CN204538964U - 一种宽电压范围的开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种宽电压范围的开关电源，包括开关电源DC、整流电路、分压电路、限流电路和驱动电路，整流电路的第一电流输入端与外部交流电源的火线端连接，整流电路的第二电流输入端与外部交流电源的零线端连接，整流电路的第一电流输出端分别与分压电路和驱动电路的第一电流输入端连接，整流电路的第二电流输出端分别与分压电路和驱动电路的第二电流输入端连接，整流电路的第一电流输出端与开关电源DC的一端连接，驱动电路的电流输出端与开关电源DC的另一端连接，分压电路的电流输出端与限流电路的电流输入端连接，限流电路的电流输出端与驱动电路的第三电流输入端连接。本实用新型的输入电压范围为20V～500V，输出电压为3.3V～12V，功率达10W。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，特别是涉及一种宽电压范围的开关电源。
背景技术
三相电能表的电压等级分为：Un=57.7V或100V或220V或380V等若干等级。每一种等级的电能表的电压工作范围是60%Un-120%Un。当前电能表的发展趋向于不分电压等级，即一种电源覆盖全部电压：30V-456V，然而，目前国内还没有输入电压是如此宽范围的直流隔离电源。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽电压范围的开关电源，其输入电压范围为20V～500V，输出电压为3.3V～12V，功率达10W。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种宽电压范围的开关电源，包括开关电源DC、整流电路、分压电路、限流电路和驱动电路，整流电路的第一电流输入端与外部交流电源的火线端连接，整流电路的第二电流输入端与外部交流电源的零线端连接，整流电路的第一电流输出端分别与分压电路和驱动电路的第一电流输入端连接，整流电路的第二电流输出端分别与分压电路和驱动电路的第二电流输入端连接，整流电路的第一电流输出端与开关电源DC的一端连接，驱动电路的电流输出端与开关电源DC的另一端连接，分压电路的电流输出端与限流电路的电流输入端连接，限流电路的电流输出端与驱动电路的第三电流输入端连接。
所述分压电路包括电阻R1和电阻R2，限流电路包括电阻R3，驱动电路包括N沟道增强型场效应管Q1、N沟道增强型场效应管Q2、稳压二极管D5、稳压二极管D6、稳压二极管D7、电阻R4和电阻R5。
所述电阻R1与电阻R2串联，电阻R3一端连接于电阻R1和电阻R2的公共连接点，电阻R3的另一端与N沟道增强型场效应管Q1的栅极连接，电阻R4与电阻R5串联，N沟道增强型场效应管Q1的漏极、N沟道增强型场效应管Q2的栅极和稳压二极管D5的负极均与电阻R4和电阻R5的公共连接点连接，N沟道增强型场效应管Q2的漏极与开关电源DC的另一端连接，N沟道增强型场效应管Q1的源极与稳压二极管D6的正极连接，稳压二极管D6的负极与N沟道增强型场效应管Q1的漏极连接，N沟道增强型场效应管Q2的源极与稳压二极管D7的正极连接，稳压二极管D7的负极与N沟道增强型场效应管Q2的漏极连接。
所述电阻R1、电阻R4和开关电源DC的一端均与整流电路的第一电流输出端连接，电阻R2的一端、电阻R5的一端、N沟道增强型场效应管Q1的源极、N沟道增强型场效应管Q2的源极和稳压二极管D5的正极均与整流电路的第二电流输出端连接。
所述整流电路为全波整流电路，全波整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，二极管D1的正极与二极管D2的正极连接，二极管D1的负极与二极管D3的正极连接，二极管D2的负极与二极管D4的正极连接，二极管D3的负极与二极管D4的负极连接，二极管D1与二极管D3的公共连接点与外部交流电源的火线端连接，二极管D2与二极管D4的公共连接点与外部交流电源的零线端连接，二极管D1与二极管D2的公共连接点分别与电阻R2的一端、电阻R5的一端、N沟道增强型场效应管Q1的源极、N沟道增强型场效应管Q2的源极和稳压二极管D5的正极连接，二极管D3与二极管D4的公共连接点分别与电阻R1、电阻R4和开关电源DC的一端连接。
所述整流电路为半波整流电路，半波整流电路包括二极管D8，二极管D8的正极与外部交流电源的火线端连接，二极管D8的负极分别与电阻R1、电阻R4和开关电源DC的一端连接，电阻R2的一端、电阻R5的一端、N沟道增强型场效应管Q1的源极、N沟道增强型场效应管Q2的源极和稳压二极管D5的正极均与外部交流电源的零线端连接。
所述开关电源DC为隔离开关电源。
本实用新型的有益效果是：本实用新型宽电压范围的开关电源DC的输入电压范围为20V～500V，输出电压为3.3V～12V，功率达10W。
附图说明
图1为本实用新型宽电压范围的开关电源的结构框图；
图2为本实用新型宽电压范围的开关电源采用全波整流电路时的电路图；
图3为采用全波整流电路时外部交流电源的输出电流的峰值电压不大于预设电压时开关电源DC两端的电压波形图；
图4为采用全波整流电路时外部交流电源的输出电流的峰值电压大于预设电压时开关电源DC两端的电压波形图；
图5为本实用新型宽电压范围的开关电源采用半波整流电路时的电路图；
图6为采用半波整流电路时外部交流电源的输出电流的峰值电压不大于预设电压时开关电源DC两端的电压波形图；
图7为采用半波整流电路时外部交流电源的输出电流的峰值电压大于预设电压时开关电源DC两端的电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种宽电压范围的开关电源，包括开关电源DC、整流电路、分压电路、限流电路和驱动电路，整流电路的第一电流输入端与外部交流电源的火线端连接，整流电路的第二电流输入端与外部交流电源的零线端连接，整流电路的第一电流输出端分别与分压电路和驱动电路的第一电流输入端连接，整流电路的第二电流输出端分别与分压电路和驱动电路的第二电流输入端连接，整流电路的第一电流输出端与开关电源DC的一端连接，驱动电路的电流输出端与开关电源DC的另一端连接，分压电路的电流输出端与限流电路的电流输入端连接，限流电路的电流输出端与驱动电路的第三电流输入端连接。
所述开关电源DC为隔离开关电源。
所述整流电路为半波整流电路或全波整流电路。
所述分压电路使得驱动电路在外部交流电源输入整流电路的交流电的峰值电压不大于预设电压（预设电压根据实际需要取值）时，驱动电路导通，使得外部交流电源输出的电流能够进入开关电源DC；在外部交流电源输入整流电路的交流电的峰值电压不大于预设电压时，驱动电路断开，使得外部交流电源输出的电流不能够进入开关电源DC，使得开关电源的输入电压不超过额定电压。
实施例一：
如图2所示，所述整流电路为全波整流电路，全波整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，分压电路包括电阻R1和电阻R2，限流电路包括电阻R3，驱动电路包括N沟道增强型场效应管Q1、N沟道增强型场效应管Q2、稳压二极管D5、稳压二极管D6、稳压二极管D7、电阻R4和电阻R5。
所述二极管D1的正极与二极管D2的正极连接，二极管D1的负极与二极管D3的正极连接，二极管D2的负极与二极管D4的正极连接，二极管D3的负极与二极管D4的负极连接，二极管D1与二极管D3的公共连接点与外部交流电源的火线端连接，二极管D2与二极管D4的公共连接点与外部交流电源的零线端连接，二极管D1与二极管D2的公共连接点分别与电阻R2的一端、电阻R5的一端、N沟道增强型场效应管Q1的源极、N沟道增强型场效应管Q2的源极和稳压二极管D5的正极连接，二极管D3与二极管D4的公共连接点分别与电阻R1、电阻R4和开关电源DC的一端连接。
所述电阻R1与电阻R2串联，电阻R3一端连接于电阻R1和电阻R2的公共连接点，电阻R3的另一端与N沟道增强型场效应管Q1的栅极连接，电阻R4与电阻R5串联，N沟道增强型场效应管Q1的漏极、N沟道增强型场效应管Q2的栅极和稳压二极管D5的负极均与电阻R4和电阻R5的公共连接点连接，N沟道增强型场效应管Q2的漏极与开关电源DC的另一端连接，N沟道增强型场效应管Q1的源极与稳压二极管D6的正极连接，稳压二极管D6的负极与N沟道增强型场效应管Q1的漏极连接，N沟道增强型场效应管Q2的源极与稳压二极管D7的正极连接，稳压二极管D7的负极与N沟道增强型场效应管Q2的漏极连接。
电阻R1和电阻R2的取值方式为：当外部交流电源输入整流电路的交流电的峰值电压达到预设电压（预设电压根据实际需要取值，实施例一中预设值为300V）时，驱动N沟道增强型场效应管Q1，使其饱和导通，将N沟道增强型场效应管Q2的栅极拉低到地电平，使其截至。当外部交流电源的输出电流的峰值电压不大于300V时，外部交流电源输出的电流能够进入开关电源DC，如图3所示；当外部交流电源的输出电流的峰值电压大于300V时，被N沟道增强型场效应管Q2截止，保护了开关电源DC的输入电压不超过额定电压，如图4所示。
实施例一中，开关电源DC的额定输入电压为18～265V，输出电压为5V，输出功率为10W，通过对开关电源DC进行调整即可将开关电源DC的输出电压设定为12V。当用于控制开关电源的最高输入电压为300V（峰峰值）后，此开关电源就能正常工作，因此，输入电压的范围仅取决于N沟道增强型场效应管的耐压值，由于一般三相表计最大工作电压范围是30～456V，因此将输入电压范围设定在20～500V。
所述N沟道增强型场效应管Q1和N沟道增强型场效应管Q2可以替换为P沟道增强型场效应管Q1和P沟道增强型场效应管Q2。
实施例二：
如图5所示，所述整流电路为半波整流电路，半波整流电路包括二极管D8，分压电路包括电阻R1和电阻R2，限流电路包括电阻R3，驱动电路包括N沟道增强型场效应管Q1、N沟道增强型场效应管Q2、稳压二极管D5、稳压二极管D6、稳压二极管D7、电阻R4和电阻R5。
所述二极管D8的正极与外部交流电源的火线端连接，二极管D8的负极分别与电阻R1、电阻R4和开关电源DC的一端连接，电阻R2的一端、电阻R5的一端、N沟道增强型场效应管Q1的源极、N沟道增强型场效应管Q2的源极和稳压二极管D5的正极均与外部交流电源的零线端连接。
所述电阻R1与电阻R2串联，电阻R3一端连接于电阻R1和电阻R2的公共连接点，电阻R3的另一端与N沟道增强型场效应管Q1的栅极连接，电阻R4与电阻R5串联，N沟道增强型场效应管Q1的漏极、N沟道增强型场效应管Q2的栅极和稳压二极管D5的负极均与电阻R4和电阻R5的公共连接点连接，N沟道增强型场效应管Q2的漏极与开关电源DC的另一端连接，N沟道增强型场效应管Q1的源极与稳压二极管D6的正极连接，稳压二极管D6的负极与N沟道增强型场效应管Q1的漏极连接，N沟道增强型场效应管Q2的源极与稳压二极管D7的正极连接，稳压二极管D7的负极与N沟道增强型场效应管Q2的漏极连接。
电阻R1和电阻R2的取值方式为：当外部交流电源输入整流电路的交流电的峰值电压达到预设电压（预设电压根据实际需要取值，本实施例中预设值为300V）时，驱动N沟道增强型场效应管Q1，使其饱和导通，将N沟道增强型场效应管Q2的栅极拉低到地电平，使其截至。当外部交流电源的输出电流的峰值电压不大于300V时，外部交流电源输出的电流能够进入开关电源DC，如图6所示；当外部交流电源的输出电流的峰值电压大于300V时，被N沟道增强型场效应管Q2截止，保护了开关电源DC的输入电压不超过额定电压，如图7所示。
实施例二中，开关电源DC的额定输入电压为18～265V，输出电压为5V，输出功率为10W，通过对开关电源DC进行调整即可将开关电源DC的输出电压设定为12V。当用于控制开关电源的最高输入电压为300V（峰峰值）后，此开关电源就能正常工作，因此，输入电压的范围仅取决于N沟道增强型场效应管的耐压值，由于一般三相表计最大工作电压范围是30～456V，因此将输入电压范围设定在20～500V。
所述N沟道增强型场效应管Q1和N沟道增强型场效应管Q2可以替换为P沟道增强型场效应管Q1和P沟道增强型场效应管Q2。
Claims (5)
1.一种宽电压范围的开关电源，其特征在于：包括开关电源DC、整流电路、分压电路、限流电路和驱动电路，整流电路的第一电流输入端与外部交流电源的火线端连接，整流电路的第二电流输入端与外部交流电源的零线端连接，整流电路的第一电流输出端分别与分压电路和驱动电路的第一电流输入端连接，整流电路的第二电流输出端分别与分压电路和驱动电路的第二电流输入端连接，整流电路的第一电流输出端与开关电源DC的一端连接，驱动电路的电流输出端与开关电源DC的另一端连接，分压电路的电流输出端与限流电路的电流输入端连接，限流电路的电流输出端与驱动电路的第三电流输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种宽电压范围的开关电源，其特征在于：所述分压电路包括电阻R1和电阻R2，限流电路包括电阻R3，驱动电路包括N沟道增强型场效应管Q1、N沟道增强型场效应管Q2、稳压二极管D5、稳压二极管D6、稳压二极管D7、电阻R4和电阻R5；
所述电阻R1与电阻R2串联，电阻R3一端连接于电阻R1和电阻R2的公共连接点，电阻R3的另一端与N沟道增强型场效应管Q1的栅极连接，电阻R4与电阻R5串联，N沟道增强型场效应管Q1的漏极、N沟道增强型场效应管Q2的栅极和稳压二极管D5的负极均与电阻R4和电阻R5的公共连接点连接，N沟道增强型场效应管Q2的漏极与开关电源DC的另一端连接，N沟道增强型场效应管Q1的源极与稳压二极管D6的正极连接，稳压二极管D6的负极与N沟道增强型场效应管Q1的漏极连接，N沟道增强型场效应管Q2的源极与稳压二极管D7的正极连接，稳压二极管D7的负极与N沟道增强型场效应管Q2的漏极连接；
所述电阻R1、电阻R4和开关电源DC的一端均与整流电路的第一电流输出端连接，电阻R2的一端、电阻R5的一端、N沟道增强型场效应管Q1的源极、N沟道增强型场效应管Q2的源极和稳压二极管D5的正极均与整流电路的第二电流输出端连接。
3.根据权利要求2所述的一种宽电压范围的开关电源，其特征在于：所述整流电路为全波整流电路，全波整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，二极管D1的正极与二极管D2的正极连接，二极管D1的负极与二极管D3的正极连接，二极管D2的负极与二极管D4的正极连接，二极管D3的负极与二极管D4的负极连接，二极管D1与二极管D3的公共连接点与外部交流电源的火线端连接，二极管D2与二极管D4的公共连接点与外部交流电源的零线端连接，二极管D1与二极管D2的公共连接点分别与电阻R2的一端、电阻R5的一端、N沟道增强型场效应管Q1的源极、N沟道增强型场效应管Q2的源极和稳压二极管D5的正极连接，二极管D3与二极管D4的公共连接点分别与电阻R1、电阻R4和开关电源DC的一端连接。
4.根据权利要求2所述的一种宽电压范围的开关电源，其特征在于：所述整流电路为半波整流电路，半波整流电路包括二极管D8，二极管D8的正极与外部交流电源的火线端连接，二极管D8的负极分别与电阻R1、电阻R4和开关电源DC的一端连接，电阻R2的一端、电阻R5的一端、N沟道增强型场效应管Q1的源极、N沟道增强型场效应管Q2的源极和稳压二极管D5的正极均与外部交流电源的零线端连接。
5.根据权利要求1所述的一种宽电压范围的开关电源，其特征在于：所述开关电源DC为隔离开关电源。
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| CN201520286638.6U CN204538964U (zh) | 2015-05-06 | 2015-05-06 | 一种宽电压范围的开关电源 |
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