CN206353760U - 一种关断抽取互感耦合式供电系统 - Google Patents

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刘磊
王成斌
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Abstract

本实用新型公开了一种关断抽取互感耦合式供电系统,通过关断切换模块将整机反激式电路输出电压关断,同步切换由电路输出更高效率直流转换模块的电压输出,从而使整机效率大大提高;将反激式电路关断,反激式电路变压器所提供控制的第一供电端和第二供电端的电压关断,将转换由整机第一变压模块初级辅助绕组耦合输出从而对第一供电端和第二供电端供电,大大降低了MOS的损耗和提高了VCC供电稳定性,大大降低了成本,将现有的PC电源电路效率继续向上提高,具有很强的市场推广前景。

Description

一种关断抽取互感耦合式供电系统
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域,尤其涉及的是一种关断抽取互感耦合式供电系统。
背景技术
随着电子技术的发展,越来越多的高效率电路实现,如DC转DC电路,大大提高电源产品的效率。现有的电脑IT产品PC电源,利用独立的反激扑拓电路输出5VSB电压,5VSB正常工作,电脑开机正常启动。5VSB,为电脑电源的辅助电源,它提供给电脑待机器件电源的,主要提供给机箱开关,网卡等等需要唤醒电脑开机所需功能的部分供电。它与主+5V电源是有区别的,首先,电源通电后,就一直有+5VSB电源输出了,而主+5V电源必须在电脑开机或被唤醒状态下,才有输出。其次,由于唤醒器件耗电小,+5VSB最大提供的电流相比主+5V就小很多。再次,系统关机后,主+5V电源被关掉,而+5VSB依然存在。
5VSB电压的作用如下:可供外接USB使用(包括:手机充电,打印机等),还可利用反激式电路变压器初级辅助绕组输出各高压IC的VCC供电和主MOS管驱动基准电压。电路次级利用整流输出各低压IC的VCC供电,等低压辅助基准电压。电路缺点:随着国际越来越重视电源的待机和EUP节能指令,此反激扑拓效率最高75%左右,效率低。2.5VSB反激式电路变压器控制的初,次级的IC的VCC供电和MOS管驱动基准电压,因5VSB输出使用无法控制消费者使用功率大小,反激式电路整机占空比无法随着整机电路负载增加而加强,很难达到整机IC的VCC供电和MOS管驱动基准电压的最佳效果,导致MOS管损耗加大,驱动达不到最佳状态。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题在于,提供一种关断抽取互感耦合式供电系统,旨在解决现有供电系统效率低,损耗高,供电稳定性差的问题。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下:
一种关断抽取互感耦合式供电系统,包括第一供电模块、第二供电模块和关断切换模块,所述第一供电模块和第二供电模块包括共同供电的供电端和单独供电的供电端;所述关断切换模块用于根据电源信号控制所述第一供电模块的单独供电的供电端给所述第二供电模块的单独供电的供电端提供电能,以及关断所述第二供电模块给所述共同供电的供电端供电。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述关断切换模块包括检测单元、控制单元和关断切换单元;所述检测单元检测电源控制信号,所述控制单元根据所述检测单元的输出控制所述关断切换单元,以控制所述关断切换模块对供电端进行选择输出。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述第一供电模块包括:
用于对脉宽调制信号变压转换为不同输出信号的第一变压模块;
用于对第一变压模块的输出信号进行整流给第一供电端和第二供电端供电的第一整流模块;
用于对第一变压模块的输出信号进行同步整流的同步整流模块;
用于对同步整流后的输出信号进行谐振滤波给第三供电端供电的第一谐振滤波模块;
用于对谐振滤波后的输出信号进行直流转换给第四供电端供电的直流转换模块;
所述第二供电模块包括:
用于对功率因素校正信号变压转换为不同输出信号的第二变压模块;
用于对第二变压模块的输出信号进行整流给第一供电端和第二供电端供电的第二整流模块;
用于对第二变压模块的输出信号进行电压比较的电压比较模块;
用于对电压比较之后的输出信号进行谐振滤波给第五供电端供电的第二谐振滤波模块;以及,
用于当电源工作时关断第二变压模块给第一供电端和第二供电端供电的关断切换模块;
所述第一变压模块连接第一整流模块;所述第一变压模块、同步整流模块、第一谐振滤波模块和直流转换模块依次连接;所述第二变压模块连接第二整流模块;所述第二变压模块、电压比较模块和第二谐振滤波模块依次连接;所述第二谐振滤波模块还通过关断切换模块分别连接第一谐振滤波模块和直流转换模块。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述第一变压模块包括第一变压器,所述第一变压器包括第一初级绕组、第二初级绕组、第三初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组和第三次级绕组;所述第一初级绕组的第一端和第二端连接脉宽调制信号;所述第二初级绕组的第一端连接第一整流模块,第二端接地;所述第二初级绕组的第二端复用为所述第三初级绕组的第一端,所述第三初级绕组的第二端连接第一整流模块;
所述第一次级绕组的第一端连接同步整流模块,第二端也连接同步整流模块;所述第一次级绕组的第一端复用为第二次级绕组的第二端,所述第二次级绕组的第一端连接同步整流模块;所述第一次级绕组的第二端复用为第三次级绕组的第一端,所述第三次级绕组的第二端连接同步整流模块。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述第一整流模块包括:第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一电容;所述第一二极管的阳极连接第二初级绕组的第一端,所述第一二极管的阴极连接第三二极管的阳极;所述第二二极管的阳极连接第三初级绕组的第二端,所述第二二极管的阴极连接第四二极管的阳极;所述第三二极管的阴极连接第一供电端,所述第四二极管的阴极连接第二供电端;所述第一二极管的阴极还通过第一电容接地,所述第二二极管的阴极还通过第一电容接地。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述同步整流模块包括:第一场效应管和第二场效应管;所述第一场效应管的源极连接所述第一次级绕组的第二端,栅极连接第三次级绕组的第二端,漏极连接第一谐振滤波模块;所述第二场效应管的源极连接所述第一次级绕组的第一端,栅极连接第二次级绕组的第一端,漏极连接第一谐振滤波模块;所述第一场效应管的漏极还连接第二场效应管的漏极。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述第一谐振滤波模块包括:第一电感、第二电容和第一电阻;所述第一电感的一端连接同步整流模块,所述第一电感的另一端连接第三供电端,所述第一电感的另一端还依次通过第二电容和第一电阻连接第三供电端。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述第二变压模块包括:第二变压器,所述第二变压器包括初级绕组、初级辅助绕组和次级绕组;所述初级绕组的第一端连接功率因素校正信号,第二端连接脉宽调制信号;所述初级辅助绕组的第一端和第二端均连接第二整流模块;所述次级绕组的第一端连接电压比较模块,第二端连接第二谐振滤波模块。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述电压比较模块包括:第五二极管,所述第五二极管的阳极连接次级绕组的第一端,阴极连接第二谐振滤波模块。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述第二整流模块包括:第六二极管、第七二极管、第八二极管和第三电容;所述第六二极管的阳极连接初级辅助绕组的第一端,所述第六二极管的阴极分别连接第七二极管的阳极和第八二极管的阳极,所述第六二极管的阴极还通过第三电容连接初级辅助绕组的第二端;所述第七二极管的阴极连接第一供电端,所述第八二极管的阴极连接第二供电端。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述第二谐振滤波模块包括:第二电感、第四电容和第二电阻;所述第二电感的一端连接电压比较模块,另一端连接第五供电端;所述第四电容的一端连接第二变压器次级绕组的第二端,另一端连接第五供电端;所述第二电阻的一端连接第二变压器次级绕组的第二端,另一端连接第五供电端。
所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其中,所述关断切换模块包括:第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第三电阻;所述第三场效应管的漏极通过第三电阻连接第五供电端,所述第三场效应管的漏极还连接第四场效应管的栅极;所述第三场效应管的栅极连接电源开通信号,所述第三场效应管的源极接地;所述第四场效应管的源极接地,所述第四场效应管的漏极分别连接第五场效应管的栅极和第三供电端;所述第五场效应管的源极连接第四供电端,所述第五场效应管的漏极连接第五供电端。
有益效果:
本实用新型的关断抽取互感耦合式供电系统,改进了现有反激式电源电路,当PC电源开机运行时,通过本实用新型的关断切换模块将整机反激式电路输出电压关断,同步切换由电路输出更高效率直流转换模块的电压输出,从而使整机效率大大提高,可提高整机效率0.5到1%左右。将反激式电路关断,反激式电路变压器所提供控制的第一供电端和第二供电端的电压关断,将转换由整机第一变压模块初级辅助绕组耦合输出从而对第一供电端和第二供电端供电,大大降低了MOS的损耗和提高了VCC供电稳定性,降低了成本,具有很强的市场推广前景。
附图说明
图1为本实用新型提供的关断抽取互感耦合式供电系统的电路示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种关断抽取互感耦合式供电系统,为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举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以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
请参阅图1,图1为本实用新型提供的关断抽取互感耦合式供电系统的示意图。本实用新型所述的关断抽取互感耦合式供电系统,包括第一供电模块、第二供电模块和关断切换模块,所述第一供电模块和第二供电模块包括共同供电的供电端和单独供电的供电端;所述关断切换模块用于根据电源信号控制所述第一供电模块的单独供电的供电端给所述第二供电模块的单独供电的供电端提供电能,以及关断所述第二供电模块给所述共同供电的供电端供电。
具体来说,所述第一供电模块包括第一变压模块110、同步整流模块130、第一谐振滤波模块140及直流转换模块150。所述第二供电模块包括:第二变压模块160、第二整流模块170、电压比较模块180和第二谐振滤波模块190。所述第一供电模块和第二供电模块共同供电的供电端包括第一供电端VCC1和第二供电端VCC2。所述第一供电模块的单独供电端包括第三供电端VOUT和第四供电端5VOUT;所述第二供电模块的单独供电端包括第五供电端5VSB。当电源开启时,会给一个电源信号到关断切换模块200,然后关断切换模块200会让第一供电模块的不仅给第四供电端供电,还将第四供电端的输出电压直接给第五供电端供电;同时,这会导致第二供电模块停止给第一供电端VCC1和第二供电端VCC2供电,由于关断切换模块切换关断第二供电模块,同步切换由第一供电模块的电压输出,从而使整机效率大大提高。其中,电源信号实际为电源PG信号。
请继续参阅图1,图1为本实用新型提供的关断抽取互感耦合式供电系统的示意图。
所述关断抽取互感耦合式供电系统,包括:
用于对脉宽调制信号(PWM信号,Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)变压转换为不同输出信号的第一变压模块110;用于对第一变压模块110的输出信号进行整流给第一供电端VCC1和第二供电端VCC2供电的第一整流模块120;用于对第一变压模块110的输出信号进行同步整流的同步整流模块130;用于对同步整流后的输出信号进行谐振滤波给第三供电端VOUT供电的第一谐振滤波模块140;用于对谐振滤波后的输出信号进行直流转换给第四供电端5VOUT供电的直流转换模块150;用于对功率因素校正信号(PFC信号,在PC电脑中一般为380V)变压转换为不同输出信号的第二变压模块160;用于对第二变压模块160的输出信号进行整流给第一供电端VCC1和第二供电端VCC2供电的第二整流模块170;用于对第二变压模块160的输出信号进行电压比较的电压比较模块180;用于对电压比较之后的输出信号进行谐振滤波给第五供电端5VSB供电的第二谐振滤波模块190;用于当电源工作时关断第二变压模块160给第一供电端VCC1和第二供电端VCC2供电并切换直流转换模块150给第五供电端5VSB供电的关断切换模块200;
所述第一变压模块110连接第一整流模块120,也就是第一变压模块110通过第一整流模块120分别连接第一供电端VCC1和第二供电端VCC2;所述第一变压模块110、同步整流模块130、第一谐振滤波模块140和直流转换模块150依次连接,其中第一谐振滤波模块140分别连接第三供电端VOUT和直流转换模块150;所述直流转换模块150连接第四供电端5VOUT。所述第二变压模块160连接第二整流模块170,也就是说,所述第二变压模块160通过第二整流模块170分别连接第一供电端VCC1和第二供电端VCC2;所述第二变压模块160、电压比较模块180和第二谐振滤波模块190依次连接;所述第二谐振滤波模块190还通过关断切换模块200分别连接第一谐振滤波模块140和直流转换模块150。其中,所述第五供电端5VSB分别连接第二谐振滤波模块190和关断切换模块200。
具体来说,现有技术中,电脑电源一般是采用第二整流模块170、第二变压模块160及和第二谐振滤波模块190组成的反激式电路来进行供电。第一供电端VCC1主要用于给PC产品的主IC和其他模块IC供电,而第二供电端VCC2主要是给MOS管提供驱动辅助电压。该反激式电路通过第二整流模块170整流,效率最高只有75%左右。而且VCC1和VCC2供电是随着USB电路(也就是第五供电端5VSB)控制,不会随着整机主输出电路同步控制,VCC1和VCC2供电很难达到电路供电的最佳效果。本实用新型在此基础上增加了第一变压模块110、第一整流模块120、同步整流模块130、第一谐振滤波模块140、直流转换模块150及关断切换模块200等,当PC电源开机时,关断切换模块200将整机反激式电路输出5VSB电压关断,也就是将第二变压模块160给第一供电端VCC1和第二供电端VCC2供电关断,同时切换直流转换模块150直接给第五供电端5VSB供电。关于直流转换模块150,也就是DC转DC乃现有技术,此处不做过多描述,现有DC/DC的效率可达95%以上。其中,直流转换模块150输出的是5V电压,这样由电路输出更高效率5V电压转换成第五供电端5VSB的电压输出,因5V电压效率比5VSB电压效率更高,从而使整机效率大大提高,可提高整机效率0.5到1%左右。同时,由第一变压模块110的辅助绕组给第一供电端VCC1和第二供电端VCC2供电,因辅助绕组可通过圈数调节电压,电压随着整机的占空比大小变化,可以大大提高和提供最佳的辅助VCC1和VCC2,MOS驱动辅助电压VCC2可调节到MOS驱动的最佳效果,电压随着整机同步控制,从而大大降低了MOS的损耗和提高了VCC供电稳定性。
优选地,请继续参阅图1,所述第一变压模块110包括第一变压器T1,所述第一变压器T1包括第一初级绕组N1、第二初级绕组N6、第三初级绕组N5、第一次级绕组N2、第二次级绕组N3和第三次级绕组N4;所述第一初级绕组N1的第一端和第二端连接脉宽调制信号(也就是PWM信号,在PC开机之后便有);所述第二初级绕组N6的第一端连接第一整流模块120(如图1,也就是具体连接第一二极管D1的阳极),第二端接地;所述第二初级绕组N6的第二端复用为所述第三初级绕组N5的第一端,所述第三初级绕组N5的第二端连接第一整流模块120(具体连接第二二极管D2的阳极);
所述第一次级绕组N2的第一端连接同步整流模块130(具体连接第二场效应管PM2的源极),第二端也连接同步整流模块130(具体连接第一场效应管PM1的源极);所述第一次级绕组N2的第一端复用为第二次级绕组N3的第二端,所述第二次级绕组N3的第一端连接同步整流模块130(具体连接第二场效应管PM2的栅极);所述第一次级绕组N2的第二端复用为第三次级绕组N4的第一端,所述第三次级绕组N4的第二端连接同步整流模块130(具体连接第一场效应管PM1的栅极)。
进一步地,请继续参阅图1,所述第一整流模块120包括:第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第一电容C2;所述第一二极管D1的阳极连接第二初级绕组N6的第一端,所述第一二极管D1的阴极连接第三二极管D3的阳极;所述第二二极管D2的阳极连接第三初级绕组N5的第二端,所述第二二极管D2的阴极连接第四二极管D4的阳极;所述第三二极管D3的阴极连接第一供电端VCC1,所述第四二极管D4的阴极连接第二供电端VCC2;所述第一二极管D1的阴极还通过第一电容C2接地,所述第二二极管D2的阴极还通过第一电容C2接地。
本实用新型通过在第一变压器T1的输入侧设置两个辅助绕组N5和N6来对第一供电端VCC1和第二供电端VCC2供电,当PC电源产品开机时,关断切换模块关断第二变压模块的供电,T1变压器通过耦合辅助绕组N5.N6整流输出提供产品的主IC和其他模块IC供电VCC1及MOS驱动辅助电压VCC2,因辅助绕组可通过圈数调节电压,电压随着整机的占空比大小变化,可以大大提高和提供最佳的辅助VCC1和VCC2,MOS驱动辅助电压VCC2可调节到MOS驱动的最佳效果,电压随着整机同步控制,从而大大降低了MOS的损耗和VCC供电稳定性。现有技术中均是采用IC来实现供电,效率低,成本高。本实用新型采用第一变压器的辅助绕组来供电,效率高,成本非常便宜,且现有技术中还未有采用本实用新型这样的方式来供电,此处也是本实用新型的创新点所在之一。
优选地,所述同步整流模块130包括:第一场效应管PM1和第二场效应管PM2;所述第一场效应管PM1的源极连接所述第一次级绕组N2的第二端,栅极连接第三次级绕组N4的第二端,漏极连接第一谐振滤波模块140;所述第二场效应管PM2的源极连接所述第一次级绕组N2的第一端,栅极连接第二次级绕组N3的第一端,漏极连接第一谐振滤波模块140;所述第一场效应管PM1的漏极还连接第二场效应管PM2的漏极。
本实用新型采用2个MOS管来实现同步整流,通过第一变压器T1连接两个MOS管来同步整流,通过辅助绕组N3.N4分别驱动PM1和PM2,此变压器设计辅助绕组可以快速的导通同步整流PM1和PM2,可以降低同步整流MOS在死区时间内二极管的导通时间,从而大大的提高了整机输出效率。而现有技术中一般通过IC来进行同步整流,成本高,效率低,且死区时间长。在实际应用时,所述第一场效应管PM1和第二场效应管PM2可为NMOS管或PMOS管,根据其工作原理,还可采用其他功率管代替,譬如三极管等。
优选地,所述第一谐振滤波模块140包括:第一电感L1、第二电容C和第一电阻R;所述第一电感L1的一端连接同步整流模块130,所述第一电感L1的另一端连接第三供电端VOUT(在实际应用时,第三供电端输出的是12V直流电压),所述第一电感L1的另一端还依次通过第二电容C和第一电阻R连接第三供电端VOUT。
请继续参阅图1,优选地,所述第二变压模块160包括:第二变压器T2,所述第二变压器T2包括初级绕组、初级辅助绕组和次级绕组;所述初级绕组的第一端连接功率因素校正信号(图1所示的AK信号,实际为380V),第二端连接脉宽调制信号(PWM信号);所述初级辅助绕组的第一端和第二端均连接第二整流模块170;所述次级绕组的第一端连接电压比较模块180,第二端连接第二谐振滤波模块190。
优选地,所述电压比较模块180包括:第五二极管D5,所述第五二极管D5的阳极连接次级绕组的第一端,阴极连接第二谐振滤波模块190。
优选地,所述第二整流模块170包括:第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8和第三电容C3;所述第六二极管D6的阳极连接初级辅助绕组的第一端,所述第六二极管D6的阴极分别连接第七二极管D7的阳极和第八二极管D8的阳极,所述第六二极管D6的阴极还通过第三电容C3连接初级辅助绕组的第二端;所述第七二极管D7的阴极连接第一供电端VCC1,所述第八二极管D8的阴极连接第二供电端VCC2。
具体来说,这部分是现有的反激式电路,通过第二变压器T2对功率因素校正信号和PWM信号进行反激,通过整流模块整流之后对第一供电端VCC1和第二供电端VCC2供电。
优选地,所述第二谐振滤波模190块包括:第二电感L2、第四电容C1和第二电阻R1;所述第二电感L2的一端连接电压比较模块180(也就是第五二极管D5的阴极),另一端连接第五供电端5VSB;所述第四电容C1的一端连接第二变压器T2次级绕组的第二端,另一端连接第五供电端5VSB;所述第二电阻R1的一端连接第二变压器T2次级绕组的第二端,另一端连接第五供电端5VSB。
优选地,所述关断切换模块200包括:第三场效应管PM3、第四场效应管PM4、第五场效应管PM5和第三电阻R2;所述第三场效应管PM3的漏极通过第三电阻R3连接第五供电端5VSB,所述第三场效应管PM3的漏极还连接第四场效应管PM4的栅极;所述第三场效应管PM3的栅极连接电源开通信号(PGGOOD),所述第三场效应管PM3的源极接地;所述第四场效应管PM4的源极接地,所述第四场效应管PM4的漏极分别连接第五场效应管PM5的栅极和第三供电端VOUT;所述第五场效应管PM5的源极连接第四供电端5VOUT,所述第五场效应管PM5的漏极连接第五供电端5VSB。
具体来说,电源开通信号PGGOOD为PG(POWER GOOD)信号。从电源开通那一瞬间起,到电源输出稳定电压需要一定的时间,+5V的爬升时间通常为2ms~20ms。当电源开通后,电源首先会自行检查输出电压是否正常,如果正常,即向CPU发出一个POWER GOOD信号,意即“我准备好了,您可以开始工作了”。为了保证相互间的衔接,CPU厂商推出CPU时,就PG信号作出了规定,要求电源发出PG信号的时间是在开机后的100~500ms时间内,如果CPU在这个范围内得不到PG信号,就意味着开机失败。
也就是说,当PC电源产品开机时,产品输出启动,产品输出一个高电位(5V)PGGOOD信号给第三场效应管PM3,从而控制PM3快速导通,进而导致PM4管因PM3导通控制PM4管G极为低电位截止,PM5管因PM4管截止,而第三电压端VOUT输出电压给PM5管G极驱动导通,这样,直流转换模块150转换出的5V电压导通到第五电压端提供USB电压。在实际应用时,设计5V输出电压高于第五电压端的USB电压(譬如直流转换模块150得到的电压为5.1V,而T2的USB电路得到的电压为5.0V),这样会导致第五二极管D5的单向导电负极电压高,导致D5截止,从而关断整个USB电路(也就是变压器T2给第五电压端供电的电路),USB电路关断导致T2辅助绕组无输出,T2提供的第一供电端VCC1和第二供电端VCC2的电压截止。由于直流转换模块150的DC-DC效率可达95%左右,利用电路关断耦合输出第五电压端的USB电压(注:T2电路提供的USB效率55%左右),从而提高了整机输出效率。
当电源没有开通时,这是PGGOOD是低电平信号,那么原理如上,但结果相反,没有产生关断和切换,第五二极管D5导通,由第二变压器T2的USB电路给第五电压端供电。这是在PC没有开机时也能给USB进行充电。此乃现有PC的常见功能。此时,第二变压器T2的辅助绕组提供VCC1和VCC2的供电。第七二极管D7的阳极和第八二极管D8的阳极均连接USBVCC端进行供电。
同时,由于当关断切换模块200关断T2的输出USB电路,第一变压器T1通过耦合辅助绕组N5和N6整流输出提供产品的主IC和其他模块IC供电VCC1及MOS驱动辅助电压VCC2,因辅助绕组可通过圈数调节电压,电压随着整机的占空比大小变化,可以大大提高和提供最佳的辅助VCC1和VCC2电压,MOS驱动辅助电压VCC2可调节到MOS驱动的最佳效果,电压随着整机同步控制,从而大大降低了MOS的损耗,也提高了VCC供电稳定性。
优选地,第一变压器T1为正激扑拓主变压器,第一变压器通过变压器耦合辅助绕组N3和N4作同步整流MOS管PM1和PM2驱动,通过辅助绕组N3和N4分别驱动PM1和PM2,此变压器设计辅助绕组可以快速的导通同步整流PM1和PM2,可以降低同步整流MOS在死区时间内二极管的导通时间,从而大大的提高了整机输出效率。
在实际应用时,所述第三场效应管PM3、第四场效应管PM4和第五场效应管PM5,可为NMOS管或PMOS管,根据本实用新型电路的工作原理,还可以采用其它功率管或等效电路代替,譬如三极管。
优选地,所述的关断抽取互感耦合式供电系统,所述关断切换模块包括检测单元、控制单元和关断切换单元;所述检测单元检测电源控制信号,所述控制单元根据所述检测单元的输出控制所述关断切换单元,以控制所述输出模块对供电端进行选择输出。具体来说,所述检测单元对应上述的第三场效应管PM3,控制单元对应第四场效应管PM4,而关断切换单元对应第五场效应管PM5。其中,电源控制信号也就是指PG信号,在电源开启时,会给一个高电平的PG信号到检测单元,也就是第三场效应管PM3;而电源关闭时,则给的是低电平信号。优选地,上述三个场效应管是关断切换模块的应用实施例,本领域普通技术人员根据关断切换模块的三个单元的功能和上述应用实施例,可进行各种电路变换,这些均在本实用新型的保护范围之内。
综上所述,本实用新型提供的关断抽取互感耦合式供电系统,改进了现有反激式电源电路,当PC电源开机运行时,通过本实用新型的关断切换模块将整机反激式电路输出电压关断,同步切换由电路输出更高效率直流转换模块的电压输出,从而使整机效率大大提高,可提高整机效率0.5到1%左右。将反激式电路关断,反激式电路变压器所提供控制的第一供电端和第二供电端的电压关断,将转换由整机第一变压模块初级辅助绕组耦合输出从而对第一供电端和第二供电端供电,大大降低了MOS的损耗和提高了VCC供电稳定性,大大降低了成本,将现有的PC电源电路效率继续向上提高,具有很强的市场推广前景。
应当理解的是,本实用新型的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,包括第一供电模块、第二供电模块和关断切换模块,所述第一供电模块和第二供电模块包括共同供电的供电端和单独供电的供电端;所述关断切换模块用于根据电源信号控制所述第一供电模块的单独供电的供电端给所述第二供电模块的单独供电的供电端提供电能,以及关断所述第二供电模块给所述共同供电的供电端供电。
2.根据权利要求1所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于:所述关断切换模块包括检测单元、控制单元和关断切换单元;所述检测单元检测电源控制信号,所述控制单元根据所述检测单元的输出控制所述关断切换单元,以控制所述关断切换模块对供电端进行选择输出。
3.根据权利要求1所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,
所述第一供电模块包括:
用于对脉宽调制信号变压转换为不同输出信号的第一变压模块;
用于对第一变压模块的输出信号进行整流给第一供电端和第二供电端供电的第一整流模块;
用于对第一变压模块的输出信号进行同步整流的同步整流模块;
用于对同步整流后的输出信号进行谐振滤波给第三供电端供电的第一谐振滤波模块;
用于对谐振滤波后的输出信号进行直流转换给第四供电端供电的直流转换模块;
所述第二供电模块包括:
用于对功率因素校正信号变压转换为不同输出信号的第二变压模块;
用于对第二变压模块的输出信号进行整流给第一供电端和第二供电端供电的第二整流模块;
用于对第二变压模块的输出信号进行电压比较的电压比较模块;
用于对电压比较之后的输出信号进行谐振滤波给第五供电端供电的第二谐振滤波模块;
以及,
用于当电源工作时关断第二变压模块给第一供电端和第二供电端供电并切换直流转换模块给第五供电端供电的关断切换模块;
所述第一变压模块连接第一整流模块;所述第一变压模块、同步整流模块、第一谐振滤波模块和直流转换模块依次连接;所述第二变压模块连接第二整流模块;所述第二变压模块、电压比较模块和第二谐振滤波模块依次连接;所述第二谐振滤波模块还通过关断切换模块分别连接第一谐振滤波模块和直流转换模块。
4.根据权利要求3所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,所述第一变压模块包括第一变压器,所述第一变压器包括第一初级绕组、第二初级绕组、第三初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组和第三次级绕组;所述第一初级绕组的第一端和第二端连接脉宽调制信号;所述第二初级绕组的第一端连接第一整流模块,第二端接地;所述第二初级绕组的第二端复用为所述第三初级绕组的第一端,所述第三初级绕组的第二端连接第一整流模块;所述第一次级绕组的第一端连接同步整流模块,第二端也连接同步整流模块;所述第一次级绕组的第一端复用为第二次级绕组的第二端,所述第二次级绕组的第一端连接同步整流模块;所述第一次级绕组的第二端复用为第三次级绕组的第一端,所述第三次级绕组的第二端连接同步整流模块。
5.根据权利要求4所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,所述第一整流模块包括:第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一电容;所述第一二极管的阳极连接第二初级绕组的第一端,所述第一二极管的阴极连接第三二极管的阳极;所述第二二极管的阳极连接第三初级绕组的第二端,所述第二二极管的阴极连接第四二极管的阳极;所述第三二极管的阴极连接第一供电端,所述第四二极管的阴极连接第二供电端;所述第一二极管的阴极还通过第一电容接地,所述第二二极管的阴极还通过第一电容接地。
6.根据权利要求4所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,所述同步整流模块包括:第一场效应管和第二场效应管;所述第一场效应管的源极连接所述第一次级绕组的第二端,栅极连接第三次级绕组的第二端,漏极连接第一谐振滤波模块;所述第二场效应管的源极连接所述第一次级绕组的第一端,栅极连接第二次级绕组的第一端,漏极连接第一谐振滤波模块;所述第一场效应管的漏极还连接第二场效应管的漏极。
7.根据权利要求3所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,所述第一谐振滤波模块包括:第一电感、第二电容和第一电阻;所述第一电感的一端连接同步整流模块,所述第一电感的另一端连接第三供电端,所述第一电感的另一端还依次通过第二电容和第一电阻连接第三供电端。
8.根据权利要求3所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,所述第二变压模块包括:第二变压器,所述第二变压器包括初级绕组、初级辅助绕组和次级绕组;所述初级绕组的第一端连接功率因素校正信号,第二端连接脉宽调制信号;所述初级辅助绕组的第一端和第二端均连接第二整流模块;所述次级绕组的第一端连接电压比较模块,第二端连接第二谐振滤波模块。
9.根据权利要求8所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,所述电压比较模块包括:第五二极管,所述第五二极管的阳极连接次级绕组的第一端,阴极连接第二谐振滤波模块。
10.根据权利要求8所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,所述第二整流模块包括:第六二极管、第七二极管、第八二极管和第三电容;所述第六二极管的阳极连接初级辅助绕组的第一端,所述第六二极管的阴极分别连接第七二极管的阳极和第八二极管的阳极,所述第六二极管的阴极还通过第三电容连接初级辅助绕组的第二端;所述第七二极管的阴极连接第一供电端,所述第八二极管的阴极连接第二供电端。
11.根据权利要求8所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,所述第二谐振滤波模块包括:第二电感、第四电容和第二电阻;所述第二电感的一端连接电压比较模块,另一端连接第五供电端;所述第四电容的一端连接第二变压器次级绕组的第二端,另一端连接第五供电端;所述第二电阻的一端连接第二变压器次级绕组的第二端,另一端连接第五供电端。
12.根据权利要求1~11任一项所述的关断抽取互感耦合式供电系统,其特征在于,所述关断切换模块包括:第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第三电阻;所述第三场效应管的漏极通过第三电阻连接第五供电端,所述第三场效应管的漏极还连接第四场效应管的栅极;所述第三场效应管的栅极连接电源开通信号,所述第三场效应管的源极接地;所述第四场效应管的源极接地,所述第四场效应管的漏极分别连接第五场效应管的栅极和第三供电端;所述第五场效应管的源极连接第四供电端,所述第五场效应管的漏极连接第五供电端。
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CN106685246A (zh) * 2016-09-14 2017-05-17 北京市九州风神科技有限公司 一种关断抽取互感耦合式供电系统和方法
EP3972107A4 (en) * 2020-03-18 2022-09-07 Shenzhen Huntkey Electric Co., Ltd. SWITCHING POWER SUPPLY, POWER SOURCE ADAPTER AND CHARGER

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