CN203800827U - 双路输出开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种双路输出开关电源电路，包括整流模块、恒压控制单元、供电模块和能量转换模块；整流模块，用于接收开关电源电路的输入端口的交流高压信号，以及将交流高压信号转换为直流高压信号；恒压控制单元，用于接收整流模块的直流高压信号，以及用于控制能量转换模块工作并输出直流电压信号；供电模块，用于接收能量转换模块中第一能量转换模块的输出电压，以及用于对恒压控制单元工作提供能量；能量转换模块，用于接收恒压控制单元的直流电压信号，并且在恒压控制单元的控制下，输出恒定电压。根据本实用新型的技术方案，在高精度恒压输出的情况下，将外围电路进行精简，获得了低成本、高精度的双路输出开关电源电路。

Description

双路输出开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，具体而言，本实用新型涉及高精度的双路输出开关电源电路。

背景技术

在小家电开关电源模块领域，双路输出开关电源电路，具有如下要求：一路输出电压精度不高，而另外一路输出电压精度较高。

目前的解决方案主要有以下三种：

第一种是采用TL431等可控精密稳压源U3和光电耦合器U2等外围电路，实现了高精度的双路电压输出，其中，一路输出电压为DC1+，另一路输出电压为DC2+，公共地端为DC-。第一种解决方案的原理图如图1所示，其中，SM7012为恒压控制芯片。此种方案虽然可以获得高精度的输出电压，但外围电路复杂，电路元器件较多，整个系统成本较高。

第二种是利用与78L05类似的LDO（Low Dropout Regulator，低压差线型稳压器），将AC/DC输入交流/输出直流模块的低精度输出电压转换成高精度的输出电压。第二种解决方案的原理图如图2所示，其中，U2为低压差线型稳压器。此种方案虽然外围结构简单，且可以获得较高的恒压精度，但该方案存在一定的局限性，即LDO的输入电压与输出电压之间的压差需控制在3V左右，压差太小时，LDO无法正常工作；压差太大时，LDO的损耗会增加，影响其长期应用的可靠性。

第三种是利用DC/DC输入直流/输出直流电源转换芯片，将AC/DC转换电路的低精度输出电压转换成高精度的输出电压。第三种解决方案的原理图如图3所示，其中，U1和U2为恒压控制芯片。此种方案外围结构简单，且可以获得较高的恒压精度，但该方案元器件依旧较多，不便于生产过程中的物料管控，从而增加成本。

因此，有必要提出有效的技术方案，解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是将AC/DC输入交流/输出直流模块和DC/DC输入直流/输出直流电源转换芯片进行集成，得到高精度且简化的双路输出恒压控制电路。

为了达到上述目的，本实用新型的实施例提出了一种双路输出开关电源电路，包括整流模块、恒压控制单元、供电模块和能量转换模块，其中，所述能量转换模块包括第一能量转换模块和第二能量转换模块；

所述整流模块，用于接收所述开关电源电路的输入端口的交流高压信号，以及将所述交流高压信号转换为直流高压信号；

所述恒压控制单元包括第一脉冲宽度调制PWM控制模块和第二脉冲宽度调制PWM控制模块，用于接收所述整流模块的所述直流高压信号，以及用于控制所述能量转换模块工作并输出直流电压信号；

所述供电模块，用于接收所述第一能量转换模块的输出电压，以及用于对所述恒压控制单元工作提供能量；

所述能量转换模块，用于接收所述恒压控制单元的所述直流电压信号，并且在所述第一PWM控制模块和所述第二PWM控制模块的控制下，输出恒定电压。

本实用新型提出的技术方案中，在实现高精度恒压输出的情况下，将双路输出开关电源电路的外围电路进行精简，减少了该双路输出开关电源电路中的元器件，从而进一步降低了其生产成本。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术第一种解决方案的原理示意图；

图2为现有技术第二种解决方案的原理示意图；

图3为现有技术第三种解决方案的原理示意图；

图4为本实用新型双路开关电源电路的原理示意图；

图5为本实用新型第一PWM控制模块的功能框图；

图6为本实用新型第二PWM控制模块的功能框图；

图7为本实用新型实施例一种双路输出开关电源电路的功能示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

如图4所示，为本实用新型双路开关电源电路的原理示意图，其中，U1为恒压控制单元，实际使用中为控制芯片SM7056-18。

对该双路开关电源电路的说明如下所述：

D1、D2、D3、D4组成的整流桥将输入交流高压信号转换成直流高压信号，对电容E1进行充电。当电容E1电压达到一定的电压后，恒压控制单元U1打开内部高压电流源，通过BST脚对电容E2进行充电。当电容E2的电压达到一定值（例如：11.3V）后，芯片内部高压电流源关闭，同时芯片内部高压MOS（Metal Oxid Semiconductor，金属—氧化物—半导体）场效应晶体管开始导通。

如图5所示，为本实用新型第一PWM控制模块的功能框图，第一PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）控制模块的作用在于和第一能量转换模块一起构成第一Buck电路，将恒压控制芯片DRAIN脚输入的高压直流信号转换为低压直流信号。同时，参见图4，进行如下说明：

芯片内部MOS管导通后，通过L1、D5和E3组成第一Buck电路，将交流输入端的能量转换到第一能量转换模块的输出端，使得电容E3的电压不断升高。同时，芯片HVDD脚检测输出电容E3的电压，并与内部基准电压比较，去调节PWM控制信号：当HVDD电压高于内部基准电压时，占空比减小，峰值电流IP减小，从而导致输出功率减小，HVDD电压下降；当HVDD电压低于内部基准电压时，占空比增大，峰值电流IP增大，从而导致输出功率增大，HVDD电压升高，最终实现动态平衡，即输出电压恒定。

如图6所示，为本实用新型第二PWM控制模块的功能框图，第二PWM控制模块的作用在于和第二能量转换模块一起构成第二Buck电路，将HVDD脚输入的18V直流电压信号转换为高精度5V直流电压信号。同时，参见图4，进行如下说明：

第二Buck电路接收第一能量转换模块的输出能量，并采用PWM的控制方式，将接收到的能量转换到第二能量转换模块的输出端，使得电容E4的电压不断升高，同时，芯片内部集成分压电阻，通过误差放大器对FB反馈电压进行处理，并将所获得的电压作为参考电平与CS电压进行比较，用以调节PWM控制信号，进而调整开关管导通时的占空比，最终实现了高精度的恒压输出。

如图7所示，为本实用新型实施例一种双路输出开关电源电路的功能示意图：11、整流模块，12、恒压控制单元，13、供电模块，14、第一能量转换模块，15、第二能量转换模块。

具体而言，整流模块11，用于接收开关电源电路的输入端口的交流高压信号，以及将交流高压信号转换为直流高压信号。

具体地，参见图4，整流模块11包括如图4所示的二极管D1、D2、D3、D4和电容E1。

恒压控制单元12包括第一脉冲宽度调制PWM控制模块和第二脉冲宽度调制PWM控制模块，用于接收整流模块11的直流高压信号，以及用于控制能量转换模块工作并输出直流电压信号。

具体地，参见图4，SM7056-18芯片为该双路输出开关电源电路的恒压控制单元，其包括两个功能模块：第一PWM控制模块和第二PWM控制模块；其中，恒压控制单元12的第一PWM控制模块和第一能量转换模块14构成第一Buck电路；恒压控制单元12的第二PWM控制模块和第二能量转换模块15构成第二Buck电路。

下面分别对第一PWM控制模块和第二PWM控制模块进行说明。

第一PWM控制模块，用于接收整流模块11的直流高压信号，以及用于控制第一能量转换模块14工作。

进一步地，第一PWM控制模块还包括：

第一电压比较器，用于将第一Buck电路的输出电压与第一基准电压进行比较，当第一Buck电路的输出电压高于第一基准电压时，占空比减小，峰值电流IP减小，从而导致输出功率减小，输出电压下降；当第一Buck电路的输出电压低于第一基准电压时，占空比增大，峰值电流IP增大，从而导致输出功率增大，输出电压升高，最终实现动态平衡，获得第一恒定输出电压。

第二PWM控制模块，用于接收第一Buck电路的输出电压，以及用于控制第二能量转换模块工作。

进一步地，第二PWM控制模块还包括：

第二电压比较器，用于将第二Buck电路的输出电压与第二基准电压进行比较，当第二Buck电路的输出电压高于第二基准电压时，占空比减小，峰值电流IP减小，从而导致输出功率减小，输出电压下降；当第二Buck电路的输出电压低于第二基准电压时，占空比增大，峰值电流IP增大，从而导致输出功率增大，输出电压升高，最终实现动态平衡，获得第二恒定输出电压。

进一步地，第二PWM控制模块还包括：

误差放大器，用于检测第二Buck电路的输出电压。

供电模块13，用于接收第一能量转换模块14的输出电压，以及用于对恒压控制单元12工作提供能量。进一步描述为：当恒压控制单元12内部MOS管导通时，供电模块13通过接收第一能量转换模块14输出的能量，对电容E2进行充电，同时对恒压控制单元12的工作过程进行供电；当恒压控制单元12内部的MOS管关闭时，供电模块13通过电容E2储存的能量，为恒压控制单元12的工作过程提供能量。

具体地，参见图4，供电模块13由二极管D7和电容E2组成。

能量转换模块，用于接收恒压控制单元12的直流电压信号，并且在第一PWM模块和第二PWM模块的控制下，输出恒定电压。

具体地，能量转换模块包括第一能量转换模块14和第二能量转换模块15。

其中，第一能量转换模块14，与第一PWM控制模块一起构成第一Buck电路，第一能量转换模块14用于接收恒压控制单元12的直流电压信号，以及用于输出第一恒定电压。

具体地，参见图4，第一能量转换模块14包括二极管D5、电容E3和电感L1。

第二能量转换模块15，与第二PWM控制模块一起构成第二Buck电路，第二能量转换模块15用于接收第一Buck电路的直流输出电压信号，以及用于输出第二恒定电压。

具体地，参见图4，第二能量转换模块15包括二极管D6、电容E4和电感L2。

需要说明的是，第一恒定电压的输出值大于第二恒定电压的输出值。第二恒压电压的电压数值的精确度能够达到<±1%，从而实现了高精度的5V恒定电压的输出。

进一步地，对该双路输出开关电源电路的外围电路进行精简，减少了该电路中的元器件，从而进一步降低了其生产成本。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本实用新型的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种双路输出开关电源电路，其特征在于，包括整流模块、恒压控制单元、供电模块和能量转换模块，其中，所述能量转换模块包括第一能量转换模块和第二能量转换模块；

所述整流模块，用于接收所述开关电源电路的输入端口的交流高压信号，以及将所述交流高压信号转换为直流高压信号；

所述恒压控制单元包括第一脉冲宽度调制PWM控制模块和第二脉冲宽度调制PWM控制模块，用于接收所述整流模块的所述直流高压信号，以及用于控制所述能量转换模块工作并输出直流电压信号；

所述供电模块，用于接收所述第一能量转换模块的输出电压，以及用于对所述恒压控制单元工作提供能量；

所述能量转换模块，用于接收所述恒压控制单元的直流电压信号，并且在所述第一PWM模块和所述第二PWM模块的控制下，输出恒定电压。

2.根据权利要求1所述的双路输出开关电源电路，其特征在于，

所述第一能量转换模块，与所述第一PWM控制模块构成第一Buck电路，所述第一能量转换模块用于接收所述恒压控制单元的直流电压信号，以及用于输出第一恒定电压；

所述第二能量转换模块，与所述第二PWM控制模块构成第二Buck电路，所述第二能量转换模块用于接收所述第一Buck电路的直流输出电压信号，以及用于输出第二恒定电压；

其中，所述第一恒定电压的输出值大于所述第二恒定电压的输出值。

3.根据权利要求1所述的双路输出开关电源电路，其特征在于，

所述第一PWM控制模块，用于接收所述整流模块的直流高压信号，以及用于控制所述第一能量转换模块工作。

4.根据权利要求1所述的双路输出开关电源电路，其特征在于，

所述第二PWM控制模块，用于接收所述第一Buck电路的输出电压，以及用于控制所述第二能量转换模块工作。

5.根据权利要求1所述的双路输出开关电源电路，其特征在于，所述能量转换模块包括二极管、电容和电感。