CN204068728U - 大功率开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率开关电源电路，包括交流输入端、前级共模滤波器、第一整流滤波电路、变压器、后级整流电路、后级共模滤波器、电压反馈电路及PWM控制芯片，电压反馈电路包括光电耦合器、基准稳压源及连接至所述后级共模滤波器的电压取样电路；PWM控制芯片包括GND引脚、VDD引脚、COM引脚、CS引脚及DRV引脚，其中，GND引脚接地，VDD引脚通过启动电路连接至第一整流滤波电路的输出端，且该VDD引脚与第二整流滤波电路连接，COM引脚与所述光电耦合器的光敏三极管的集电极连接，光敏三极管的发射极接地，CS引脚通过取样电阻接地，DRV引脚与MOS管的栅极连接。本实用新型具有功耗低，启动电流小，输出电压稳定、噪声小等特点。

Description

大功率开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源，尤其涉及一种大功率开关电源电路。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。然而，目前的大功率开关电源，其待机功耗高，转换效率低，音频噪声大，输出电压不稳定等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种大功率开关电源电路，其功耗低，转换效率高，噪声小，输出电压稳定。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种大功率开关电源电路，包括：

交流输入端，用以输入交流电压；

前级共模滤波器，与所述交流输入端连接，用以对所述交流电压进行前级抗干扰滤波处理；

第一整流滤波电路，与所述前级共模滤波器连接，用以对所述前级共模滤波器输出的交流电压进行整流滤波处理形成直流电压；

变压器，包括原边线圈、副边线圈及反馈线圈，所述变压器的原边线圈一端与所述第一整流滤波电路的输出端连接，另一端连接至一MOS管的漏极，所述变压器的反馈线圈连接至一第二整流滤波电路；

后级整流电路，与所述变压器的副边线圈连接，用以对变压器输出的直流电压进行整流处理；

后级共模滤波器，与所述后级整流电路连接，用于对所述后级整流电路输出的直流电压进行滤波及抗干扰处理并通过直流输出端输出稳定的直流电压；

电压反馈电路，包括光电耦合器、基准稳压源及连接至所述后级共模滤波器的电压取样电路，所述光电耦合器的发光元件的正极通过一供电电阻连接至所述后级共模滤波器，所述发光元件的负极与所述基准稳压源的阴极连接，所述基准稳压源的参考极连接至所述电压取样电路，所述基准稳压源的阳极接地；

PWM控制芯片，包括GND引脚、VDD引脚、COM引脚、CS引脚及DRV引脚，其中，所述GND引脚接地，所述VDD引脚通过启动电路连接至第一整流滤波电路的输出端，且该VDD引脚与所述第二整流滤波电路连接，所述COM引脚与所述光电耦合器的光敏三极管的集电极连接，所述光敏三极管的发射极接地，所述CS引脚通过取样电阻接地，所述DRV引脚与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极通过所述取样电阻接地。

优选地，所述前级共模滤波器包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一共模扼流圈、第二电容、第三电阻、第四电阻，其中，所述第一电阻的一端、第一电容一端、第一共模扼流圈第一脚与所述交流输入端的L端连接，第二电阻的一端与所述第一电阻另一端连接，第二电阻的另一端、第二电容的另一端及第一共模扼流圈与所述交流输入端的第二脚连接，所述第三电阻一端、第二电容一端与第一共模扼流圈的第三脚连接，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端连接，第四电阻的另一端、第二电容的另一端与第一共模扼流圈的第四脚连接。

优选地，所述启动电路包括依次串联连接的第五电阻、第六电阻及第七电阻，所述第五电阻连接至第一整流滤波电路的输出端，第七电阻连接至所述PWM控制芯片的VDD引脚。

优选地，所述PWM控制芯片还包括OTP引脚，所述OTP引脚通过一热敏电阻接地。

优选地，所述变压器的原边线圈连接有第一尖峰吸收电路，所述第一尖峰吸收电路包括第九电阻、第十电阻、第五电容及第八二极管，所述第九电阻、第十电阻及第五电容的一端连接所述变压器的原边线圈的一端，所述第九电阻、第十电阻及第五电容的另一端连接所述第八二极管的阴极，所述第八二极管的阳极连接所述变压器的原边线圈的另一端。

优选地，所述后级整流电路包括第六二极管及第七二极管，所述第六二极管及第七二极管的阳极连接至所述变压器的副边线圈的一端，所述第六二极管及第七二极管的阴极连接至所述后级共模滤波器。

优选地，所述后级共模滤波器包括π型滤波电路及第二共模扼流圈，所述π型滤波电路输入端与所述后级整流电路连接，所述第二共模扼流圈的一侧与所述π型滤波电路输出端连接，另一侧与所述直流输出端连接。

优选地，所述后级整流电路上连接有第二尖峰吸收电路，所述第二尖峰吸收电路包括第十一电阻、第十二电阻、第六电容，所述第十一电阻及第十二电阻的一端连接至第七二极管的阳极，所述第十一电阻及第十二电阻的另一端连接至第六电容的一端，所述第六电容的另一端与所述第七二极管的阴极连接。

优选地，所述电压取样电路包括依次连接的第十三电阻、第十四电阻及第十五电阻，所述第十三电阻连接至所述π型滤波电路的输出端，第十五电阻接地，基准稳压源的参考极连接至第十四电阻与第十五电阻的节点连接。

优选地，所述PWM控制芯片的型号为M5576。

本实用新型的大功率开关电源电路，利用电压反馈电路从直流输出端检测信号反馈至PWM控制芯片，再通过PWM控制芯片控制输出波形的占空比，达到调节输出电压的目的，具有功耗低，启动电流小，输出电压稳定等特点。同时，通过前级共模滤波器及后级共模滤波器进行抗干扰滤波处理，可以消除音频噪声等。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电路原理图；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例详细说明本实用新型的技术方案，以便更清楚、直观地理解本实用新型的发明实质。

参照图1所示，本实用新型实施例提供了一种大功率开关电源电路，用于各种电子设备的开关电源，该大功率开关电源电路具体包括交流输入端、前级共模滤波器10、第一整流滤波电路20、变压器T1、后级整流电路30、后级共模滤波器、电压反馈电路及PWM控制芯片U1。

具体的，交流输入端一般与市电电源连接，用以输入交流电压。前级共模滤波器10与交流输入端连接，用以对交流电压进行前级抗干扰滤波处理。第一整流滤波电路20与前级共模滤波器10连接，用以对前级共模滤波器10输出的交流电压进行整流滤波处理形成直流电压。变压器T1包括原边线圈L1、副边线圈L2及反馈线圈L3，变压器T1的原边线圈L1一端与第一整流滤波电路20的输出端连接，另一端连接至一MOS管Q1的漏极，变压器T1的反馈线圈L3连接至一第二整流滤波电路70。

后级整流电路30与变压器T1的副边线圈L2连接，用以对变压器T1输出的直流电压进行整流处理。后级共模滤波器与后级整流电路30连接，用于对后级整流电路30输出的直流电压进行滤波及抗干扰处理并通过直流输出端输出稳定的直流电压。

电压反馈电路，包括光电耦合器80、基准稳压源81及连接至后级共模滤波器的电压取样电路82，光电耦合器80的发光元件LED的正极通过一供电电阻R16连接至后级共模滤波器，发光元件LED的负极与基准稳压源81的阴极连接，基准稳压源81的参考极连接至电压取样电路82，基准稳压源82的阳极接地。

PWM控制芯片U1包括GND引脚、VDD引脚、COM引脚、CS引脚及DRV引脚，其中，GND引脚接地，VDD引脚通过启动电路50连接至第一整流滤波电路20的输出端，且该VDD引脚与第二整流滤波电路20连接，COM引脚与光电耦合器80的光敏三极管Q2的集电极连接，光敏三极管Q2的发射极接地，CS引脚通过取样电阻R19接地，DRV引脚与MOS管Q1的栅极连接，MOS管Q1的源极通过取样电阻R19接地。PWM控制芯片U1可以采用市面上型号为M5576的芯片。

交流输入端输入的交流电压通过前级共模滤波器10进行抗干扰滤波处理，再通过第一整流滤波电路20进行整流滤波形成直流电压。PWM控制芯片U1的VDD引脚通过启动电路50提供瞬间工作的电流电压而启动，启动后DRV引脚输出开关波形控制MOS管Q1导通，整个电路触发工作。变压器T1工作对第一整流滤波电路20输出的直流电压进行电压变换，形成低压的直流电压，变压器T1的副边线圈L2输出低压的直流电压再进一步通过后级整流电路30进行整流，以及通过后级共模滤波器进行抗干扰滤波处理，最终从直流输出端输出。而变压器T1的反馈线圈L3感应出感应电压，该感应电压通过第二整流滤波电路70进行整流滤波后输入至PWM控制芯片U1的VDD引脚，为PWM控制芯片U1提供持续工作的工作电压。同时，在直流输出端通过电压取样电路82进行电压取样，取样电压被输入至基准稳压源81中与基准电压进行比较，比较的电压信息通过光电耦合器80耦合至PWM控制芯片U1的COM引脚；与此同时，PWM控制芯片U1的CS引脚通过取样电阻R19取得一电压值，该电压值与上述电压信息一同输入至PWM控制芯片U1中进行运算最终通过DRV引脚控制输出波形的占空比，从而达到调整输出电压的目的。

还是参照图1所示，在本实用新型的一个具体实施例中，前级共模滤波器10包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一共模扼流圈101、第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4，其中，第一电阻R1的一端、第一电容C1一端、第一共模扼流圈101第一脚与交流输入端的L端连接，第二电阻R2的一端与第一电阻R1另一端连接，第二电阻R2的另一端、第二电容C2的另一端及第一共模扼流圈101与交流输入端的第二脚连接，第三电阻R3一端、第二电容C2一端与第一共模扼流圈101的第三脚连接，第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端连接，第四电阻R4的另一端、第二电容C2的另一端与第一共模扼流圈101的第四脚连接。通过前级共模滤波器10中的第一电容C1、第二电容C2及共模扼流圈101即可滤除串模干扰和共模干扰。

第一整流滤波电路20包括由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3及第四二极管D4组成的整流桥及滤波电容C3组成，整流桥对前级共模滤波器10输出的交流电压进行整流，再通过滤波电容C3进行滤波以形成直流电压。

启动电路50包括依次串联连接的第五电阻R4、第六电阻R6及第七电阻R7，第五电阻R5连接至第一整流滤波电路20的输出端，第七电阻R7连接至PWM控制芯片U1的VDD引脚，通过第五电阻R5、第六电阻R6及第七电阻R7进行分压，为PWM控制芯片U1提供对应的启动电流电压，使得PWM控制芯片U1能够启动工作。

第二整流滤波电路70包括整流二极管D5、第八电阻R8及第四滤波电容C4，反馈线圈L3感应的感应电压通过整流二极管D5进行整流，再经第四滤波电容C4进行滤波即可为PWM控制芯片U1提供持续的工作电压。

在本实用新型的一个优选实施例中，PWM控制芯片U1还包括OTP引脚，OTP引脚通过一热敏电阻RT1接地，该热敏电阻RT1可以检测MOS管Q1的温度，将温度信号转换成对应的电信号输入至PWM控制芯片U1中与设定阀值进行比较，当温度高于设定阀值时，通过DRV引脚控制MOS管Q1断开，从而达到过温保护的目的。

变压器T1的原边线圈L1连接有第一尖峰吸收电路60，第一尖峰吸收电路60包括第九电阻R9、第十电阻R10、第五电容C5及第八二极管D8，第九电阻R9、第十电阻R10及第五电容C5的一端连接变压器T1的原边线圈L1的一端，第九电阻R9、第十电阻R10及第五电容C5的另一端连接第八二极管D8的阴极，第八二极管D8的阳极连接变压器T1的原边线圈L1的另一端。通过该第一尖峰吸收电路60可吸收变压器T1的原边线圈L1产生的尖峰电压，对变压器T1起到保护作用。

后级整流电路30包括第六二极管D6及第七二极管D7，第六二极管D6及第七二极管D7的阳极连接至变压器T1的副边线圈L2的一端，第六二极管D6及第七二极管D7的阴极连接至后级共模滤波器。通过并联的第六二极管D6及第七二极管D7对变压器T1的副边线圈L2输出的直流电压进行整流，整流后的直流电压再输入至后级共模滤波器。

后级共模滤波器包括π型滤波电路40及第二共模扼流圈41，π型滤波电路40由第七电容C7、第八电容C8及电感L4组成，π型滤波电路40输入端与后级整流电路30连接，第二共模扼流圈41的一侧与π型滤波电路40输出端连接，另一侧与直流输出端连接。π型滤波电路40对后级整流电路30输出的直流电压进行滤波处理，而第二共模扼流圈41对直流电压进行后级抗干扰处理，以进一步消除电路的音频噪音。

后级整流电路30上还连接有第二尖峰吸收电路31，第二尖峰吸收电路31包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第六电容C6，第十一电阻R11及第十二电阻R12的一端连接至第七二极管D7的阳极，第十一电阻R11及第十二电阻R12的另一端连接至第六电容C6的一端，第六电容C6的另一端与第七二极管D7的阴极连接。该第二尖峰吸收电路31可吸收副边线圈L2及后级整流电路30上产生的尖峰电压，对变压器T1及电路起到保护作用。

电压取样电路82包括依次连接的第十三电阻R13、第十四电阻R14及第十五电阻R15，第十三电阻R13连接至π型滤波电路40的输出端，第十五电阻R15接地，基准稳压源81的参考极连接至第十四电阻R14与第十五电阻R15的节点连接。通过第十三电阻R13、第十四电阻R14及第十五电阻R15进行分压，再从第十四电阻R14与第十五电阻R15之间的节点取一取样电压，该取样电压送入至基准稳压源81进行比较。

电压反馈电路还包括一基准源环路补偿电路83，该基准源环路补偿电路83包括第十七电阻R17及第九电容C9，第十七电阻R17的一端连接至第十四电阻R14和第十五电阻R15的连接节点，另一端连接第九电容C9一端，第九电容C9的另一端连接至基准稳压源81的阴极。通过第十七电阻R17及第九电容C9对基准稳压源81进行环路补偿。

本实用新型的大功率开关电源电路，利用电压反馈电路从直流输出端检测信号反馈至PWM控制芯片U1，再通过PWM控制芯片U1控制输出波形的占空比，达到调节输出电压的目的，具有功耗低，启动电流小，输出电压稳定等特点。同时，通过前级共模滤波器10及后级共模滤波器进行抗干扰滤波处理，可以消除音频噪声等。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种大功率开关电源电路，其特征在于，包括：

交流输入端，用以输入交流电压；

前级共模滤波器，与所述交流输入端连接，用以对所述交流电压进行前级抗干扰滤波处理；

第一整流滤波电路，与所述前级共模滤波器连接，用以对所述前级共模滤波器输出的交流电压进行整流滤波处理形成直流电压；

变压器，包括原边线圈、副边线圈及反馈线圈，所述变压器的原边线圈一端与所述第一整流滤波电路的输出端连接，另一端连接至一MOS管的漏极，所述变压器的反馈线圈连接至一第二整流滤波电路；

后级整流电路，与所述变压器的副边线圈连接，用以对变压器输出的直流电压进行整流处理；

后级共模滤波器，与所述后级整流电路连接，用于对所述后级整流电路输出的直流电压进行滤波及抗干扰处理并通过直流输出端输出稳定的直流电压；

电压反馈电路，包括光电耦合器、基准稳压源及连接至所述后级共模滤波器的电压取样电路，所述光电耦合器的发光元件的正极通过一供电电阻连接至所述后级共模滤波器，所述发光元件的负极与所述基准稳压源的阴极连接，所述基准稳压源的参考极连接至所述电压取样电路，所述基准稳压源的阳极接地；

PWM控制芯片，包括GND引脚、VDD引脚、COM引脚、CS引脚及DRV引脚，其中，所述GND引脚接地，所述VDD引脚通过启动电路连接至第一整流滤波电路的输出端，且该VDD引脚与所述第二整流滤波电路连接，所述COM引脚与所述光电耦合器的光敏三极管的集电极连接，所述光敏三极管的发射极接地，所述CS引脚通过取样电阻接地，所述DRV引脚与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极通过所述取样电阻接地。

2.根据权利要求1所述的大功率开关电源电路，其特征在于，所述前级共模滤波器包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一共模扼流圈、第二电容、第三电阻、第四电阻，其中，所述第一电阻的一端、第一电容一端、第一共模扼流圈第一脚与所述交流输入端的L端连接，第二电阻的一端与所述第一电阻另一端连接，第二电阻的另一端、第二电容的另一端及第一共模扼流圈与所述交流输入端的第二脚连接，所述第三电阻一端、第二电容一端与第一共模扼流圈的第三脚连接，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的另一端连接，第四电阻的另一端、第二电容的另一端与第一共模扼流圈的第四脚连接。

3.根据权利要求1所述的大功率开关电源电路，其特征在于，所述启动电路包括依次串联连接的第五电阻、第六电阻及第七电阻，所述第五电阻连接至第一整流滤波电路的输出端，第七电阻连接至所述PWM控制芯片的VDD引脚。

4.根据权利要求1所述的大功率开关电源电路，其特征在于，所述PWM控制芯片还包括OTP引脚，所述OTP引脚通过一热敏电阻接地。

5.根据权利要求1所述的大功率开关电源电路，其特征在于：所述变压器的原边线圈连接有第一尖峰吸收电路，所述第一尖峰吸收电路包括第九电阻、第十电阻、第五电容及第八二极管，所述第九电阻、第十电阻及第五电容的一端连接所述变压器的原边线圈的一端，所述第九电阻、第十电阻及第五电容的另一端连接所述第八二极管的阴极，所述第八二极管的阳极连接所述变压器的原边线圈的另一端。

6.根据权利要求1所述的大功率开关电源电路，其特征在于：所述后级整流电路包括第六二极管及第七二极管，所述第六二极管及第七二极管的阳极连接至所述变压器的副边线圈的一端，所述第六二极管及第七二极管的阴极连接至所述后级共模滤波器。

7.根据权利要求1所述的大功率开关电源电路，其特征在于：所述后级共模滤波器包括π型滤波电路及第二共模扼流圈，所述π型滤波电路输入端与所述后级整流电路连接，所述第二共模扼流圈的一侧与所述π型滤波电路输出端连接，另一侧与所述直流输出端连接。

8.根据权利要求6所述的大功率开关电源电路，其特征在于：所述后级整流电路上连接有第二尖峰吸收电路，所述第二尖峰吸收电路包括第十一电阻、第十二电阻、第六电容，所述第十一电阻及第十二电阻的一端连接至第七二极管的阳极，所述第十一电阻及第十二电阻的另一端连接至第六电容的一端，所述第六电容的另一端与所述第七二极管的阴极连接。

9.根据权利要求7所述的大功率开关电源电路，其特征在于：所述电压取样电路包括依次连接的第十三电阻、第十四电阻及第十五电阻，所述第十三电阻连接至所述π型滤波电路的输出端，第十五电阻接地，基准稳压源的参考极连接至第十四电阻与第十五电阻的节点连接。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的大功率开关电源电路，其特征在于：所述PWM控制芯片的型号为M5576。