CN207706061U - 直流电机开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流电机开关电源，在电源驱动芯片的供电端增加了稳压电路，使其适应更宽范围的开关变压器辅助绕组供电。同时，增加了电流取样电路以检测开关变压器的输出电流，便于电流恒流设置。再者，在电压基准电路处增加了用于进行电流比较的比较器，以实现恒流控制。该开关电源在直流电机高速工作时，电流比较电路输出低电平，电压基准电路不受影响，输出电压实现的是恒压输出，当直流电机低速运转时，输出电流增加，电流取样电压提高，电流比较电路输出高电平，向电压基准电路提供电流，输出电压下降，电流保持设定最大值，实现恒电流输出。

Description

直流电机开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术，尤其涉及一种直流电机开关电源。

背景技术

随着开关电源的发展，一些使用低频变压器供电的直流电机产品也开始使用开关电源来取代低频变压器，使得产品重量、电效率、体积、成本等各方面都有很大的提高。如电动剪发器、电动按摩器、电动按摩椅、电动螺丝刀等，这些内置直流电机的产品很大部分都使用开关电源供电。

直流电机从启动到正常工作，或者从低速到高速的过程中，直流电机的阻抗是由小变大的。为了满足直流电机阻抗变化的需要，现有技术往往把开关电源的输出功率做的比较大(往往是其额定输出功率的两倍以上)，峰值功率需要做的更大些，这样在直流电机阻抗低速变为几欧姆时，输出电压恒定，输出电流增加。这种方法的缺点是，电源的输出功率需要做的很大，特别是峰值功率，如果在低速反复长时间使用，甚至止动的情况下，电源常常产生高温情况，严重时甚至会损坏电源。有些则采用专门的直流电机驱动电路，例如由MCU(单片机)控制驱动电路，供直流电机工作。这种方法设计难度大，成本非常高，必须有软件配合。

实用新型内容

本实用新型提供一种直流电机开关电源，以解决现有技术的直流电机开关电源需要将电源输出功率做的很大或需软件控制MCU的问题。本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种直流电机开关电源，包括稳压电路、开关变压器、滤波电路、电源驱动芯片、MOS场效应晶体管、电流取样电路、光电耦合器、电压基准电路和比较器；

所述开关变压器的次级绕组与所述滤波电路连接，能够通过所述滤波电路为负载供电，所述开关变压器的辅助绕组通过所述稳压电路与所述电源驱动芯片的供电端连接，能够通过所述稳压电路为所述电源驱动芯片供电，所述电流取样电路用于对所述开关变压器的输出电流进行取样，并将取样信号通过所述比较器的反向输入端发送到所述比较器，所述比较器的输出端与所述电压基准电路的输入端连接，所述电压基准电路的输出端与所述光电耦合器中发光二极管的负极连接，所述光电耦合器中发光二极管的正极与所述滤波电路的输出端连接，所述光电耦合器中三极管的集电极与所述电源驱动芯片的信号反馈端连接，所述光电耦合器中三极管的发射极接地，所述电源驱动芯片的驱动端与所述MOS场效应晶体管的栅极连接，所述MOS场效应晶体管的源极接地，所述MOS场效应晶体管的漏极与所述开关变压器的受控端连接。

进一步地，所述取样电路连接在所述开关电源的保护地与工作地之间。

进一步地，所述开关变压器的辅助绕组通过第一二极管与所述稳压电路连接。

进一步地，所述开关变压器的次级绕组通过第二二极管与所述滤波电路连接。

进一步地，所述比较器的输出端通过第三二极管与所述电压基准电路的输入端连接。

进一步地，所述MOS场效应晶体管的源极通过第一电阻接地。

进一步地，所述光电耦合器中发光二极管的正极通过第二电阻与所述滤波电路的输出端连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的直流电机开关电源在电源驱动芯片的供电端增加了稳压电路，使其适应更宽范围的开关变压器辅助绕组供电。同时，增加了电流取样电路以检测开关变压器的输出电流，便于电流恒流设置。再者，在电压基准电路处增加了用于进行电流比较的比较器，以实现恒流控制。该开关电源在直流电机高速工作时，电流比较电路输出低电平，电压基准电路不受影响，输出电压实现的是恒压输出，当直流电机低速运转时，输出电流增加，电流取样电压提高，电流比较电路输出高电平，向电压基准电路提供电流，输出电压下降，电流保持设定最大值，实现恒电流输出。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的直流电机开关电源的电路原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供的直流电机开关电源，包括稳压电路1、开关变压器2、滤波电路3、电源驱动芯片4、MOS场效应晶体管Q1、电流取样电路5、光电耦合器U1、电压基准电路6和比较器7。

开关变压器2的次级绕组与滤波电路3连接，能够通过滤波电路3为负载供电，开关变压器2的辅助绕组通过稳压电路1与电源驱动芯片4的供电端连接，能够通过稳压电路1为电源驱动芯片4供电，电流取样电路5用于对开关变压器2的输出电流进行取样，并将取样信号通过比较器7的反向输入端发送到比较器7，比较器7的输出端与电压基准电路6的输入端连接，电压基准电路6的输出端与光电耦合器U1中发光二极管的负极连接，光电耦合器U1中发光二极管的正极与滤波电路3的输出端连接，光电耦合器U1中三极管的集电极与电源驱动芯片4的信号反馈端连接，光电耦合器U1中三极管的发射极接地，电源驱动芯片4的驱动端与MOS场效应晶体管Q1的栅极连接，MOS场效应晶体管Q1的源极接地，MOS场效应晶体管Q1的漏极与开关变压器2的受控端连接。

该直流电机开关电源中，取样电路连接在开关电源的保护地与工作地之间。开关变压器2的辅助绕组通过第一二极管D1与稳压电路1连接。开关变压器2的次级绕组通过第二二极管D2与滤波电路3连接。比较器7的输出端通过第三二极管D3与电压基准电路6的输入端连接。MOS场效应晶体管Q1的源极通过第一电阻R1接地。光电耦合器U1中发光二极管的正极通过第二电阻R2与滤波电路3的输出端连接。

该直流电机开关电源在电源驱动芯片4的供电端增加了稳压电路1，使其适应更宽范围的开关变压器2辅助绕组供电。同时，增加了电流取样电路5以检测开关变压器2的输出电流，便于电流恒流设置。再者，在电压基准电路6处增加了用于进行电流比较的比较器7，以实现恒流控制。该开关电源在直流电机8高速工作时，电流比较电路输出低电平，电压基准电路6不受影响，输出电压实现的是恒压输出，当直流电机8低速运转时，输出电流增加，电流取样电压提高，电流比较电路输出高电平，向电压基准电路6提供电流，输出电压下降，电流保持设定最大值，实现恒电流输出。该开关电源能够改变电源输出的恒压属性，使其工作在恒压和恒流双模式下，适应直流电机8的供电要求，特别是适应直流电机8线圈的阻抗变化，在直流电机8阻抗较小的时候能够实现恒流输出，保证直流电机8正常工作。在直流电机8从启动到正常工作的过程中，直流电机8阻抗由几欧姆开始增加，随着直流电机8阻抗的增加，开关电源的输出电压开始增加，输出电流开始恒定，随着直流电机8阻抗继续增加，输出电压恒定，输出电流开始减小。当直流电机8长时间低速工作，发生止动情况时，直流电机8阻抗持续变小，开关电源的输出电流保持最大额定输出电流(恒流状态)，开关电源的输出电压持续下降，不会造成直流电机8过热或开关电源过热的情况。

该开关电源用较低成本满足直流电机8的供电需求，同时避免了恒压输出模式下高峰值功率和高电流输出，避免直流电机8和开关电源的发热，不会出现过热或过功率造成的直流电机8和开关电源的损坏。以电动螺丝刀为例，电源适配器配置12V/2A，实际最大电流超过7A，即最大输出功率超过84W。若出现螺丝滑丝的现象，直流电机8长时间低速工作，直流电机8温升超过55度，电源温升超过65度直到电源过热保护。若电源适配器采用本实用新型提供的开关电源，电源适配器仍为12V/2A，经实测，实际最大电流2A(直流电机8阻抗由2欧姆到24欧姆)，最大输出功率为24W，直流电机8和开关电源均未出现超过30度的温升。

上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本实用新型的保护范围，在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种直流电机开关电源，其特征在于，包括稳压电路、开关变压器、滤波电路、电源驱动芯片、MOS场效应晶体管、电流取样电路、光电耦合器、电压基准电路和比较器；

所述开关变压器的次级绕组与所述滤波电路连接，能够通过所述滤波电路为负载供电，所述开关变压器的辅助绕组通过所述稳压电路与所述电源驱动芯片的供电端连接，能够通过所述稳压电路为所述电源驱动芯片供电，所述电流取样电路用于对所述开关变压器的输出电流进行取样，并将取样信号通过所述比较器的反向输入端发送到所述比较器，所述比较器的输出端与所述电压基准电路的输入端连接，所述电压基准电路的输出端与所述光电耦合器中发光二极管的负极连接，所述光电耦合器中发光二极管的正极与所述滤波电路的输出端连接，所述光电耦合器中三极管的集电极与所述电源驱动芯片的信号反馈端连接，所述光电耦合器中三极管的发射极接地，所述电源驱动芯片的驱动端与所述MOS场效应晶体管的栅极连接，所述MOS场效应晶体管的源极接地，所述MOS场效应晶体管的漏极与所述开关变压器的受控端连接。

2.如权利要求1所述的直流电机开关电源，其特征在于，所述取样电路连接在所述开关电源的保护地与工作地之间。

3.如权利要求1所述的直流电机开关电源，其特征在于，所述开关变压器的辅助绕组通过第一二极管与所述稳压电路连接。

4.如权利要求1所述的直流电机开关电源，其特征在于，所述开关变压器的次级绕组通过第二二极管与所述滤波电路连接。

5.如权利要求1所述的直流电机开关电源，其特征在于，所述比较器的输出端通过第三二极管与所述电压基准电路的输入端连接。

6.如权利要求1所述的直流电机开关电源，其特征在于，所述MOS场效应晶体管的源极通过第一电阻接地。

7.如权利要求1所述的直流电机开关电源，其特征在于，所述光电耦合器中发光二极管的正极通过第二电阻与所述滤波电路的输出端连接。