压单元的初级端连接场效应管Q1的漏极；初级绕组L2的一端作为所述变压单元的初级端连接二极管D5的阳极，初级绕组L2的另一端连接所述第一整流单元的负输出端；次级绕组L3的一端作为所述变压单元的次级端连接所述第二整流单元，次级绕组L3的另一端作为所述变压单元的次级端连接所述滤波单元；初级线圈L1的一端、初级线圈L2的另一端、以及次级线圈L3的另一端互为同名端。
更进一步地，所述第二整流单元包括二极管D6，二极管D6的阳极连接次级绕组L3的一端，二极管D6的阴极连接所述滤波单元。
本实用新型的另一目的在于提供一种UPS功率板，包括一反激式开关电源，所述反激式开关电源包括连接交流电源的第一整流单元，连接所述第一整流单元的变压单元，供电输入端连接所述第一整流单元的正输出端、脉冲输出端连接所述变压单元的初级端的开关控制单元，连接所述变压单元的次级端的第二整流单元，以及一端连接所述第二整流单元、另一端连接所述变压单元的次级端的滤波单元，所述滤波单元包括两个分别并联在所述第二整流单元和所述变压单元的次级端之间、且分别与所述第二整流单元和所述变压单元构成充电回路的电容，所述两个电容分别与所述第二整流单元和所述变压单元构成充电回路的长度相等。
在上述UPS功率板中，所述开关控制单元包括：产生脉冲控制信号的脉冲信号发生器、二极管D5、电阻R1、电阻R2以及N沟道场效应管Q1；
所述脉冲信号发生器的供电端作为所述开关控制单元的供电输入端通过电阻R1连接所述第一整流单元的正输出端，所述脉冲信号发生器的信号输出端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极通过电阻R2连接所述第一整流单元的负输出端，场效应管Q1的漏极作为所述开关控制单元的脉冲输出端连接所述变压单元的初级端，所述变压单元的初级端连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接所述脉冲信号发生器的供电端。
进一步地，所述变压单元包括变压器B1，变压器B1包括初级绕组L1、初级绕组L2以及次级绕组L3；
初级绕组L1的一端连接所述第一整流单元的正输出端，初级绕组L1的另一端作为所述变压单元的初级端连接场效应管Q1的漏极；初级绕组L2的一端作为所述变压单元的初级端连接二极管D5的阳极，初级绕组L2的另一端连接所述第一整流单元的负输出端；次级绕组L3的一端作为所述变压单元的次级端连接所述第二整流单元，次级绕组L3的另一端作为所述变压单元的次级端连接所述滤波单元；初级线圈L1的一端、初级线圈L2的另一端、以及次级线圈L3的另一端互为同名端。
更进一步地，所述第二整流单元包括二极管D6，二极管D6的阳极连接次级绕组L3的一端，二极管D6的阴极连接所述滤波单元。
本实用新型实施例提供的反激式开关电源采用了分别并联连接在负载了两端的两个电容作为滤波单元，其滤波效果好、结构简单，且两个电容分别与整流电源和变压单元构成的两个充电回路的长度相等，以达到对两个电容的平均充电以及两个电容分别对负载的平均放电，提高了电容的使用寿命，并减小输出给负载的电压中的纹波信号。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的反激式开关电源的结构原理图；
图2是图1的具体电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例提供的反激式开关电源采用了分别并联连接在第二整流单元和变压单元的次级端之间的两个电容作为滤波单元，且两个电容分别与整流电源和变压单元构成的两个充电回路的长度相等。
图1示出了本实用新型实施例提供的反激式开关电源的结构原理，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
本实用新型实施例提供的反激式开关电源包括：连接交流电源、对该交流电源输出的交流电进行整流处理后输出直流电的第一整流单元11；连接第一整流单元11的变压单元13；供电输入端连接第一整流单元11的正输出端、脉冲输出端连接变压单元13的初级端的开关控制单元12，开关控制单元12通过脉冲输出端输出脉冲控制信号，并控制变压单元13在该脉冲控制信号的高电平期间储存电能；连接变压单元13的次级端、将变压单元13中储存的电能在开关控制单元12输出的脉冲控制信号的低电平期间整流成直流电并输出的第二整流单元14；一端连接第二整流单元14、另一端连接变压单元13的次级端、将第二整流单元14输出的直流电进行滤波处理后输出给负载的滤波单元15。
为了避免现有技术提供的反激式开关电源采用一个滤波电容作为滤波单元时，滤波效果差的问题，本实用新型实施例中，滤波单元15具体包括两个分别并联在第二整流单元14和变压单元13的次级端之间、且分别与第二整流单元14和变压单元13构成充电回路的电容。
实践中，当两个充电回路长度不同时，变压单元13在开关控制单元12输出的脉冲控制信号的低电平期间向电容充电的电量不同，使得充电回路短的电容出现过充，而使得充电回路长的电容出现充电不完全的现象，从而使得并联连接的两个电容在使用效果上并没有达到并联的目的，且充电回路短的电容长期工作于过充的状态会缩短其使用寿命，为此，本实用新型实施例中，两个充电回路的长度相等，以达到对两个电容的平均充电以及两个电容分别对负载的平均放电，提高电容的使用寿命，并减小输出给负载的电压中的纹波信号。
图2示出了图1的具体电路。
其中，第一整流单元11为一由二极管D1、D2、D3以及D4构成的整流桥电路，该整流桥电路的正输入端连接交流电源的火线，该整流桥电路的负输入端连接交流电源的零线。
开关控制单元12包括：产生脉冲控制信号的脉冲信号发生器121、二极管D5、电阻R1、电阻R2以及N沟道场效应管Q1。其中，脉冲信号发生器121的供电端作为开关控制单元12的供电输入端通过电阻R1连接第一整流单元11的正输出端，脉冲信号发生器121的接地端连接第一整流单元11的负输出端，脉冲信号发生器121的信号输出端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极通过电阻R2连接第一整流单元11的负输出端，场效应管Q1的漏极作为开关控制单元12的脉冲输出端连接变压单元13的初级端。变压单元13的初级端连接二极管D5的阳极；二极管D5的阴极连接脉冲信号发生器121的供电端。
变压单元13包括变压器B1，变压器B1具体包括：初级绕组L1、初级绕组L2以及次级绕组L3。初级绕组L1的一端连接第一整流单元11的正输出端，初级绕组L1的另一端作为变压单元13的初级端连接开关控制单元12，具体是连接场效应管Q1的漏极；初级绕组L2的一端作为变压单元13的初级端连接开关控制单元12，具体是连接二极管D5的阳极，初级绕组L2的另一端连接第一整流单元11的负输出端；次级绕组L3的一端作为变压单元13的次级端连接第二整流单元14，次级绕组L3的另一端作为变压单元13的次级端连接滤波单元15。其中，初级线圈L1的一端、初级线圈L2的另一端、以及次级线圈L3的另一端互为同名端。
第二整流单元14包括二极管D6，二极管D6的阳极连接变压单元13的次级端，具体是连接次级绕组L3的一端，二极管D6的阴极连接滤波单元15。
滤波单元15包括并联连接的电容C1和电容C2，电容C1和电容C2并联后的一端连接第二整流单元14，具体是连接二极管D6的阴极，电容C1和电容C2并联后的另一端连接变压单元13的次级端，具体是连接次级绕组L3的另一端。其中，电容C1与二极管D6和次级绕组L3构成了对电容C1的充电回路，电容C2与二极管D6和次级绕组L3构成了对电容C2的充电回路，且对电容C1的充电回路与对电容C2的充电回路的长度相等。
上述的电路图的具体工作过程如下：该电路的最初启动时，脉冲信号发生器121通过电阻R1接收整流桥整流后的直流电信号，并根据该直流电信号向场效应管Q1的栅极发出高电平信号，使得场效应管Q1导通，由于二极管D6的单向导通功能，此时变压器B1开始储存电能；在脉冲信号发生器121发出低电平信号期间，场效应管Q1截止，此时，由于次级绕组L3两端的极性发生倒置，二极管D6开始导通，变压器B1开始释放电能，与此同时，初级绕组L2两端的极性发生倒置，二极管D5导通，变压器B1储存的电能通过二极管D5向脉冲信号发生器121发出直流电信号，脉冲信号发生器121根据该直流电信号向场效应管Q1的栅极发出高电平信号，而不需从交流电源取电，达到节能的目的，其过程如上所述，在此不再赘述。
本实用新型实施例还提供了一种UPS功率板，包括一如上所述的反激式开关电源。
本实用新型实施例提供的反激式开关电源采用了分别并联连接在负载了两端的两个电容作为滤波单元，其滤波效果好、结构简单，且两个电容分别与整流电源和变压单元构成的两个充电回路的长度相等，以达到对两个电容的平均充电以及两个电容分别对负载的平均放电，提高了电容的使用寿命，并减小输出给负载的电压中的纹波信号。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种反激式开关电源，包括连接交流电源的第一整流单元，连接所述第一整流单元的变压单元，供电输入端连接所述第一整流单元的正输出端、脉冲输出端连接所述变压单元的初级端的开关控制单元，连接所述变压单元的次级端的第二整流单元，以及一端连接所述第二整流单元、另一端连接所述变压单元的次级端的滤波单元，其特征在于，所述滤波单元包括两个分别并联在所述第二整流单元和所述变压单元的次级端之间、且分别与所述第二整流单元和所述变压单元构成充电回路的电容，所述两个电容分别与所述第二整流单元和所述变压单元构成充电回路的长度相等。
2.如权利要求1所述的反激式开关电源，其特征在于，所述开关控制单元包括：产生脉冲控制信号的脉冲信号发生器、二极管D5、电阻R1、电阻R2以及N沟道场效应管Q1；
所述脉冲信号发生器的供电端作为所述开关控制单元的供电输入端通过电阻R1连接所述第一整流单元的正输出端，所述脉冲信号发生器的信号输出端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极通过电阻R2连接所述第一整流单元的负输出端，场效应管Q1的漏极作为所述开关控制单元的脉冲输出端连接所述变压单元的初级端，所述变压单元的初级端连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接所述脉冲信号发生器的供电端。
3.如权利要求2所述的反激式开关电源，其特征在于，所述变压单元包括变压器B1，变压器B1包括初级绕组L1、初级绕组L2以及次级绕组L3；
初级绕组L1的一端连接所述第一整流单元的正输出端，初级绕组L1的另一端作为所述变压单元的初级端连接场效应管Q1的漏极；初级绕组L2的一端作为所述变压单元的初级端连接二极管D5的阳极，初级绕组L2的另一端连接所述第一整流单元的负输出端；次级绕组L3的一端作为所述变压单元的次级端连接所述第二整流单元，次级绕组L3的另一端作为所述变压单元的次级端连接所述滤波单元；初级线圈L1的一端、初级线圈L2的另一端、以及次级线圈L3的另一端互为同名端。
4.如权利要求3所述的反激式开关电源，其特征在于，所述第二整流单元包括二极管D6，二极管D6的阳极连接次级绕组L3的一端，二极管D6的阴极连接所述滤波单元。
5.一种UPS功率板，包括一反激式开关电源，所述反激式开关电源包括连接交流电源的第一整流单元，连接所述第一整流单元的变压单元，供电输入端连接所述第一整流单元的正输出端、脉冲输出端连接所述变压单元的初级端的开关控制单元，连接所述变压单元的次级端的第二整流单元，以及一端连接所述第二整流单元、另一端连接所述变压单元的次级端的滤波单元，其特征在于，所述滤波单元包括两个分别并联在所述第二整流单元和所述变压单元的次级端之间、且分别与所述第二整流单元和所述变压单元构成充电回路的电容，所述两个电容分别与所述第二整流单元和所述变压单元构成充电回路的长度相等。
6.如权利要求5所述的UPS功率板，其特征在于，所述开关控制单元包括：产生脉冲控制信号的脉冲信号发生器、二极管D5、电阻R1、电阻R2以及N沟道场效应管Q1；
所述脉冲信号发生器的供电端作为所述开关控制单元的供电输入端通过电阻R1连接所述第一整流单元的正输出端，所述脉冲信号发生器的信号输出端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极通过电阻R2连接所述第一整流单元的负输出端，场效应管Q1的漏极作为所述开关控制单元的脉冲输出端连接所述变压单元的初级端，所述变压单元的初级端连接二极管D5的阳极，二极管D5的阴极连接所述脉冲信号发生器的供电端。
7.如权利要求6所述的UPS功率板，其特征在于，所述变压单元包括变压器B1，变压器B1包括初级绕组L1、初级绕组L2以及次级绕组L3；
初级绕组L1的一端连接所述第一整流单元的正输出端，初级绕组L1的另一端作为所述变压单元的初级端连接场效应管Q1的漏极；初级绕组L2的一端作为所述变压单元的初级端连接二极管D5的阳极，初级绕组L2的另一端连接所述第一整流单元的负输出端；次级绕组L3的一端作为所述变压单元的次级端连接所述第二整流单元，次级绕组L3的另一端作为所述变压单元的次级端连接所述滤波单元；初级线圈L1的一端、初级线圈L2的另一端、以及次级线圈L3的另一端互为同名端。
8.如权利要求7所述的UPS功率板，其特征在于，所述第二整流单元包括二极管D6，二极管D6的阳极连接次级绕组L3的一端，二极管D6的阴极连接所述滤波单元。
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