CN206894522U - 一种忆阻器开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种忆阻器开关电源，包括整流电路1、高频变压器电路2、整流滤波电路3、忆阻器控制单元4、抗干扰电路5和忆阻器RM；所述整流电路1包括二极管整流桥K、电解电容C1、独石电容C2；所述高频变压器电路2包括单输入双输出的高频变压器T1、电阻R1、独石电容C3、二极管D1；所述整流滤波电路3包括整流二极管D1、整流二极管D2、电解电容C4、电解电容C5；所述忆阻器控制单元4包括集成运放U1、锯齿波发生器、锁存器、PI控制器；所述抗干扰电路5包括压敏电阻TZ、保险丝FU、滤波电感L、电解电容C6、独石电容C7；所述整流电路1与单输入双输出的高频变压器T1的初级N11相连；所述单输入双输出的高频变压器T1的初级N11经过忆阻器RM接地；所述单输入双输出的高频变压器T1的次级N21与整流滤波电路3相连；所述单输入双输出的高频变压器T1的次级N22作为反馈电压UFB与忆阻器控制单元4相连；所述忆阻器控制单元4的输出端与忆阻器的控制端G相连。本实用新型充分利用了忆阻器的优良特性，降低了开关电源开关管部分的功率损耗，削弱了高频变压器换流时反向冲击电流对电路的影响。

Description

一种忆阻器开关电源

技术领域

本实用新型涉及电力电子的技术领域，特别涉及一种忆阻器开关电源。

背景技术

电源是各类电子设备运作的能量来源，直接影响到设备的正常工作。虽然线性电源的效果不错，但是体积大的问题没有得到很好的解决。开关电源作为高频电源，具有工作频率高，效率高的特点，但是现有的开关电源都是采用MOS管，受到工作频率过高耗能较大以及MOS管换流时引起的反向冲击电流等缺点，一直是研究者们想要解决的难点。随着惠普实验室成功制作出第一个忆阻器，越来越多的科技工作者投身于忆阻器的应用研究。由于忆阻器有着特有的电阻随电流变化特征以及它的集成度高、功耗小的特点，运用于开关电源，可以解决开关电源的开关器件的功耗较高的问题，进一步提升开关电源的工作效率。同时，忆阻器的变阻特性可以降低反向冲击电流对电路的影响。

发明内容

为了解决在背景技术中提及的当前开关电源存在的问题，本实用新型公开了一种忆阻器开关电源，包括整流电路1、高频变压器电路2、整流滤波电路3、忆阻器控制单元4、抗干扰电路5和忆阻器RM，其特征在于，所述整流桥电路1包括二极管整流桥K、电解电容C1、独石电容C2；所述高频变压器电路2包括单输入双输出的高频变压器T1、电阻R1、独石电容C3、二极管D1；所述整流滤波电路3包括整流二极管D1、整流二极管D2、电解电容C4、电解电容C5；所述忆阻器控制单元4包括集成运放U1、锯齿波发生器、锁存器、PI控制器；所述抗干扰电路5包括压敏电阻TZ、保险丝FU、滤波电感L、电解电容C6、独石电容C7。

所述整流电路1的电解电容C1和独石电容C2并联后与二极管整流桥K相连；所述整流桥电路1输出与单输入双输出的高频变压器T1的初级N11相连。

所述高频变压器电路2中的电阻R1、电解电容C3和二极管D1并联后与所述单输入双输出的高频变压器T1的初级N11相连；所述单输入双输出的高频变压器T1的初级N11经过忆阻器RM接地；所述高频变压器3的次级N21与整流滤波电路3相连，所述单输入双输出的高频变压器T1的次级N22作为反馈电压UFB与忆阻器控制单元4相连。

所述整流滤波电路3的二极管D2与电解电容C4串联后接地，Z端作为正15V的输出口。所述整流滤波电路3的二极管D3与电解电容C5串联后接地，F端作为负15V的输出口。

所述忆阻器控制单元4中的集成运放U1的正相端接所述锯齿波发生器；所述忆阻器控制单元4中的集成运放U1的反向端接所述单输入双输出的高频变压器T1的次级N22；所述集成运放U1的输出端与忆阻器RM的控制端G相连。

所述抗干扰电路5中的压敏电阻TZ和保险丝FU分别接交流电输入端；所述抗干扰电路5中的滤波电感L与并联的电解电容C6和独石电容C7串联，输出端与整流桥K输入端相连。

进一步，所述忆阻器RM的受控端G没有得到信号时，忆阻器的忆阻值呈现为低阻状态，此时高频变压器T1产生正向电压。

进一步，所述忆阻器RM得到受控端G信号时，忆阻器的忆阻值随着电流的增加而快速增大表现为高阻状态，此时高频变压器T1通过续流二极管D1、电容C3、电阻R1产生反向电压，这样就顺利实现了电压调整，得到正负15V的电流电源。

进一步，所述高频变压器3的次级N22端反馈电压UFB与所述忆阻器控制单元4的锯齿波发生器经集成运放U1比较。

进一步，当反馈电压UFB升高时，忆阻器控制单元4的占空比减小，经过所述锁存器后输入到所述PI控制器，从而控制忆阻器的导通与截止，控制变压器N21和N22输出电压降低，形成一个负反馈电路，维持输出电压的稳定。

进一步，所述抗干扰电路5中的压敏电阻TZ和保险丝FU，防止短路以及过流。

进一步，当电路过流或短路时，所述压敏电阻TZ的阻值会增大，从而抑制大电流；所述保险丝FU会随电流过大自动熔断，从而保护整个电路。

进一步，所述抗干扰电路5中的滤波电感L与并联的电解电容C6和独石电容C7串联主要是抑制输入电压波动带来的电压干扰。

本实用新型有益效果在于：与当前开关电源相比，

1、解决了使用MOS管存在工作频率过高、耗能较大的缺点，降低了开关管部分的功率损耗；

2、减小了高频变压器换流时引起的反向冲击电流。

附图说明

图1为忆阻器开关电源结构框图。

图2为忆阻器开关电源电路图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的优势，下面结合附图1和附图2，进一步说明忆阻器开关电源的实施方式，并非对本实用新型保护范围的限制。

本实施例中，一种忆阻器开关电源，包括整流电路1、高频变压器电路2、整流滤波电路3、忆阻器控制单元4、抗干扰电路5和忆阻器RM，其特征在于，所述整流桥电路1包括二极管整流桥K、电解电容C1、独石电容C2；所述高频变压器电路2包括单输入双输出的高频变压器T1、电阻R1、独石电容C3、二极管D1；所述整流滤波电路3包括整流二极管D1、整流二极管D2、电解电容C4、电解电容C5；所述忆阻器控制单元4包括集成运放U1、锯齿波发生器、锁存器、PI控制器；所述抗干扰电路5包括压敏电阻TZ、保险丝FU、滤波电感L、电解电容C6、独石电容C7。

本实施例中，所述整流电路1的电解电容C1和独石电容C2并联后与二极管整流桥K相连；所述整流桥电路1输出与单输入双输出的高频变压器T1的初级N11相连。

本实施例中，所述高频变压器电路2中的电阻R1、电解电容C3和二极管D1并联后与所述单输入双输出的高频变压器T1的初级N11相连，所述单输入双输出的高频变压器T1的初级N11经过忆阻器RM接地；所述高频变压器3的次级N21与整流滤波电路3相连；所述单输入双输出的高频变压器T1的次级N22作为反馈电压UFB与忆阻器控制单元4相连。

本实施例中，所述整流滤波电路3的二极管D2与电解电容C4串联后接地，Z端作为正15V的输出口；所述整流滤波电路3的二极管D3与电解电容C5串联后接地，F端作为负15V的输出口。

本实施例中，所述忆阻器控制单元4中的集成运放U1的正相端接所述锯齿波发生器；所述忆阻器控制单元4中的集成运放U1的反向端接所述单输入双输出的高频变压器T1的次级N22；所述集成运放U1的输出端与忆阻器RM的控制端G相连。

本实施例中，所述抗干扰电路5中的压敏电阻TZ和保险丝FU分别接交流电输入端；所述抗干扰电路5中的滤波电感L与并联的电解电容C6和独石电容C7串联,输出端与整流桥K输入端相连。

本实施例中，所述忆阻器RM的受控端G没有得到信号时，忆阻器的忆阻值表现为低阻状态，此时高频变压器T1产生正向电压。

本实施例中，所述忆阻器RM得到受控端G信号时，忆阻器的忆阻值随着电流的增加而快速增大表现为高阻状态，此时单输入双输出的高频变压器T1通过续流二极管D1、电容C3、电阻R1产生反向电压，这样就顺利实现了电压调整，得到正负15V的电流电源。

本实施例中，忆阻器的电阻值改变是随电流增大不断增加，不会使得电流发生突变，从而抑制了反向中冲击电流的作用。

本实施例中，所述高频变压器3的次级N22端反馈电压UFB与所述忆阻器控制单元4的锯齿波发生器经集成运放U1比较；当反馈电压UFB升高时，忆阻器控制单元4的占空比减小，经过所述锁存器后输入到所述PI控制器，从而控制忆阻器的导通与截止，控制单输入双输出高频变压器T1的N21和N22输出电压降低，形成一个负反馈电路，维持输出电压的稳定。

本实施例中，所述抗干扰电路5中的压敏电阻TZ和保险丝FU，防止短路以及过流；当电路过流或短路时，所述压敏电阻TZ的阻值会增大抑制大电流，而所述保险丝FU会随电流过大自动熔断，从而保护电路；所述抗干扰电路5中的滤波电感L与并联的电解电容C6和独石电容C7串联主要是抑制输入电压波动带来的电压干扰。

综上所述，本实用新型充分利用了忆阻器的优良特性，降低了开关电源开关管部分的功率损耗，减小了高频变压器换流时反向冲击电流对电路的影响。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种忆阻器开关电源，包括整流电路1、高频变压器电路2、整流滤波电路3、忆阻器忆阻器控制单元4、抗干扰电路5和忆阻器RM，其特征在于，所述整流电路1包括二极管整流桥K、电解电容C1、独石电容C2；所述高频变压器电路2包括单输入双输出的高频变压器T1、电阻R1、独石电容C3、二极管D1；所述整流滤波电路3包括整流二极管D1、整流二极管D2、电解电容C4、电解电容C5；所述忆阻器控制单元4包括集成运放U1、锯齿波发生器、锁存器、PI控制器；所述抗干扰电路5包括压敏电阻TZ、保险丝FU、滤波电感L、电解电容C6、独石电容C7。

2.根据权利要求1所述的一种忆阻器开关电源，其特征在于，所述整流电路1的电解电容C1和独石电容C2并联后与二极管整流桥K相连；所述整流桥电路1输出与单输入双输出的高频变压器T1的初级N11相连。

3.根据权利要求1所述的一种忆阻器开关电源，其特征在于，所述高频变压器电路2中的电阻R1、电解电容C3和二极管D1并联后与所述单输入双输出的高频变压器T1的初级N11相连，所述单输入双输出的高频变压器T1的初级N11经过忆阻器RM接地；所述单输入双输出的高频变压器T1的次级N21与整流滤波电路3相连，所述单输入双输出的高频变压器T1的次级N22作为反馈电压UFB与忆阻器控制单元4相连。

4.根据权利要求1所述的一种忆阻器开关电源，其特征在于，所述整流滤波电路3的二极管D2与电解电容C4串联后接地，Z端作为正15V的输出口；所述整流滤波电路3的二极管D3与电解电容C5串联后接地，F端作为负15V的输出口。

5.根据权利要求1所述的一种忆阻器开关电源，其特征在于，所述忆阻器控制单元4中的集成运放U1的正相端接所述锯齿波发生器；所述忆阻器控制单元4中的集成运放U1的反向端接所述单输入双输出的高频变压器T1的次级N22；所述集成运放U1的输出端与锁存器的前端相连；所述锁存器的输出与PI控制器相连；所述PI控制器与忆阻器RM的控制端G相连，控制忆阻器RM的电阻值。

6.根据权利要求1所述的一种忆阻器开关电源，其特征在于，所述抗干扰电路5中的压敏电阻TZ和保险丝FU分别接交流电输入端；所述抗干扰电路5中的滤波电感L与并联的电解电容C6和独石电容C7串联。