CN206962705U - 反激式开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种反激式开关电源，包括输入接口、输入整流滤波电路、控制电路、反激式变换器、输出滤波电路以及输出接口，所述的输入接口、输入整流滤波电路、反激式变换器、输出滤波电路以及输出接口依次连接，所述的反激式变换器与控制电路连接，本实用结构设计合理，提供的EMI滤波电路可有效的消除电网噪声和自身噪声的干扰，同时本实用新型还加入了RCD钳位电路有效的避免了由于变压器的漏感、布线的引线电感，导致开关管在关断瞬间会产生很大的尖峰电压，从噪声干扰源的形成部位抑制或消除噪声。

Description

反激式开关电源

技术领域

本实用新型涉及一种反激式开关电源。

背景技术

随着电力电子技术的高速发展，以及各行业对电气设备的性能要求不断提高，电气设备的供电要求也越来越高。从上世纪80年代起，计算机电源就已经全面采用了开关电源，到了90年代，开关电源逐步进入各个电子、电气设备领域，如通讯设备、电子检测设备、控制设备的电源等都已广泛地应用了开关电源，使得开关电源技术得到了高速发展。

开关电源的发展方向是不断实现高频化，高频化可以大大减小开关电源的体积，并使开关电源拥有更广泛的应用领域，尤其是在高新技术领域的应用，促使高新技术产品更加小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义，目前，随着电源技术的蓬勃发展，开关电源朝高频化、集成化的方向前进，开关电源虽然具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定等突出优点，但是噪声大，抗干扰的性能一直是技术人员所要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，具有良好抗噪抗干扰功能的反激式开关电源。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种反激式开关电源，包括输入接口、输入整流滤波电路、控制电路、反激式变换器、输出滤波电路以及输出接口，所述的输入接口、输入整流滤波电路、反激式变换器、输出滤波电路以及输出接口依次连接，所述的反激式变换器与控制电路连接，所述的控制电路包括主控芯片、芯片启动供电电路、时钟振荡电路、功率管驱动电路、电流取样限流电路以及反馈电路，所述的芯片启动供电电路、时钟振荡电路、功率管驱动电路、电流取样限流电路以及反馈电路分别与主控芯片相应的引脚连接，所述的芯片启动供电电路与输入整流滤波电路的输出端电连接，所述的反激式变换器包括功率开关管、缓冲吸收回路、高频变压器以及RCD钳位电路，所述的功率管驱动电路与功率开关管连接，所述的缓冲吸收回路与功率开关管连接，所述的功率开关管与高频变压器连接，所述的RCD钳位电路与高频变压器连接。

作为优选：所述的输入整流滤波电路包括EMI滤波电路以及输入整流电路，所述的EMI 滤波电路包括共模电感、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、两个输入端、两个输出端以及一个接地端，所述的两个输入端通过第一滤波电容连接，所述的第二滤波电容两端分别与两个输出端连接，所述的第三滤波电容和第四滤波电容连接，所述的第三滤波电容与一个输出端连接，第四滤波电容与另一个输出端连接，所述的第三滤波电容和第四滤波电容的连接点与接地端连接，所述的两个输入端、共模电感以及两个输出端分别依次连接，所述的输入整流电路包括第一电力二极管、第二电力二极管、第三电力二极管、第四电力二极管以及第五电容，所述的第一电力二极管、第二电力二极管、第三电力二极管、第四电力二极管分别依首尾连接，所述的第一电力二极管与第四电力二极管的连接点与其中一个输出端连接，第二电力二极管与第三电力二极管的连接点与另一个输出端连接，第一电力二极管与第二电力二极管的连接点与第三电力二极管与第四电力二极管的连接点分别通过第五电容连接，所述的第五电容的一端接地。

作为优选：所述的RCD钳位电路包括第一电感、第五电力二极管、第九电容以及第九电阻，所述的第九电阻与输入整流滤波电路的输出端连接，所述的第九电阻、第一电感以及第五电力二极管依次首尾连接构成回路，所述的第九电容的两端分别与第九电阻的两端连接，所述的第一电感与第五电力二极管的连接点通过功率开关管以及第六电阻与主控芯片的输出引脚连接。

作为优选：所述的主控芯片采用UC3844电流型PWM控制芯片。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构设计合理，提供的EMI滤波电路可有效的消除电网噪声和自身噪声的干扰，同时所述的控制电路设计有电流取样限流电路以及反馈电路，使得输出的电压稳定，同时本实用新型还加入了RCD钳位电路有效的避免了由于变压器的漏感、布线的引线电感，导致开关管在关断瞬间会产生很大的尖峰电压，从噪声干扰源的形成部位抑制或消除噪声。

附图说明

图1是本实用新型实施例反激式开关电源的电路模块示意图。

图2是本实用新型实施例反激式开关电源的电路图。

图3是本实用新型实施例EMI滤波电路的电路图。

图4是本实用新型实施例输入整流电路的电路图。

图5是本实用新型实施例RCD钳位电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

参见图1-图5，本实施例一种反激式开关电源，包括输入接口、输入整流滤波电路、控制电路、反激式变换器、输出滤波电路以及输出接口，所述的输入接口、输入整流滤波电路、反激式变换器、输出滤波电路以及输出接口依次连接，所述的反激式变换器与控制电路连接，所述的控制电路包括主控芯片、芯片启动供电电路、时钟振荡电路、功率管驱动电路、电流取样限流电路以及反馈电路，所述的芯片启动供电电路、时钟振荡电路、功率管驱动电路、电流取样限流电路以及反馈电路分别与主控芯片相应的引脚连接，所述的芯片启动供电电路与输入整流滤波电路的输出端电连接，所述的反激式变换器包括功率开关管、缓冲吸收回路、高频变压器以及RCD钳位电路，所述的功率管驱动电路与功率开关管连接，所述的缓冲吸收回路与功率开关管连接，所述的功率开关管与高频变压器连接，所述的RCD钳位电路与高频变压器连接，所述的输入整流滤波电路包括EMI滤波电路以及输入整流电路，所述的EMI滤波电路包括共模电感L1、第一滤波电容C1、第二滤波电容2C、第三滤波电容3C、第四滤波电容C4、两个输入端、两个输出端以及一个接地端，所述的两个输入端通过第一滤波电容C1连接，所述的第二滤波电容C2两端分别与两个输出端连接，所述的第三滤波电容C3和第四滤波电容4C连接，所述的第三滤波电容C3与一个输出端连接，第四滤波电容C4与另一个输出端连接，所述的第三滤波电容C3和第四滤波电容C4的连接点与接地端连接，所述的两个输入端、共模电感L1以及两个输出端分别依次连接，所述的输入整流电路包括第一电力二极管D1、第二电力二极管D2、第三电力二极管D3、第四电力二极管D4以及第五电容C5，所述的第一电力二极管D1、第二电力二极管D2、第三电力二极管D3、第四电力二极管D4分别依首尾连接，所述的第一电力二极管D1与第四电力二极管D4的连接点与其中一个输出端连接，第二电力二极管D2与第三电力二极管D3的连接点与另一个输出端连接，第一电力二极管D1与第二电力二极管D2的连接点与第三电力二极管D3与第四电力二极管D4的连接点分别通过第五电容C5连接，所述的第五电容C5 的一端接地，所述的RCD钳位电路包括第一电感L2、第五电力二极管D5、第九电容C9以及第九电阻R9，所述的第九电阻R9与输入整流滤波电路的输出端连接，所述的第九电阻 R9、第一电感L2以及第五电力二极管D5依次首尾连接构成回路，所述的第九电容C9的两端分别与第九电阻R9的两端连接，所述的第一电感L2与第五电力二极管D5的连接点通过功率开关管以及第六电阻R6与主控芯片的输出引脚连接，所述的主控芯片采用UC3844电流型PWM控制芯片。

本实用新型提供的反激式开关电源工作原理是：所述的UC3844电流型PWM控制芯片内部集成有一个误差放大器、一个电流检测比较器、一个PWM锁存器(由RC触发器实现)和PWM逻辑单元、一个振荡器OSC、一个互补功率放大输出单元、一个欠电压保护电路、一个标准的5V参考电源和其他一些辅助电路等，该芯片设计的引脚以及功能为：1 脚(COMP)：误差放大器输出端，用于外部回路补偿；2脚(VFB)：误差放大器反相输入端。闭环系统中，接输出电压反馈信号；3脚(ISENSE)：电流检测比较器输入端。该端接电压或电流检测信号，实现过电压和过电流保护；4脚(Rt/Ct)：振荡器定时元件接入端。通过时间电阻Rt连接至参考引脚8以及电容Ct连接至地，使最大占空比和振荡频率可调，振荡频率，工作频率能达500kHz；5脚(GND)：信号地。该端与供电电源地端相连；6脚(OUTPUT)：输出端。该端通过一外接电阻与MOSFET的栅极相连，直接驱动功率MOSFET；7脚(VCC): 电源接入端(取值10～34V)；8脚(Uref)：基准电源输出端，可提供稳定性极好的基准电压，该芯片外围电路有启动供电与停止电路、振荡器与时钟电路、电流取样与限流电路、电压反馈与放大电路、功率管驱动电路及芯片保护电路等，电路如图2所示。R1接输入输入整流电路输出端，R6接功率开关管，R2接反馈绕组，其中芯片启停电路主要用来启动UC3844，同时提供工作电压，并在开关电源工作异常时停止系统电路。UC3844供电分为两个阶段：启动阶段与正常运行阶段。图2中R1与C6组成了启动电路，启动时，C6上的电压先通过 R1充电到16V，启动后工作电压范围为13V～16V，UC3844的工作电流必须小于1mA。在启动后的正常工作阶段，UC3844由反馈绕组、输入输入整流电路组成的辅助电源供电。为了正常启动，电容C6必须储存足够的能量，电容容量应足够大，且电容必须留有一定的余量，所以C6取47uF/50V。R1取值100KΩ，当出现或者误差放大器输出端(UC3844 脚1)电压降到1V以下或者电流检测端(UC3844脚3)电压升高到1V以上的情况时，电路会停止运行。这两种情况都使UC3844内部的电流检测比较器的输出为高电平，PWM锁存器复位，电路输出端关闭，直到下一个时钟脉冲将PWM锁存器置位为止，所述的时钟电路主要用来产生UC3844的工作频率，图2中，R5、C7和芯片的内部振荡器共同构成了时钟电路，所述的电流取样限流电路主要用来采集流过开关管的电流，并起限流作用。如图2所示，在正常工作情况下，电流取样电阻R8两端的峰值电压，由芯片内部误差放大器的输出电压Vc控制。由于整流管恢复和高频变压器线间电容会造成电流波形的前沿将出现较大的尖峰电压，为了抑制此尖峰电压，防止UC3844芯片误触发，应当接入简单的RC吸收回路。RC时间常数应接近于电流尖峰的持续时间，通常为几百纳秒。取常用值R7＝1K Ω，C13＝330pF，则时间常数。R8取值宜小，可以减少功率损耗，取值范围为0.1～2Ω，此处取R8＝0.5Ω，电压反馈电路主要用来反馈输出电压给UC3844，使输出电压趋于稳定。在误差放大器的同相输入端接有2.5V的基准电压，该放大器输出端(UC3844引脚1)与反相输入端(UC3844引脚2)之间有补偿网络，这样便于控制闭环频率响应。反馈网络由光耦PC817和C17组成，采用PC817，即实现了反馈信号的传输，又能实现输入与输出的隔离，增加了电路的安全性，减小了电路干扰，也简化了电路设计，功率开关管驱动电路主要用于驱动开关管的导通与关断。如图2所示，开关电源用UC3844的PWM输出直接驱动 MOS开关管，R6的作用是限制峰值驱动电流，此处取R6＝30Ω。UC3844第6脚为图腾柱式输出电压，为功率开关管关断时提供了低阻抗反向抽取电流回路，加速了功率开关管的关断，所述的芯片保护电路具有过流保护功能以及欠压保护功能，过电流保护。主要由 UC3844脚3实现。因为有电流检测，过电流时电流检测输入端的电压将超过1V，这将迫使电流比较器输出高电平使PWM锁存器复位，迫使输出端关闭，达到过流保护的目的，欠电压保护。此功能主要由UC3844脚7实现，由图3所示，所述的EMI滤波电路，有两个输入、输出端和一个接地端，使用时外壳必须接地。电路中包括共模扼流圈，即共模电感L、滤波电容C1、C2、C3、C4。L不能消除串模干扰，但有共模干扰出现时，因为两个线圈磁通方向相同，干扰经过耦合后，其总电感量快速增大，所以对共模信号产生很大的阻抗，使之难以通过，故称共模扼流圈。共模电感的两个线圈分别绕在铁氧磁环上。当有共模电流通过，两个线圈上产生的磁场就会相互加强。L的电感量与EMI的电流大小有关，当共模电流增大时，共模扼流圈的线径也要相应增大。另外，适当增加电感量可以改善低频衰减特性。C1、C2主要用来消除串模干扰，C3、C4跨接在输出端，经过电容分压后接地，能更有效抑制共模干扰，由图4所示，所述的输入整流电路将来自交流电网的幅值为 220V频率为50Hz的工频交流电压U₀连接于D1、D2、D3、D4四个电力二极管，由于二极管的单相导电特性的存在，当输入的正弦交流电压处于正半周期时，D1、D4处于正向导通状态，D2、D3处于反相截止状态，OUT1和OUT2之间输出电压同输入一样为正弦波正半波；当输入的正弦交流电压处于负半周期时，D2、D3处于正向导通状态，D1、D4处于反相截止状态，OUT1和OUT2之间输出与输入正弦电压反相，依然为正弦波正半波；因此，来自于交流电网的220V工频电压在经过不控桥式输入整流电路后将被整流成脉动频率为输入工频交流电频率两倍的直流电压，由图5所示，所述的RCD钳位电路在当开关管关断时，高频变压器初级电感和漏感保持关断前电流不变，C9上电压不能突变，开关管压降增加，D5导通，C9对高频变压器初级放电，C9上电压下降，开关管的端电压上升，当C9 上电压下降到零，初级电流达到最大值，并继续对C9反向充电，C9上电压反极性增加，初级电流开始减小，初级感应电动势极性反向，次级二极管导通，次级电流从零增加，本实用新型采用反激式变压器的工作特点是高频变压器一次绕组的同名端与二次绕组的同名端极性相反，一次绕组非同名端接开关管的驱动端，一次绕组的同名端接U1的正端；高频变压器相当于一个储能电感，在开关管导通时变压器储存能量，在开关管截止时，将能量传给二次侧；可以构成直流输入端的变换器，也可以构成交流输入的AC/DC变换器；输出电压低于或高于输入电压取决于高频变压器的匝数比；增加二次绕组和相关电路可以获得多路输出，本实用结构设计合理，提供的EMI滤波电路可有效的消除电网噪声和自身噪声的干扰，同时所述的控制电路设计有电流取样限流电路以及反馈电路，使得输出的电压稳定，同时本实用新型还加入了RCD钳位电路有效的避免了由于变压器的漏感、布线的引线电感，导致开关管在关断瞬间会产生很大的尖峰电压，从噪声干扰源的形成部位抑制或消除噪声。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种反激式开关电源，其特征在于：包括输入接口、输入整流滤波电路、控制电路、反激式变换器、输出滤波电路以及输出接口，所述的输入接口、输入整流滤波电路、反激式变换器、输出滤波电路以及输出接口依次连接，所述的反激式变换器与控制电路连接，所述的控制电路包括主控芯片、芯片启动供电电路、时钟振荡电路、功率管驱动电路、电流取样限流电路以及反馈电路，所述的芯片启动供电电路、时钟振荡电路、功率管驱动电路、电流取样限流电路以及反馈电路分别与主控芯片相应的引脚连接，所述的芯片启动供电电路与输入整流滤波电路的输出端电连接，所述的反激式变换器包括功率开关管、缓冲吸收回路、高频变压器以及RCD钳位电路，所述的功率管驱动电路与功率开关管连接，所述的缓冲吸收回路与功率开关管连接，所述的功率开关管与高频变压器连接，所述的RCD钳位电路与高频变压器连接。

2.根据权利要求1所述的反激式开关电源，其特征在于：所述的输入整流滤波电路包括EMI滤波电路以及输入整流电路，所述的EMI滤波电路包括共模电感、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、两个输入端、两个输出端以及一个接地端，所述的两个输入端通过第一滤波电容连接，所述的第二滤波电容两端分别与两个输出端连接，所述的第三滤波电容和第四滤波电容连接，所述的第三滤波电容与一个输出端连接，第四滤波电容与另一个输出端连接，所述的第三滤波电容和第四滤波电容的连接点与接地端连接，所述的两个输入端、共模电感以及两个输出端分别依次连接，所述的输入整流电路包括第一电力二极管、第二电力二极管、第三电力二极管、第四电力二极管以及第五电容，所述的第一电力二极管、第二电力二极管、第三电力二极管、第四电力二极管分别依首尾连接，所述的第一电力二极管与第四电力二极管的连接点与其中一个输出端连接，第二电力二极管与第三电力二极管的连接点与另一个输出端连接，第一电力二极管与第二电力二极管的连接点与第三电力二极管与第四电力二极管的连接点分别通过第五电容连接，所述的第五电容的一端接地。

3.根据权利要求1所述的反激式开关电源，其特征在于：所述的RCD钳位电路包括第一电感、第五电力二极管、第九电容以及第九电阻，所述的第九电阻与输入整流滤波电路的输出端连接，所述的第九电阻、第一电感以及第五电力二极管依次首尾连接构成回路，所述的第九电容的两端分别与第九电阻的两端连接，所述的第一电感与第五电力二极管的连接点通过功率开关管以及第六电阻与主控芯片的输出引脚连接。

4.根据权利要求1所述的反激式开关电源，其特征在于：所述的主控芯片采用UC3844电流型PWM控制芯片。