CN206041807U - 一种可控式高效率非隔离升压电源模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可控式高效率非隔离升压电源模块，包括光耦U1、输入正端串联一只P沟道的开关管Q1、开关管Q2、控制芯片IC1、储能电感L1，所述光耦U1的三极管的发射极与开关管Q1的栅极相连接，开关管Q1的漏极和光耦U1的三极管的集电极、电源输入端+Vin相连接，控制芯片有驱动波形输出时开关管Q2导通，电源电压Vin全部加到升压电感L1上，电感电流iL1线形增长，二极管D2截止，负载由电容C5供电维持输出电压，如此形成闭环回路实现稳定输出DC40V，本实用新型具有电路简单、元器件较少、成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源模块技术领域，更具体地说是一种可控式高效率非隔离升压电源模块。
背景技术
随着电子产品市场的广泛应用和发展，其电源系统需用的DC/DC电源模块越来越多，对其性能要求越来越高，除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越小。这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越高。因此如何开发设计更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC电源模块成为近几十年电力电子技术工程师追求的目标。
实用新型内容
本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种可控式高效率非隔离升压电源模块。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：
一种可控式高效率非隔离升压电源模块，包括光耦U1、输入正端串联一只P沟道的开关管Q1、开关管Q2、控制芯片IC1、储能电感L1，其特征在于：所述光耦U1的三极管的发射极与开关管Q1的栅极相连接，开关管Q1的漏极和光耦U1的三极管的集电极、电源输入端+Vin相连接，电源输入端+Vin经电阻R1与光耦U1的发光二极管的负极相连接，光耦U1的发光二极管的正极与输入端INH相连接，开关管Q1的源极经储能电感L1、二极管D2与输出端+Vo相连接，电源输入端+Vin经电阻R2、R3与公共端相连接，电阻R2、R3之间的线路与开关管Q1的栅极相连接，二极管D1与电阻R2并联，控制芯片IC1的OUT引脚与开关管Q2的栅极相连接，储能电感L1、二极管D2之间的线路与开关管Q2的漏极相连接，开关管Q2的源极经电阻R8、电容C3与控制芯片IC1的GND引脚相连接，控制芯片IC1的FB引脚与Vin引脚之间连接电容C7，电容C7与电阻R11、电容C6串联的电路并联。
优选的，所述输出端+Vo与公共端之间连接电容C5。
优选的，所述控制芯片IC1的FB引脚与电阻R9、R10之间的线路相连接，电阻R9、R10串联后连接于输出端+Vo和公共端之间。
优选的，所述控制芯片IC1为LM5022型控制芯片。
本实用新型的工作原理是：
由于电源模块输入端与输出端不隔离，通过储能电感L1、控制芯片IC1、开关管Q2和二极管D2外围元器件实现输入与输出能量的传递，所以传统控制开关管Q2不工作不能实现输出的可控功能，只有将输入端关断才能实现控制输出有无功能，特此在输入正端串联一只P沟道的开关管Q1，当输入端INH悬空时，通过分压电阻R2和R3分的压给P沟道开关管Q1的栅极一个电压，开关管Q1导通实现输入与输出能量传递，有输出电压；当输入端INH与GND短接时，光耦内部发光二极管导通，即另一段三极管也导通将分压电阻R2短接，P沟道的开关管Q1栅极端电压为输入电压，P沟道的开关管Q1不导通，即输入正端断开，输入与输出无法能量传递，即电源模块无输出，所以实现了电源模块输出电压的可控。
电源模块采用LM5022型控制芯片作为控制芯片，控制开关管Q2开关，当开关管Q2导通时，电源电压Vin全部加到升压电感L1上，电感电流iL1线形增长，二极管D2截止，负载由电容C5供电。当开关管Q2关断，iL1通过二极管D2向输出侧流动。电源功率和电感iL1的储能向负载和电容C5转移，给电容C5充电。此时加在L1上的电压为Vin-Vo，因为Vin＜Vo，故iL1线性减小。
LM5022型控制芯片的FB引脚基准为1.25V，即R10（1K）电阻两端电压为1.25V，分压R11（31K）是R10（1K）电阻的31倍，所以实现将输入电压（DC6V-DC16V）升压到输出电压DC40V；当R10两端电压高于1.25V时，控制芯片无驱动波形开关管Q2不导通，输入电压和储能电感L1能量通过二极管D2将释放能量给电容C5和负载，实现将输出电压升高即Vin＜Vo；当储能电感L1的能量释放结束，R10两端电压低于1.25V时，控制芯片有驱动波形开关管Q2导通，电源电压Vin全部加到升压电感L1上，电感电流iL1线形增长，二极管D2截止，负载由电容C5供电维持输出电压，如此形成闭环回路实现稳定输出DC40V。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、电源模块体积为50.8×25.4×12.7，单位：毫米，满足小型化、模块化趋势；
2、电源模块效率高，可以高达97%以上，平面散热方式，自然散热效果更好，无需外加散热措施即可使用；
3、电路简单、元器件较少、成本低、可标准化、系列化产品设计。
附图说明
图1为本实用新型一种可控式高效率非隔离升压电源模块结构示意图。
具体实施方式
参见图1，一种可控式高效率非隔离升压电源模块，包括光耦U1、输入正端串联一只P沟道的开关管Q1、开关管Q2、控制芯片IC1、储能电感L1，其特征在于：所述光耦U1的三极管的发射极与开关管Q1的栅极相连接，开关管Q1的漏极和光耦U1的三极管的集电极、电源输入端+Vin相连接，电源输入端+Vin经电阻R1与光耦U1的发光二极管的负极相连接，光耦U1的发光二极管的正极与输入端INH相连接，开关管Q1的源极经储能电感L1、二极管D2与输出端+Vo相连接，电源输入端+Vin经电阻R2、R3与公共端相连接，电阻R2、R3之间的线路与开关管Q1的栅极相连接，二极管D1与电阻R2并联，控制芯片IC1的OUT引脚与开关管Q2的栅极相连接，储能电感L1、二极管D2之间的线路与开关管Q2的漏极相连接，开关管Q2的源极经电阻R8、电容C3与控制芯片IC1的GND引脚相连接，控制芯片IC1的FB引脚与Vin引脚之间连接电容C7，电容C7与电阻R11、电容C6串联的电路并联。
所述输出端+Vo与公共端之间连接电容C5。
所述控制芯片IC1的FB引脚与电阻R9、R10之间的线路相连接，电阻R9、R10串联后连接于输出端+Vo和公共端之间。
所述控制芯片IC1为LM5022型控制芯片。
本实用新型提供的一种可控式高效率非隔离升压电源模块通过如下的方式工作：
当输入端INH悬空时，通过分压电阻R2和R3分的压给P沟道开关管Q1的栅极一个电压，开关管Q1导通实现输入与输出能量传递，有输出电压；当输入端INH与GND短接时，光耦内部发光二极管导通，即另一段三极管也导通将分压电阻R2短接，P沟道的开关管Q1栅极端电压为输入电压，P沟道的开关管Q1不导通，即输入正端断开，输入与输出无法能量传递，即电源模块无输出，所以实现了电源模块输出电压的可控。
电源模块采用LM5022型控制芯片作为控制芯片，控制开关管Q2开关，当开关管Q2导通时，电源电压Vin全部加到升压电感L1上，电感电流iL1线形增长，二极管D2截止，负载由电容C5供电。当开关管Q2关断，iL1通过二极管D2向输出侧流动。电源功率和电感iL1的储能向负载和电容C5转移，给电容C5充电。此时加在L1上的电压为Vin-Vo，因为Vin＜Vo，故iL1线性减小。
LM5022型控制芯片的FB引脚基准为1.25V，即R10（1K）电阻两端电压为1.25V，分压R11（31K）是R10（1K）电阻的31倍，所以实现将输入电压（DC6V-DC16V）升压到输出电压DC40V；当R10两端电压高于1.25V时，控制芯片无驱动波形开关管Q2不导通，输入电压和储能电感L1能量通过二极管D2将释放能量给电容C5和负载，实现将输出电压升高即Vin＜Vo；当储能电感L1的能量释放结束，R10两端电压低于1.25V时，控制芯片有驱动波形开关管Q2导通，电源电压Vin全部加到升压电感L1上，电感电流iL1线形增长，二极管D2截止，负载由电容C5供电维持输出电压，如此形成闭环回路实现稳定输出DC40V。
本实用新型技术方案在上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种可控式高效率非隔离升压电源模块，包括光耦U1、输入正端串联一只P沟道的开关管Q1、开关管Q2、控制芯片IC1、储能电感L1，其特征在于：所述光耦U1的三极管的发射极与开关管Q1的栅极相连接，开关管Q1的漏极和光耦U1的三极管的集电极、电源输入端+Vin相连接，电源输入端+Vin经电阻R1与光耦U1的发光二极管的负极相连接，光耦U1的发光二极管的正极与输入端INH相连接，开关管Q1的源极经储能电感L1、二极管D2与输出端+Vo相连接，电源输入端+Vin经电阻R2、R3与公共端相连接，电阻R2、R3之间的线路与开关管Q1的栅极相连接，二极管D1与电阻R2并联，控制芯片IC1的OUT引脚与开关管Q2的栅极相连接，储能电感L1、二极管D2之间的线路与开关管Q2的漏极相连接，开关管Q2的源极经电阻R8、电容C3与控制芯片IC1的GND引脚相连接，控制芯片IC1的FB引脚与Vin引脚之间连接电容C7，电容C7与电阻R11、电容C6串联的电路并联。
2.根据权利要求1所述的一种可控式高效率非隔离升压电源模块，其特征在于：所述输出端+Vo与公共端之间连接电容C5。
3.根据权利要求1所述的一种可控式高效率非隔离升压电源模块，其特征在于：所述控制芯片IC1的FB引脚与电阻R9、R10之间的线路相连接，电阻R9、R10串联后连接于输出端+Vo和公共端之间。
4.根据权利要求1所述的一种可控式高效率非隔离升压电源模块，其特征在于：所述控制芯片IC1为LM5022型控制芯片。
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| CN201621081437.3U CN206041807U (zh) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | 一种可控式高效率非隔离升压电源模块 |
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| CN201621081437.3U CN206041807U (zh) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | 一种可控式高效率非隔离升压电源模块 |
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| CN201621081437.3U Active CN206041807U (zh) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | 一种可控式高效率非隔离升压电源模块 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106230259A (zh) * | 2016-09-26 | 2016-12-14 | 航天长峰朝阳电源有限公司 | 一种可控式高效率非隔离升压电源模块 |
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