CN202872673U - 电流控制型开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电流控制型开关电源，包括供电单元、电流型控制芯片、电压反馈单元和电流反馈单元，所述供电单元与所述电流型控制芯片相连接，所述电压反馈单元、电流反馈单元还与电流型控制芯片构成电压、电流双闭环控制回路，所述内闭环为电流控制回路，所述外闭环为电压控制回路。本实用新型的电流控制型开关电源中设有电压、电流双闭环控制回路，供电效率可达90%以上，能克服电流失控的缺点，并且性能稳定可靠、响应速度快，电路设计简单，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于电子测量技术领域，具体涉及一种用于给开关量采集模块提供工作电源的电流控制型开关电源。
背景技术
开关量采集模块能够对非连续性信号的采集和输出，包括遥信采集和遥控输出，开关量采集模块的输出设有1和0两种状态，相当于数字电路中的开关性质，而电力系统中指线路的开和关或者说是触点的接通和断开，用于在故障状态下的线路保护，在电力系统中线路保护中，开关量采集模块的供电十分关键，能够保证其安全稳定可靠的工作，目前，用于给开关量采集模块提供工作电源的开关电源采用电压控制型开关电源，电压控制型开关电源的供电效率较低，且在供电过程中，存在对开关电流失控，不便于线路的过流保护，输出电压响应慢、稳定性差。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的为开关量采集模块提供工作电源的电压控制型开关电源，供电效率较低，存在对开关电流失控，不便于线路的过流保护，且输出电压响应慢、稳定性差的问题，本实用新型的电流控制型开关电源设有电压、电流双闭环控制回路，供电效率可达90%以上，能克服电流失控的缺点，并且性能稳定可靠、响应速度快，电路设计简单，具有良好的应用前景。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种电流控制型开关电源，其特征在于：包括供电单元、电流型控制芯片、电压反馈单元和电流反馈单元，所述供电单元与所述电流型控制芯片相连接，所述电压反馈单元、电流反馈单元还与电流型控制芯片构成电压、电流双闭环控制回路，所述内闭环为电流控制回路，所述外闭环为电压控制回路。
前述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述供电单元包括电源输入模块、EMI滤波模块、整流模块和变压器模块，所述电源输入模块的输入端外接市电，所述电源输入模块的输出端通过EMI滤波模块与所述整流模块相连接，所述整流模块设有两路输出，一路输出与所述电流型控制芯片的启动电压输入端相连接，另一路输出与所述变压器模块相连接。
前述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述电源输入模块包括保险丝FUR和热敏电阻RT，所述保险丝FUR的一端外接市电，另一端通过热敏电阻RT和设置在EMI滤波模块中共模电感ZB2的一端相连接，所述设置在EMI滤波模块中共模电感ZB2的另一端与所述整流模块相连接。
前述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述变压器模块包括变压器BYQ，所述变压器BYQ的输入端外接整流模块的一路输出，所述变压器BYQ设有三路输出，一路输出与所述电流型控制芯片的工作电压输入端相连接，第二路输出通过电压反馈单元与所述电流型控制芯片的电压反馈输入端相连接，第三路输出外接用于通讯模块提供电源的稳压管。
前述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述电压反馈单元包括第三二极管D3，滤波电感L1、稳压二极管U3和光耦U2，所述第三二极管D3的正极与所述变压器BYQ的第二路相连接，所述第三二极管D3的负极通过滤波电感L1分别与光耦U2的正输入端和稳压二极管U3的输入端相连接，所述稳压二极管U3的输出端与光耦U2的负输入端相连接，所述光耦U2的输出端作为电压反馈单元的输出端与所述电流型控制芯片的电压反馈输入端相连接，形成电压控制回路。
前述的所述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述稳压二极管U3为可编程稳压二极管。
前述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述电流反馈单元包括MOS管Q1、电流检测电阻R2和滤波电路，所述MOS管Q1的栅极做为电流反馈单元的输入端与所述电流型控制芯片的驱动信号输出端相连接，所述MOS管Q1的漏极与所述变压器BYQ的输入端相连接，所述MOS管Q1的源极通过滤波电路与所述电流型控制芯片的电流反馈输入端相连接，形成电流控制回路，所述电流检测电阻R2设置在MOS管Q1的栅极和源极之间。
前述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述电流型控制芯片还连接有振荡电路。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的电流控制型开关电源，在电压反馈单元外，还增加电流反馈单元，与电流型控制芯片构成电压、电流双闭环控制回路，内闭环为电流控制回路，外闭环为电压控制回路，保证输出电压稳定的目的，能够克服原有的电压控制型开关电源的电流失控、输出电压响应慢、稳定性差等缺点，为开关量采集模块提供稳定的工作电压，供电效率可达90%以上，性能稳定可靠、响应速度快，电路设计简单，容易实现，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的电流控制型开关电源的系统框图。
图2是本实用新型的电流型控制芯片的内部结构图。
图3是本实用新型的电流控制型开关电源（含电流反馈单元）的电路原理图。
图4是本实用新型的用于通讯的隔离电源的电路原理图。
图5是本实用新型的电压反馈单元的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。
如图1 所示，本实用新型的电流控制型开关电源，包括供电单元、电流型控制芯片、电压反馈单元和电流反馈单元，供电单元与电流型控制芯片相连接，电压反馈单元、电流反馈单元还与电流型控制芯片构成电压、电流双闭环控制回路，内闭环为电流控制回路，外闭环为电压控制回路，其中供电单元用于将外部市电转化为电流型控制芯片所需的各类型输入电压，电流型控制芯片采用UC3842型号的芯片，UC3842芯片是一块功能齐全、较为典型的单端电流型PWM控制集成电路的芯片，如图2所示，其内部包含误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定器等，管脚效应少，外围电路设计简单，电压调整率可达0.01%，工作频率高达500KHz，启动电流小于1mA，正常工作电流为5mA，并能够利用高频变压器实现与电网的隔离，保证工作的安全性，本实用新型的电流控制型开关电源的工作原理如下：U1为整流后的电压，UO为输出电压，当UO变化导致UF变化，或电流反馈I变化导致US变化时，都会使设置在电流型控制芯片中的PWM锁存器的输出脉冲占空比发生变化，从而改变输出电压UO，达到输出电压稳定的目的。
如图3所示，所述供电单元包括电源输入模块、EMI滤波模块、整流模块和变压器模块，电源输入模块的输入端外接市电，电源输入模块的输出端通过EMI滤波模块与所述整流模块相连接，整流模块设有两路输出，一路输出与电流型控制芯片的引脚7（供电端可为开启电压输入端或者工作电压输入端）相连接，当引脚7输入的电压低于16V时，UC3842芯片不工作，此时耗电在1mA以下，待UC3842芯片工作后，输入电压可在10～30V之间波动，工作电流约为15mA，另一路输出与变压器模块相连接，电源输入模块包括保险丝FUR和热敏电阻RT，保险丝FUR的一端外接市电，另一端通过热敏电阻RT和设置在EMI滤波模块中共模电感ZB2的一端相连接，所述设置在EMI滤波模块中共模电感ZB2的另一端与整流模块相连接，整流模块为整流桥BR1，保险丝FUR能够防止高电压进入，以保护回路，热敏电阻RT能够限制浪涌电流，共模电感ZB2起EMI滤波的作用，保证输入电源的稳定性，一路输出与电流型控制芯片的引脚7之间还设有滤波电容C6和降压电阻R1，保证启动电流型控制芯片的启动电压的稳定性。
所述变压器模块包括变压器BYQ，所述变压器BYQ的输入端外接整流模块的一路输出，变压器BYQ设有三路输出，一路输出5、6端口用于给电流型控制芯片提供工作电压，与电流型控制芯片的工作电压输入端（引脚7）相连接，第二路输出7、8端口通过电压反馈单元与电流型控制芯片的电压反馈输入端相连接，如图4所示，第三路输出9、10端口外接用于稳压管7805，输入+5V电压，功率较低，供开关量采集模块的通讯隔离电源使用。
所述电流反馈单元包括MOS管Q1、电流检测电阻R2和滤波电路，电流检测电阻R2设置在MOS管Q1的栅极和源极之间，MOS管Q1的栅极做为电流反馈单元的输入端与所述电流型控制芯片的驱动信号输出端相连接， MOS管Q1的漏极与所述变压器BYQ的输入端相连接，MOS管Q1的源极通过滤波电路与电流型控制芯片的电流反馈输入端相连接，形成电流控制回路，滤波电路为电阻R6和滤滤电容C13并联构成，当UC3842 的引脚3的电压高于1V 时振荡器停振，保护MOS管Q1不至于过流而损坏，
所述UC3842芯片还外接有振荡电路，UC3842芯片的引脚4和引脚8分别外接起振电容C11和C14 决定振荡频率，其振荡频率的最大值可达500KHz。
如图5所示，所述电压反馈单元包括第三二极管D3，滤波电感L1、稳压二极管U3和光耦U2，第三二极管D3的正极与变压器BYQ的第二路相连接，第三二极管D3的负极通过滤波电感L1分别与光耦U2的正输入端和稳压二极管U3的输入端相连接，稳压二极管U3的输出端与光耦U2的负输入端相连接，光耦U2的输出端作为电压反馈单元的输出端与电流型控制芯片的引脚2（电压反馈输入端）相连接，形成电压控制回路，电流型控制芯片引脚2的反馈电压越高驱动脉冲的占空比越小，以此保证稳定的输出电压，这里的稳压二极管U3为可编程稳压二极管。
综上所述，由电流型控制芯片构成的开关电源是双闭环控制系统，输出电压稳定度非常高，输出电压UO可由下式描述：UO=UI(TON/KTOFF),式中，UO为输出电压，UI为整流电压，K为变压器BYQ的变压比，TON为MOS管Q1的导通时间，TOFF为MOS管Q1的截止时间，保证输出电压稳定的目的，能够克服原有的电压控制型开关电源的电流失控、输出电压响应慢、稳定性差等缺点，为开关量采集模块提供稳定的工作电压，供电效率可达90%以上，性能稳定可靠、响应速度快，电路设计简单，容易实现，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.电流控制型开关电源，其特征在于：包括供电单元、电流型控制芯片、电压反馈单元和电流反馈单元，所述供电单元与所述电流型控制芯片相连接，所述电压反馈单元、电流反馈单元还与电流型控制芯片构成电压、电流双闭环控制回路，所述内闭环为电流控制回路，所述外闭环为电压控制回路。
2.根据权利要求1所述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述供电单元包括电源输入模块、EMI滤波模块、整流模块和变压器模块，所述电源输入模块的输入端外接市电，所述电源输入模块的输出端通过EMI滤波模块与所述整流模块相连接，所述整流模块设有两路输出，一路输出与所述电流型控制芯片的启动电压输入端相连接，另一路输出与所述变压器模块相连接。
3.根据权利要求2所述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述电源输入模块包括保险丝FUR和热敏电阻RT，所述保险丝FUR的一端外接市电，另一端通过热敏电阻RT和设置在EMI滤波模块中共模电感ZB2的一端相连接，所述设置在EMI滤波模块中共模电感ZB2的另一端与所述整流模块相连接。
4.根据权利要求2所述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述变压器模块包括变压器BYQ，所述变压器BYQ的输入端外接整流模块的一路输出，所述变压器BYQ设有三路输出，一路输出与电流型控制芯片的工作电压输入端相连接，第二路输出通过电压反馈单元与电流型控制芯片的电压反馈输入端相连接，第三路输出外接用于通讯模块提供电源的稳压管。
5.根据权利要求4所述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述电压反馈单元包括第三二极管D3，滤波电感L1、稳压二极管U3和光耦U2，所述第三二极管D3的正极与所述变压器BYQ的第二路相连接，所述第三二极管D3的负极通过滤波电感L1分别与光耦U2的正输入端和稳压二极管U3的输入端相连接，所述稳压二极管U3的输出端与光耦U2的负输入端相连接，所述光耦U2的输出端作为电压反馈单元的输出端与电流型控制芯片的电压反馈输入端相连接，形成电压控制回路。
6.根据权利要求5所述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述稳压二极管U3为可编程稳压二极管。
7.根据权利要求4所述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述电流反馈单元包括MOS管Q1、电流检测电阻R2和滤波电路，所述MOS管Q1的栅极做为电流反馈单元的输入端与电流型控制芯片的驱动信号输出端相连接，所述MOS管Q1的漏极与所述变压器BYQ的输入端相连接，所述MOS管Q1的源极通过滤波电路与电流型控制芯片的电流反馈输入端相连接，形成电流控制回路，所述电流检测电阻R2设置在MOS管Q1的栅极和源极之间。
8.根据权利要求1所述的电流控制型开关电源，其特征在于：所述电流型控制芯片还连接有振荡电路。
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|---|---|---|---|---|
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| CN109474184A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-15 | 佛山市南海区昭裕照明有限公司 | 一种大功率恒压开关电源 |
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| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: NANJING SAC URBAN AND POWER GRID AUTOMATION ENGINEERING CO.,LTD. Assignor: Guodian Nanjing Automation Co.,Ltd. Contract record no.: 2014320000483 Denomination of utility model: Current control type switch power source Granted publication date: 20130410 License type: Exclusive License Record date: 20140609 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: NANJING SAC URBAN AND POWER GRID AUTOMATION ENGINEERING CO.,LTD. Assignor: Guodian Nanjing Automation Co.,Ltd. Contract record no.: 2014320000483 Date of cancellation: 20181016 |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130410 |