CN203896193U - 一种宽电压输入电源模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种宽电压输入电源模块，包括辅助PWM芯片启动电路、脉宽调制电路、变压器、整流滤波电路、反馈电路。辅助PWM芯片启动电路与输入电压连接并与脉宽调制电路的输入端连接，辅助PWM芯片启动，使脉宽调制电路正常工作在4:1输入比范围直流电压中，输出高低电压脉冲信号控制电子开关导通截止，以形成脉冲电流，再通过变压器变换得到任意的交流电压，最后通过整流滤波电路得到稳定的直流电压输出。反馈电路连接在输出电压与脉宽调制电路输入端之间，控制脉宽调制电路调整输出的脉冲信号占空比，从而控制电子开关的导通截止时长，调整输出电压高低。

Description

一种宽电压输入电源模块

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种宽电压输入电源模块。 

背景技术

目前市场上 DC/DC 电源的种类很多，然而它们的输入范围普遍不够宽，通常输入最高电压 Umax 与最低电压 Umin 的比值，即 Umax/Umin 为 2，例如输入为18V-36V等。而对很多特殊应用的场合，该输入范围很难满足用户需求，比如军用车载电源系统，该系统输出电压时常大幅度地变化，所以客观上要求 DC/DC 模块电源具备较宽的工作范围，而市面上同类产品显然无法满足其要求。 

发明内容

为了解决现有技术中DC/DC电源无法提供较宽的工作范围的问题，本实用新型提供了一种具备4:1宽范围直流输入 DC/DC电源电路，以填补市场空白，适应一些特殊应用场合。 

本实用新型通过以下方案实现：一种宽电压输入电源模块，包括辅助PWM芯片启动电路，脉宽调制电路，变压器，整流滤波电路，反馈电路.辅助PWM芯片启动电路与输入电压连接，脉宽调制电路连接在辅助PWM芯片启动电路的输出端与变压器的输入端之间，变压器连接在脉宽调制电路的输出端与整流滤波电路的输入端之间，整流滤波电路与输出电压连接，反馈电路连接在整流滤波电路的输出端与脉宽调制电路的输入端之间。 

进一步地，在上述的一种宽电压输入电源模块中，所述辅助PWM芯片启动电路包括NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、PNP型三极管Q3、稳压二极管Z1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C3。 

所述三极管Q1的基极与稳压二极管Z1的阴极连接，所述三极管Q1的基极又经电阻R1后与输入电压连接，稳压二极管Z1的阳极接地，电容C3并联在稳压二极管Z1的两端，所述三极管Q1的集电极经电阻R2后与输入电压连接，所述三极管Q1的发射极经电阻R3后接地。 

所述三极管Q2的基极经电阻R4后接地，所述三极管Q2的基极又经电阻R5与所述三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q2的集电极与输入电压连接，所述三极管Q2的发射极与所述三极管Q1的发射极连接。 

所述三极管Q3的基极与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q3的发射极与输入电压连接。 

进一步地，在上述的一种宽电压输入电源模块中，辅助PWM芯片启动电路还包括电容C1、电容C2、电容C1与电容C2并联构成滤波电路，与输入电压连接。 

进一步地，在上述的一种宽电压输入电源模块中，所述脉宽调制电路包括PWM芯片U1、三极管Q4、二极管Z2、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8与电子开关Q5。 

所述PWM芯片型号为UCC2803， PWM芯片U1的管脚1经电阻R8后连接二极管Z2的阳极，二极管Z2的阴极外接一个高电压或低电压信号，PWM芯片U1的管脚2接地，PWM芯片U1的管脚3经电容C4后接地，PWM芯片U1的管脚3又经电阻R7后连接三极管Q4的发射极，所述三极管Q4的集电极连接二极管Z2的阳极，所述三极管Q4的基极经电阻R6后连接二极管Z2的阳极，所述PWM芯片U1的管脚4经电容C5后接地，所述PWM芯片U1的管脚4又与所述三极管Q4的基极连接，所述PWM芯片U1的管脚5接地，所述PWM芯片U1的管脚6经电阻R9后与电子开关Q5的栅极连接，所述PWM芯片U1的管脚7经电容C8后接地，所述PWM芯片U1的管脚7又与所述三极管Q3的集电极连接，所述PWM芯片U1的管脚8经电容C7后接地，所述PWM芯片U1的管脚8又与所述二极管Z2的阳极连接。 

所述电子开关Q5为MOS管，所述电子开关Q5的源极经电阻R11接地，所述电子开关Q5的源极又经电阻R10与PWM芯片U1的管脚3连接，所述电子开关Q5的漏极与变压器的初级线圈一端（并以此端作为异名端）连接。 

进一步地，在上述的一种宽电压输入电源模块中，所述整流滤波电路包括整流二极管Z3、整流二极管Z4、 电容C9、电容C10、电容C11、电容C12。 

所述整流二极管Z3,整流二极管Z4构成整流电路，整流二极管Z3的阳极连接变压器次级线圈的同名端，阴极与整流二极管Z4的阴极相连，整流二极管Z4的阳极与所述变压器次级线圈的异名端连接。 

所述电容C9、电容C10、电容C11、电容C12并联构成滤波电路。 

所述电容C9、电容C10、电容C11、电容C12并联的一端通过电感L与整流二极管Z3的阴极连接，并联的一端又与输出电压连接，另一端与变压器的次级线圈的异名端连接，另一端又经电阻R12后接地。 

进一步地，在上述的一种宽电压输入电源模块中，所述反馈电路所述反馈电路包括光电耦合器U2、精密稳压器U3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C13。 

所述光电耦合器U2型号为TLP121，所述精密稳压器U3型号为TL431。 

所述光电耦合器U2的发射极接地，光电耦合器U2的集电极与PWM芯片U1的管脚1连接，光电耦合器U2的阳极经电阻R13后与输出电压连接，光电耦合器U2的阴极与精密稳压器U3的阴极连接。 

所述精密稳压器U3的阴极经电容C13后与精密稳压器U3的参考极连接，所述精密稳压器U3的阳极接地，所述精密稳压器U3的阳极经电容C6后接地，所述精密稳压器U3的参考极经电阻R14后与输入电压连接，所述精密稳压器U3的参考极又经电阻R15后与精密稳压器U3的阳极连接。 

本实用新型的有益效果：提供了一种具备4:1宽范围直流输入 DC/DC 电源模块，启动 PWM 芯片无需双电源供电，可用在军用车载电源系统以及其他特定领域系统。 

附图说明

图1为本实用新型一种宽电压输入电源模块的电路原理框图； 

图2为本实用新型一种宽电压输入电源模块的电路原理。

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，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

如图1所示，本实用新型提供了一种宽电压输入电源模块，所述电路包括辅助PWM芯片启动电路1，用于辅助PWM芯片在4:1输入比范围中正常启动；脉宽调制电路2，用于输出高低电压脉冲信号控制电子开关导通截止；变压器3，整流滤波电路4，反馈电路5，用于控制脉宽调制电路2调整输出的脉冲信号占空比，控制电子开关的通断时长，从而调整输出电压。辅助PWM芯片启动电路1与输入电压连接，脉宽调制电路2连接在辅助PWM芯片启动电路1的输出端与变压器3的输入端之间，变压器3连接在脉宽调制电路2的输出端与整流滤波电路4的输入端之间，整流滤波电路4与输出电压连接，反馈电路5连接在整流滤波电路4的输出端与脉宽调制电路2的输入端之间。 

如图2所示，所述辅助PWM芯片启动电路1包括NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、PNP型三极管Q3、稳压二极管Z1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C3。 

所述三极管Q1的基极与稳压二极管Z1的阴极连接，所述三极管Q1的基极又经电阻R1后与输入电压连接，稳压二极管Z1的阳极接地，电容C3并联在稳压二极管Z1的两端，所述三极管Q1的集电极经电阻R2后与输入电压连接，所述三极管Q1的发射极经电阻R3后接地。 

所述三极管Q2的基极经电阻R4后接地，所述三极管Q2的基极又经电阻R5与所述三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q2的集电极与输入电压连接，所述三极管Q2的发射极与所述三极管Q1的发射极连接。 

所述三极管Q3的基极与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q3的发射极与输入电压连接。 

所述辅助PWM芯片启动电路1还包括电容C1、电容C2，电容C1与电容C2并联构成滤波电路，与输入电压连接。 

当输入电压低于PWM芯片U1最佳工作电压时，输入电压通过三极管Q3从PWM芯片U1管脚7输入对PWM芯片U1进行供电启动，当输入电压高于PWM芯片U1最佳工作电压时，输入电压通过三级管Q1和三极管Q2将电压降到PWM芯片U1最佳工作电压从PWM芯片U1管脚7输入对PWM芯片U1进行供电启动。 

所述脉宽调制电路2包括PWM芯片U1、三极管Q4、二极管Z2、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8与电子开关Q5。 

所述PWM芯片U1型号为UCC2803，UCC2803是国内比较广泛的一种制集成电流驱动控制电路,电流控制脉宽调制器克服了电压控制的开关电源频响慢，电压调整率及负载调整率低的缺点，封装结构SO-8。1脚误差放大器输出，外接阻容元件用于改善放大器增益及频率特性，2脚反馈电压输入端，与误差放大器同相2.5V电压比较产生误差电压从而仰制脉宽，3脚电流检测端当电压超出1V时会使电源处于间歇状态，4脚是振荡端工作频率由外接阻容时间常数来决定，5脚接地, 6脚输出上升及下降时间50纳秒，驱动电流1A，7脚供电端，8脚基准端有50毫安驱动能力。适用于正激式拓扑电路选用的脉宽调制用集成电路。 

 PWM芯片U1的管脚1经电阻R8后连接二极管Z2的阳极，二极管Z2的阴极外接一个高电压或低电压信号， PWM芯片U1的管脚2接地，PWM芯片U1的管脚3经电容C4后接地，PWM芯片U1的管脚3又经电阻R7后连接三极管Q4的发射极，所述三极管Q4的集电极连接二极管Z2的阳极，所述三极管Q4的基极经电阻R6后连接二极管Z2的阳极，所述PWM芯片U1的管脚4经电容C5后接地，所述PWM芯片U1的管脚4又与所述三极管Q4的基极连接，所述PWM芯片U1的管脚5接地，所述PWM芯片U1的管脚6经电阻R9后与电子开关Q5的栅极连接，所述PWM芯片U1的管脚7经电容C8后接地，所述PWM芯片U1的管脚7又与所述三极管Q3的集电极连接，所述PWM芯片U1的管脚8经电容C7后接地，所述PWM芯片U1的管脚8又与所述二极管Z2的阳极连接。 

所述电子开关Q5为MOS管，所述电子开关Q5的源极经电阻R11接地，所述电子开关Q5的源极又经电阻R10与PWM芯片U1的管脚3连接，所述电子开关Q5的漏极与变压器的初级线圈一端（并以此端作为异名端）连接。 

所述整流滤波电路4包括整流二极管Z3、整流二极管Z4、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12。 

所述整流二极管Z3、整流二极管Z4构成整流电路，整流二极管Z3的阳极连接变压器次级线圈的同名端，阴极与整流二极管Z4的阴极相连，整流二极管Z4的阳极与所述变压器次级线圈的异名端连接。 

所述电容C9、电容C10、电容C11、电容C12并联构成滤波电路。 

电容C9、电容C10、电容C11、电容C12并联的一端通过电感L与整流二极管Z3的阴极连接，并联的一端又与输出电压连接，另一端与变压器的次级线圈的异名端连接，另一端又经电阻R12后接地。 

辅助PWM芯片启动电路通过引脚7提供芯片需要的启动电压，在启动电源的作用下，芯片开始工作，脉冲宽度调制电路产生的脉冲信号经6脚输出驱动外接的电子开关Q5工作，即控制电子开关Q5导通截止，以控制电流的通断以形成高频脉冲电流。电子开关Q5导通后，变压器T初级线圈两端的电压为上正下负，与其耦合的次级线圈的两端也是上正下负，二极管Z3处于导通状态，二极管Z4为截止状态，从而使串联电感L为充电状态，最后经电容C9，电容C10，电容C11，电容C12并联构成的滤波电路向负载传送能量并输出直流电压；相反，电子开关Q5截止后，变压器T初级线圈两端的电压为上负下正，与其耦合的次级线圈的两端也是上负下正，二极管Z3处于截止状态，二极管Z4为导通状态，电感L为放电状态，电感L通过二极管Z4续流,继续向负载开释能量，并输出直流电压。 

所述反馈电路包括光电耦合器U2、精密稳压器U3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C13；所述反馈电路5以光电耦合器U2及精密稳压器U3为基准源，光电耦合器U2型号为TLP121，精密稳压器U3型号为TL1431；所述光电耦合器U2的发射极接地，光电耦合器U2的集电极与PWM芯片U1的管脚1连接，光电耦合器U2的阳极经电阻R13后与输出电压连接，光电耦合器U2的阴极与精密稳压器U3的阴极连接；所述精密稳压器U3的阴极经电容C13后与精密稳压器U3的参考极连接，所述精密稳压器U3的阳极接地，所述精密稳压器U3的阳极经电容C6后接地，所述精密稳压器U3的参考极经电阻R14后与输入电压连接，所述精密稳压器U3的参考极又经电阻R15后与精密稳压器U3的阳极连接。 

为了保持电压稳定，整流滤波电路4输出的电压经电阻R39,电阻R40分压后得到取样电压，与精密稳压器U3中的基准电压进行比较，当输出电压出现误差时，精密稳压器U3通过光电耦合器U2把电压反馈信号从PWM芯片U1的管脚2输入送到内部的误差比较放大器，调整PWM芯片U1的管脚6输出端脉冲信号占空比。即当出现正误差，光电二极管导通流过电流，光电耦合器U2输出端输出电信号，促使PWM进行脉宽调节，这时候PWM芯片U1的管脚6输出端脉冲信号占空比降低，电子开关Q6的导通时间减少，输出电压降低；反之，输出电压出现负误差时，光电二极管不导通，电流近似为0，光电耦合器U2输出端相当于断开状态，这时候PWM芯片U1的管脚6输出端脉冲信号占空比最大，电子开关Q6的导通时间增加，输出电压增高，达到稳压输出目的。 

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。 

Claims (1)

1.一种宽电压输入电源模块，其特征在于，包括辅助PWM芯片启动电路、脉宽调制电路、变压器、整流滤波电路、反馈电路；

辅助PWM芯片启动电路与输入电压连接，脉宽调制电路连接在辅助PWM芯片启动电路的输出端与变压器的输入端之间，变压器连接在脉宽调制电路的输出端与整流滤波电路的输入端之间，整流滤波电路与输出电压连接，反馈电路连接在整流滤波电路的输出端与脉宽调制电路的输入端之间。

2. 根据权利要求1所述的一种宽电压输入电源模块，其特征在于，所述辅助PWM芯片启动电路包括NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、PNP型三极管Q3、稳压二极管Z1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C3；

所述三极管Q1的基极与稳压二极管Z1的阴极连接，所述三极管Q1的基极又经电阻R1后与输入电压连接，稳压二极管Z1的阳极接地，电容C3并联在稳压二极管Z1的两端，所述三极管Q1的集电极经电阻R2后与输入电压连接，所述三极管Q1的发射极经电阻R3后接地；

所述三极管Q2的基极经电阻R4后接地，所述三极管Q2的基极又经电阻R5与所述三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q2的集电极与输入电压连接，所述三极管Q2的发射极与所述三极管Q1的发射极连接；

所述三极管Q3的基极与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q3的发射极与输入电压连接。

3. 根据权利要求2所述的一种宽电压输入电源模块，其特征在于，所述辅助PWM芯片启动电路还包括电容C1、电容C2，电容C1与电容C2并联构成滤波电路与输入电压连接。

4. 根据权利要求2所述的一种宽电压输入电源模块，其特征在于，所述脉宽调制电路包括PWM芯片U1、三极管Q4、二极管Z2、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8与电子开关Q5；

所述PWM芯片型号为UCC2803， PWM芯片U1的管脚1经电阻R8后连接二极管Z2的阳极，二极管Z2的阴极外接一个高电压或低电压信号， PWM芯片U1的管脚2接地，PWM芯片U1的管脚3经电容C4后接地，PWM芯片U1的管脚3又经电阻R7后连接三极管Q4的发射极，所述三极管Q4的集电极连接二极管Z2的阳极，所述三极管Q4的基极经电阻R6后连接二极管Z2的阳极，所述PWM芯片U1的管脚4经电容C5后接地，所述PWM芯片U1的管脚4又与所述三极管Q4的基极连接，所述PWM芯片U1的管脚5接地，所述PWM芯片U1的管脚6经电阻R9后与电子开关Q5的栅极连接，所述PWM芯片U1的管脚7经电容C8后接地，所述PWM芯片U1的管脚7又与所述三极管Q3的集电极连接，所述PWM芯片U1的管脚8经电容C7后接地，所述PWM芯片U1的管脚8又与所述二极管Z2的阳极连接；

所述电子开关Q5为MOS管，所述电子开关Q5的源极经电阻R11接地，所述电子开关Q5的源极又经电阻R10与PWM芯片U1的管脚3连接，所述电子开关Q5的漏极与变压器的初级线圈异名端连接。

5. 根据权利要求1所述的一种宽电压输入电源模块，其特征在于，所述整流滤波电路包括整流二极管Z3、整流二极管Z4、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12；

所述整流二极管Z3，整流二极管Z4构成整流电路，整流二极管Z3的阳极连接变压器次级线圈的同名端，阴极与整流二极管Z4的阴极相连，整流二极管Z4的阳极与所述变压器次级线圈的异名端连接；

所述电容C9、电容C10、电容C11、电容C12并联构成滤波电路；

电容C9、电容C10、电容C11、电容C12并联的一端通过电感L与整流二极管Z3的阴极连接，并联一端又与输出电压连接，另一端与变压器的次级线圈的异名端连接，另一端又经电阻R12后接地。

6. 根据权利要求1所述的一种宽电压输入电源模块，其特征在于，所述反馈电路包括光电耦合器U2、精密稳压器U3、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C13；

所述光电耦合器U2型号为TLP121，所述精密稳压器U3型号为TL431；

所述光电耦合器U2的发射极接地，光电耦合器U2的集电极与PWM芯片U1的管脚1连接，光电耦合器U2的阳极经电阻R13后与输出电压连接，光电耦合器U2的阴极与精密稳压器U3的阴极连接；

所述精密稳压器U3的阴极经电容C13后与精密稳压器U3的参考极连接，所述精密稳压器U3的阳极接地，所述精密稳压器U3的阳极经电容C6后接地，所述精密稳压器U3的参考极经电阻R14后与输入电压连接，所述精密稳压器U3的参考极又经电阻R15后与精密稳压器U3的阳极连接。