CN208158453U - 一种基于apfc的模拟高频开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于APFC的模拟高频开关电源，属于电子技术领域，包括PWM驱动电路、隔离保护电路、短路保护电路、高阻抗取样电路和APFC电路；解决了具有短路保护的APFC开关电源的技术问题；本实用新型采用光耦隔离保护的电路，实现了开关电源的短路隔离保护，安全系数高；本实用新型采用高阻抗取样电路获取输出电压的反馈信号，极大的降低了取样电路对后期供电的干扰。
Description
技术领域
本实用新型属于电子技术领域，特别涉及一种基于APFC的模拟高频开关电源。
背景技术
电力电子技术发展促进了电力电子装置的大量使用，而电力电子装置的大量使用又给电网带来谐波和无功，造成电网“污染”，解决这种污染的主要途径有两种：一是对电网实施谐波补偿；二是对电力电子设备自身进行改进。APFC技术就是针对第二种途径而提出的，它克服了传统校正电路体积庞大，价格昂贵，动态补偿特性差的缺点，在传统的整流电路中加入有源开关，通过控制有源开关的通断来强迫输入电流跟随输入电压而变化，从而获得接近正弦波的输入电流和接近于1的功率因数。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于APFC的模拟高频开关电源，解决了具有短路保护的APFC开关电源的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于APFC的模拟高频开关电源，包括PWM驱动电路、隔离保护电路、短路保护电路、高阻抗取样电路和APFC电路；
APFC电路包括整流桥D1、电阻R2、电阻R3、电感L4、二极管D5、电容C4、开关管Q6和电阻R7；
PWM驱动电路包括脉宽调制芯片IC1、电阻R18、电阻R19、电容C6、电阻R20、二极管D9、二极管D10、电容C2、电阻R11和电阻R12；
隔离保护电路包括电阻R17、电阻R16、电阻R14、三极管Q5、三极管Q15、光耦IC4、TVS管D49、电容C3和电阻R13；
短路保护电路包括电阻R25和场效应管Q7；
高阻抗取样电路包括放大器IC2、电阻R21、电阻R22、电阻R23和电阻R24；
整流桥D1的1脚和3脚连接外部交流电源，整流桥D1的4脚连接地线，整流桥D1的2脚输出VCC电源，VCC电源通过串联连接的电阻R2、电阻R3和电容C1连接地线，二极管D5的正极连接地线，二极管D5的负极通过电感L4连接VCC电源，开关管Q6的源极通过电阻R7连接地线，开关管Q6的漏极连接VCC电源，开关管Q6的栅极连接脉宽调制芯片IC1的out端，开关管Q6的漏极还连接二极管D9的正极，二极管D9的负极输出Vout电源，二极管D9的负极连接二极管D10的负极，二极管D10的正极连接地线，二极管D9的负极通过电容C2连接地线，二极管D9的负极通过串联连接的电阻R11和电阻R12连接地线；
放大器IC2的反相输入端通过电阻R21连接放大器IC2的输出端，放大器IC2的正相输入端通过串联连接的电阻R23和电阻R24连接地线，电阻R23和电阻R24的连接节点通过电阻R22连接放大器IC2的输出端，放大器IC2的输出端连接脉宽调制芯片IC1的vfb端，放大器IC2的正相输入端连接电阻R11和电阻R12的连接节点；
场效应管Q7的栅极连接电阻R11和电阻R12的连接节点，场效应管Q7的栅极通过电阻R25连接VCC电源，场效应管Q7的源极通过电阻R13连接光耦IC4的1脚，光耦IC4的2脚通过TVS管D49连接地线，光耦IC4的1脚和2脚之间还并联电容C3，光耦IC4的3脚连接电阻R3和电容C1的连接节点，光耦IC4的4脚通过电阻R14连接三极管Q15的基极，三极管Q15的集电极通过电阻R16连接VCC电源，三极管Q15的发射极连接地线，三极管Q15的集电极还连接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极连接地线，三极管Q5的集电极通过电阻R17连接VCC电源，三极管Q5的集电极还连接脉宽调制芯片IC1的comp端；
脉宽调制芯片IC1的vfb端和comp端之间连接电阻R18，脉宽调制芯片IC1的vref端和rct端连接电阻R19，脉宽调制芯片IC1的rct端通过电容C6连接地线，脉宽调制芯片IC1的GND端连接地线，脉宽调制芯片IC1的cs端连接开关管Q6的源极，脉宽调制芯片IC1的vc端通过电阻R20连接电阻R3与电容C1的连接节点。
所述脉宽调制芯片IC1的型号为UC3842；所述开关管Q6的型号为场效应管STD13NM60N；所述放大器IC2的型号为TA7505M。
所述Vout电源为后期设备供电。
所述Vout电源还连接一个12V稳压器，12V稳压器输出的12V电压为所述放大器IC2供电。
本实用新型所述的一种基于APFC的模拟高频开关电源，解决了具有短路保护的APFC开关电源的技术问题；本实用新型采用光耦隔离保护的电路，实现了开关电源的短路隔离保护，安全系数高；本实用新型采用高阻抗取样电路获取输出电压的反馈信号，极大的降低了取样电路对后期供电的干扰。
附图说明
图1是本实用新型的电路图。
具体实施方式
如图1所示的一种基于APFC的模拟高频开关电源，包括PWM驱动电路、隔离保护电路、短路保护电路、高阻抗取样电路和APFC电路；
APFC电路包括整流桥D1、电阻R2、电阻R3、电感L4、二极管D5、电容C4、开关管Q6和电阻R7；
PWM驱动电路包括脉宽调制芯片IC1、电阻R18、电阻R19、电容C6、电阻R20、二极管D9、二极管D10、电容C2、电阻R11和电阻R12；
隔离保护电路包括电阻R17、电阻R16、电阻R14、三极管Q5、三极管Q15、光耦IC4、TVS管D49、电容C3和电阻R13；
短路保护电路包括电阻R25和场效应管Q7；
高阻抗取样电路包括放大器IC2、电阻R21、电阻R22、电阻R23和电阻R24；
整流桥D1的1脚和3脚连接外部交流电源，整流桥D1的4脚连接地线，整流桥D1的2脚输出VCC电源，VCC电源通过串联连接的电阻R2、电阻R3和电容C1连接地线，二极管D5的正极连接地线，二极管D5的负极通过电感L4连接VCC电源，开关管Q6的源极通过电阻R7连接地线，开关管Q6的漏极连接VCC电源，开关管Q6的栅极连接脉宽调制芯片IC1的out端，开关管Q6的漏极还连接二极管D9的正极，二极管D9的负极输出Vout电源，二极管D9的负极连接二极管D10的负极，二极管D10的正极连接地线，二极管D9的负极通过电容C2连接地线，二极管D9的负极通过串联连接的电阻R11和电阻R12连接地线；
放大器IC2的反相输入端通过电阻R21连接放大器IC2的输出端，放大器IC2的正相输入端通过串联连接的电阻R23和电阻R24连接地线，电阻R23和电阻R24的连接节点通过电阻R22连接放大器IC2的输出端，放大器IC2的输出端连接脉宽调制芯片IC1的vfb端，放大器IC2的正相输入端连接电阻R11和电阻R12的连接节点；
场效应管Q7的栅极连接电阻R11和电阻R12的连接节点，场效应管Q7的栅极通过电阻R25连接VCC电源，场效应管Q7的源极通过电阻R13连接光耦IC4的1脚，光耦IC4的2脚通过TVS管D49连接地线，光耦IC4的1脚和2脚之间还并联电容C3，光耦IC4的3脚连接电阻R3和电容C1的连接节点，光耦IC4的4脚通过电阻R14连接三极管Q15的基极，三极管Q15的集电极通过电阻R16连接VCC电源，三极管Q15的发射极连接地线，三极管Q15的集电极还连接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极连接地线，三极管Q5的集电极通过电阻R17连接VCC电源，三极管Q5的集电极还连接脉宽调制芯片IC1的comp端；
脉宽调制芯片IC1的vfb端和comp端之间连接电阻R18，脉宽调制芯片IC1的vref端和rct端连接电阻R19，脉宽调制芯片IC1的rct端通过电容C6连接地线，脉宽调制芯片IC1的GND端连接地线，脉宽调制芯片IC1的cs端连接开关管Q6的源极，脉宽调制芯片IC1的vc端通过电阻R20连接电阻R3与电容C1的连接节点。
所述脉宽调制芯片IC1的型号为UC3842；所述开关管Q6的型号为场效应管STD13NM60N；所述放大器IC2的型号为TA7505M。
所述Vout电源为后期设备供电。
所述Vout电源还连接一个12V稳压器，12V稳压器输出的12V电压为所述放大器IC2供电，所述12V稳压器为LM7812等常用12V稳压芯片。
在APFC电路中，整流桥D1用于对外部交流电源进行整流，通过控制PWM信号的占空比来控制开关管Q6的通断，从而实现电感L4的电流的峰值跟随输入正弦电压波形，达到提高功率因数和降低谐波含量的目的。
在PWM驱动电路中，脉宽调制芯片IC1作为主PWM控制芯片向开关管Q6提供控制用的PWM信号；
高阻抗取样电路采用放大器IC2和电阻R21构成了一个缓冲放大器，用于没有放大信号，而是起到阻抗匹配的作用，减小信号失真、抗干扰，电阻R11和电阻R12为取样电阻。
短路保护电路中场效应管Q7的栅极通过电阻R11和电阻R12获取电压信号，并为隔离保护电路提供启动信号，而隔离保护电路是通过控制对脉宽调制芯片IC1的comp端提供高电平从而使其正常工作的：当正常使用时，电阻R11和电阻R12连接节点上的电压为高电平，此时，场效应管Q7的栅极被驱动，场效应管Q7导通，进而光耦IC4导通，三极管Q15的基极通过电阻R14和光耦的3脚和4脚连接到电阻R3和电容C1的连接节点，从而获取启动高电平，三极管Q15导通，此时三极管Q5的基极被三极管Q15拉低到地线上，三极管Q5截止，脉宽调制芯片IC1的comp端获取到通过电阻R17连接的VCC电源的高电平，脉宽调制芯片IC1正常工作；
当后期设备有短路时，此时由于后期设备的短路，Vout被拉低到地线，电阻R11和电阻R12的连接节点上的电压也为低电平，那么场效应管Q7截止，光耦IC4关闭，三极管Q15截止，三级Q5则导通，进而将脉宽调制芯片IC1的comp端拉低到地线上，脉宽调制芯片IC1不工作，从而实现对脉宽调制芯片IC1的保护。
所述TVS管D49的型号为SO-IN5822，所述TVS管D49保护光耦IC4不受TVS冲击，电容C3保证光耦IC4的正常工作。
本实用新型所述的一种基于APFC的模拟高频开关电源，解决了具有短路保护的APFC开关电源的技术问题；本实用新型采用光耦隔离保护的电路，实现了开关电源的短路隔离保护，安全系数高；本实用新型采用高阻抗取样电路获取输出电压的反馈信号，极大的降低了取样电路对后期供电的干扰。
Claims (4)
1.一种基于APFC的模拟高频开关电源，其特征在于：包括PWM驱动电路、隔离保护电路、短路保护电路、高阻抗取样电路和APFC电路；
APFC电路包括整流桥D1、电阻R2、电阻R3、电感L4、二极管D5、电容C4、开关管Q6和电阻R7；
PWM驱动电路包括脉宽调制芯片IC1、电阻R18、电阻R19、电容C6、电阻R20、二极管D9、二极管D10、电容C2、电阻R11和电阻R12；
隔离保护电路包括电阻R17、电阻R16、电阻R14、三极管Q5、三极管Q15、光耦IC4、TVS管D49、电容C3和电阻R13；
短路保护电路包括电阻R25和场效应管Q7；
高阻抗取样电路包括放大器IC2、电阻R21、电阻R22、电阻R23和电阻R24；
整流桥D1的1脚和3脚连接外部交流电源，整流桥D1的4脚连接地线，整流桥D1的2脚输出VCC电源，VCC电源通过串联连接的电阻R2、电阻R3和电容C1连接地线，二极管D5的正极连接地线，二极管D5的负极通过电感L4连接VCC电源，开关管Q6的源极通过电阻R7连接地线，开关管Q6的漏极连接VCC电源，开关管Q6的栅极连接脉宽调制芯片IC1的out端，开关管Q6的漏极还连接二极管D9的正极，二极管D9的负极输出Vout电源，二极管D9的负极连接二极管D10的负极，二极管D10的正极连接地线，二极管D9的负极通过电容C2连接地线，二极管D9的负极通过串联连接的电阻R11和电阻R12连接地线；
放大器IC2的反相输入端通过电阻R21连接放大器IC2的输出端，放大器IC2的正相输入端通过串联连接的电阻R23和电阻R24连接地线，电阻R23和电阻R24的连接节点通过电阻R22连接放大器IC2的输出端，放大器IC2的输出端连接脉宽调制芯片IC1的vfb端，放大器IC2的正相输入端连接电阻R11和电阻R12的连接节点；
场效应管Q7的栅极连接电阻R11和电阻R12的连接节点，场效应管Q7的栅极通过电阻R25连接VCC电源，场效应管Q7的源极通过电阻R13连接光耦IC4的1脚，光耦IC4的2脚通过TVS管D49连接地线，光耦IC4的1脚和2脚之间还并联电容C3，光耦IC4的3脚连接电阻R3和电容C1的连接节点，光耦IC4的4脚通过电阻R14连接三极管Q15的基极，三极管Q15的集电极通过电阻R16连接VCC电源，三极管Q15的发射极连接地线，三极管Q15的集电极还连接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极连接地线，三极管Q5的集电极通过电阻R17连接VCC电源，三极管Q5的集电极还连接脉宽调制芯片IC1的comp端；
脉宽调制芯片IC1的vfb端和comp端之间连接电阻R18，脉宽调制芯片IC1的vref端和rct端连接电阻R19，脉宽调制芯片IC1的rct端通过电容C6连接地线，脉宽调制芯片IC1的GND端连接地线，脉宽调制芯片IC1的cs端连接开关管Q6的源极，脉宽调制芯片IC1的vc端通过电阻R20连接电阻R3与电容C1的连接节点。
2.如权利要求1所述的一种基于APFC的模拟高频开关电源，其特征在于：所述脉宽调制芯片IC1的型号为UC3842；所述开关管Q6的型号为场效应管STD13NM60N；所述放大器IC2的型号为TA7505M。
3.如权利要求1所述的一种基于APFC的模拟高频开关电源，其特征在于：所述Vout电源为后期设备供电。
4.如权利要求1所述的一种基于APFC的模拟高频开关电源，其特征在于：所述Vout电源还连接一个12V稳压器，12V稳压器输出的12V电压为所述放大器IC2供电。
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