CN207321130U - 新型开关电源电路及其制成的计量仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型开关电源电路，包括冲击电流限幅电路、输入滤波电路、整流滤波电路、变压器电路、输出滤波电路、原边电压采样电路、原边电流采样电路和PWM控制电路；输入电能通过冲击电流限幅电路、输入滤波电路滤波和整流滤波电路整流后变为直流电能，再通过变压器电路和输出滤波电路输出电能；原边电压采样电路和原边电流采样电路分别采样变压器原边绕组的电压和电流并输入PWM控制电路，PWM控制电路根据采样信号输出PWM信号控制变压器工作。本实用新型还公开了包括所述新型开关电源电路的计量仪表。本实用新型通过在变压器原边检测电路的输出信息，消除了电源电路次级的采样电路，成本低廉，电路简单，功耗低且精度高。

Description

新型开关电源电路及其制成的计量仪表

技术领域

本实用新型具体涉及一种新型开关电源电路及其制成的计量仪表。

背景技术

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们日常生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

开关电源技术是将电能在交直流之间、不同电压等级和不同电流等级之间进行转换的技术，其利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

目前，在电子产品中常用的开关电源，均采用次级端调节的反激式变换器：反激式变换器采用开关管和变压器进行电源转换，但是由于反激式变换器采用变压器进行能量传输和转换，因此控制部分无法直接采样负载端的电压和电流，而需要借助光耦进行信号反馈。一般而言，反激式变换器的输出端电压通过电压采样电路进行采样，然后通过光耦与一参考电压信号搭配，将反馈后的信号输入控制部分，从而达到输出电压闭环调节的目的。

但是，目前采用的反馈方式，需要增加光耦和输出参考电压等的器件，不仅增加了开关电源的成本，而且光耦受温度影响较大，从而使得目前的控制方式精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种控制精度高且成本低廉的新型开关电源电路。

本实用新型的目的之二在于提供一种包括所述新型开关电源电路的计量仪表。

本实用新型提供的这种新型开关电源电路，包括冲击电流限幅电路、输入滤波电路、整流滤波电路、变压器电路和输出滤波电路，还包括原边电压采样电路、原边电流采样电路和PWM控制电路，且变压器电路包括第一原边绕组、第一原边绕组续流电路、第二原边绕组和副边绕组；输入电能通过冲击电流限幅电路后，通过输入滤波电路滤波和整流滤波电路整流后变为直流电能，再通过第一原边绕组续流电路和第一原边绕组传递到副边绕组，输出滤波电路将副边绕组输出的电能滤波后输出；原边电压采样电路和原边电流采样电路分别采样第二原边绕组的输出电压和电流信号并输入PWM控制电路，PWM控制电路的输出端输出PWM信号连接第一原边绕组。

所述的冲击电流限幅电路为电感电路。

所述的输入滤波电路为电容滤波电路。

所述的整流滤波电路包括依次串联的全桥整流电路和电容滤波电路。

所述的输出滤波电路包括保护二极管、滤波电容和RC滤波电路；变压器的副边绕组的同名端通过串接的保护二极管输出电能，滤波电容并接在变压器的副边绕组的同名端和异名端之间，用于滤波；RC滤波电路与保护二极管并联，用于滤波。

所述的PWM控制电路为由型号为SH50433的PWM控制芯片构成的PWM控制电路。

所述的变压器的第一原边绕组续流电路与第一原边绕组并联，第二原边绕组的同名端输出检测电压，通过电压采样电路采样电压后输入PWM控制电路的电压采样端，同时第二原边绕组的同名端为PWM控制电路提供电源信号；第二原边绕组的异名端通过电流采样电路采样电流信号后输入PWM控制电路的电流采样端；PWM控制电路的输出端连接到第一原边绕组的同名端，用于控制变压器的第一原边绕组的开通和关断，从而将电能通过变压器传递到副边绕组。

所述的电压采样电路为电阻采样电路。

所述的电流采样电路为串联的电流采样电阻；电流采样电阻串联在第二原边绕组的异名端，用于将电流信号转换为电压信号并输入到PWM控制电路的电流采样端。

本实用新型还提供了一种包括上述新型开关电源电路的计量仪表。

本发明提供的这种新型开关电源电路及其计量仪表，通过在变压器原边检测电路的输出信息，消除了电源电路次级的采样电路，无须使用参考电压器件和光耦合器等，减少组件数目，解决光耦易受温度影响的问题，而且降低了电源的成本，降低了整体电路的复杂性，使得电路功耗更低，而且更为高效和优化。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的功能模块图：本实用新型提供的这种新型开关电源电路，包括冲击电流限幅电路、输入滤波电路、整流滤波电路、变压器电路和输出滤波电路，还包括原边电压采样电路、原边电流采样电路和PWM控制电路，且变压器电路包括第一原边绕组、第一原边绕组续流电路、第二原边绕组和副边绕组；输入电能通过冲击电流限幅电路后，通过输入滤波电路滤波和整流滤波电路整流后变为直流电能，再通过第一原边绕组续流电路和第一原边绕组传递到副边绕组，输出滤波电路将副边绕组输出的电能滤波后输出；原边电压采样电路和原边电流采样电路分别采样第二原边绕组的输出电压和电流信号并输入PWM控制电路，PWM控制电路的输出端输出PWM信号连接第一原边绕组。

如图2所示为本实用新型的电路原理图：冲击电流限幅电路包括电感L9和L5，用于限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流；图中的电阻RA1为输入保护电路，用于在输入端短路时快速熔断，从而对电路进行保护；图中的电阻R73为电感续流电阻，用于对电感L9的电流进行续流，从而消耗电感内存储的能量；输入滤波电路则由电容C75构成，用于滤除输入电能存在的杂波，也用于阻碍所述电源电路产生的杂波回馈进入电能输入端；整流滤波电路则包括全桥整流电路BD1和电容滤波电路C74和C65，全桥整流电路用于将输入的交流电能转换为直流电能，而电容滤波电路用于滤除整流后的直流电能中的杂波；电阻R100和R101用于对电解电容C74中存储的能量进行泄放和消耗；同理，电阻R111和R113则用于对电解电容C65中存储的能量进行泄放和消耗；图中所示的T1为变压器，线圈的1脚和3脚为变压器的第一原边绕组，且3脚为绕组的同名端，在1脚和3脚之间并接有由电阻R95和R97、电容C73和二极管D13组成的第一原边绕组续流电路，用于对第一原边绕组进行续流；变压器的6脚和7脚为第一副边绕组，9脚和10脚为第二副边然组，第一副边绕组和第二副边绕组均为电能输出引脚；其中，第一副边绕组的同名端7脚通过保护二极管D12输出电能，滤波电容C20并接在第一副边绕组的同名端和异名端之间，用于滤波；RC滤波电路C15和R21与保护二极管D12并联，用于滤波；第二副边绕组采用与第一副边绕组相同的电路连接方式输出电能(第二副边绕组的引脚为9脚和10脚，且10脚为同名端，保护二极管为D2，滤波电容为C53，RC滤波电路为C37和R18)。与传统的开关电源电路不同的是，本实用新型提供的这种电路，在变压器的原边具有第二原边绕组(图中所示的4脚和5脚)，变压器的5脚为同名端(图中所示的ZCD信号)，该引脚直接连接PWM控制电路并提供电源信号；PWM控制电路在图中包括PWM控制芯片U1(型号为SH50433)，RC滤波电路R9和C10，以及滤波电容C11；第二原边绕组的同名端通过保护二极管D3、RC滤波电路(图中所示R9和C10)和滤波电容C11连接PWM控制芯片的电源引脚(1脚)，RC滤波电路和滤波电容都用于滤除电源信号中的杂波，二极管D3则用于保证PWM控制芯片的供电端为正的电源信号；此外，根据变压器的能量传输理论以及变压器匝比与绕组输出电压之间的关系，第二原边绕组的同名端输出信号(ZCD信号)可以反映输出端的电压信号，因此该信号的电压信号通过原边电压采样电路(由电阻采样电路R11和R17构成)采样后输入到PWM控制芯片的4脚(电压反馈引脚)；同时，变压器的第二原边绕组的异名端(4脚)作为公共端，同时也通过原边电流采样电路(由电阻采样电路R16)转换为电压信号后输入到PWM控制芯片的5脚(电流反馈引脚)；PWM控制芯片的2脚和3脚均直接连接公共端；PWM控制芯片的6～10脚为PWM信号输出端，PWM控制芯片通过接收的电压采样信号和电流采样信号输出相应的PWM信号直接连接到变压器的第一原边绕组的同名端(3脚)，通过该PWM信号的开通和关断，控制变压器第一原边绕组的开通和关断，从而实现将电能传递到变压器副边绕组的目的；公共端还通过第一Y电容CY1连接数字地信号(图中标示DGND)，也通过第二Y电容CY2连接零电位地信号(图中标示GND0)。

在具体实施时，原边电压采样电路和原边电流采样电路的电阻均优先采用精度为1％的精密电阻。

本实用新型提供的这种新型开关电源电路，不仅适用于各类型计量仪表，还可用于其他任何需要开关电源电路的电子设备，包括各类型的计量仪表(比如电能表、水表、燃气表、热量表等)、电能管理终端、配电终端、电能质量监控设备、电网自动化终端、采集终端、集中器、数据采集器、计量仪表、手抄器、故障指示器等。

Claims (10)

1.一种新型开关电源电路，包括冲击电流限幅电路、输入滤波电路、整流滤波电路、变压器电路和输出滤波电路，其特征在于还包括原边电压采样电路、原边电流采样电路和PWM控制电路，且变压器电路包括第一原边绕组、第一原边绕组续流电路、第二原边绕组和副边绕组；输入电能通过冲击电流限幅电路后，通过输入滤波电路滤波和整流滤波电路整流后变为直流电能，再通过第一原边绕组续流电路和第一原边绕组传递到副边绕组，输出滤波电路将副边绕组输出的电能滤波后输出；原边电压采样电路和原边电流采样电路分别采样第二原边绕组的输出电压和电流信号并输入PWM控制电路，PWM控制电路的输出端输出PWM信号连接第一原边绕组。

2.根据权利要求1所述的新型开关电源电路，其特征在于所述的冲击电流限幅电路为电感电路。

3.根据权利要求1所述的新型开关电源电路，其特征在于所述的输入滤波电路为电容滤波电路。

4.根据权利要求1所述的新型开关电源电路，其特征在于所述的整流滤波电路包括依次串联的全桥整流电路和电容滤波电路。

5.根据权利要求1所述的新型开关电源电路，其特征在于所述的输出滤波电路包括保护二极管、滤波电容和RC滤波电路；变压器的副边绕组的同名端通过串接的保护二极管输出电能，滤波电容并接在变压器的副边绕组的同名端和异名端之间，用于滤波；RC滤波电路与保护二极管并联，用于滤波。

6.根据权利要求1～5之一所述的新型开关电源电路，其特征在于所述的PWM控制电路为由型号为SH50433的PWM控制芯片构成的PWM控制电路。

7.根据权利要求6所述的新型开关电源电路，其特征在于所述的变压器的第一原边绕组续流电路与第一原边绕组并联，第二原边绕组的同名端输出检测电压，通过电压采样电路采样电压后输入PWM控制电路的电压采样端，同时第二原边绕组的同名端为PWM控制电路提供电源信号；第二原边绕组的异名端通过电流采样电路采样电流信号后输入PWM控制电路的电流采样端；PWM控制电路的输出端连接到第一原边绕组的同名端，用于控制变压器的第一原边绕组的开通和关断，从而将电能通过变压器传递到副边绕组。

8.根据权利要求6所述的新型开关电源电路，其特征在于所述的电压采样电路为电阻采样电路。

9.根据权利要求8所述的新型开关电源电路，其特征在于所述的电流采样电路为串联的电流采样电阻；电流采样电阻串联在第二原边绕组的异名端，用于将电流信号转换为电压信号并输入到PWM控制电路的电流采样端。

10.一种计量仪表，其特征在于包括权利要求1～9之一所述的新型开关电源电路。