CN209787042U - 开关电源充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源充电电路，该电路包括与市电输入连接的EMI电路，整流滤波电路，尖峰吸收电路，高频变压器，脉宽控制回路，输出绕组整流滤波电路，辅助绕组整流滤波电路，输出反馈回路及次级EMI电路，输出绕组整流滤波电路的输出端与负载连接并为负载供电。该电路可将85～265V交流电转换成12V2A的直流电，本实用新型的开关电源充电电路整体体积小、成本低，且第四二极管D4替代传统的肖特基，效率高，能够在最大程度上满足欧盟六级能效的要求，同时降低整机温度。

Description

开关电源充电电路

【技术领域】

本实用新型涉及一种充电电路，特别是涉及一种可将85～265V交流电转换成12V2A的直流电的开关电源充电电路。

【背景技术】

市面上的12V2A的开关电源主要用于一些网通类的产品上。在设计开关电源电路的过程中，行业上习惯的做法是原边搭配一颗控制IC，以控制外部MOS的开关，而副边选用肖特基二极管整流，这使得电路复杂，且整个电路的效率不容易满足欧盟六级能效的要求，此外，整机的温度高，使用寿命短，成本高。因此，如何简化开关电源充电电路，以使其满足欧盟六级能效的要求，并降低整机温度及成本就成为一种客观需求。

【实用新型内容】

本实用新型旨在解决上述问题，而提供一种尺寸小、成本低且符合欧盟六级能效要求的开关电源充电电路。

本实用新型的开关电源充电电路，该电路包括与市电输入连接的EMI 电路，与EMI电路输出端连接的整流滤波电路，与整流滤波电路输出端连接的尖峰吸收电路，与尖峰吸收电路输出端连接的高频变压器及脉宽控制回路，与所述高频变压器输出绕组连接的输出绕组整流滤波电路，分别与所述高频变压器辅助绕组及脉宽控制回路一个输入端连接的辅助绕组整流滤波电路，分别与脉宽控制回路另一输入端及输出绕组整流滤波电路输出端连接的输出反馈回路及设于高频变压器初级绕组与次级绕组之间的次级EMI电路，所述输出绕组整流滤波电路的输出端与负载连接并为负载供电。

所述EMI电路包括第一保险管F1，热敏电阻NTC，压敏电阻MOV，第一X电容CX1，第一X电阻RX1，第二X电阻RX2，第一电阻R1及第一共模电感LF1，所述第一保险管F1的一端与交流输入电源连接，另一端分别与压敏电阻MOV的一端、第一X电容CX1的一端、第一X电阻RX1的一端及第一共模电感LF1的输入端连接，所述第一X电阻RX1的另一端分别与第二X电阻RX2的一端及第一电阻R1的一端连接，所述第二X电阻RX2的另一端、所述压敏电阻MOV的另一端及第一X电容CX1的另一端分别通过热敏电阻NTC与交流输入电源连接。

所述整流滤波电路包括第一整流桥BD1、第一电容C1及第二电容C2，所述第一整流桥BD1的输入端与EMI电路输出端连接，所述第一整流桥 BD1的正极输出端分别与第一电容C1的正极、第二电容C2的正极连接，所述第一整流桥BD1的负极输出端、第一电容C1的负极及第二电容C2的负极接地。

所述尖峰吸收电路包括第三电容C3、第四电阻R4A、R4B、第三电阻 R3A及第一二极管D1，所述高频变压器为第一变压器T1，所述第三电容 C3的一端分别与整流滤波电路的正极输出端、第四电阻R4A、R4B的一端及第一变压器T1的输入绕组同名端连接，所述第三电容C3的另一端分别与第四电阻R4A、R4B的另一端、第三电阻R3A的一端连接，所述第三电阻R3A的另一端与第一二极管D1的阴极连接，所述第一二极管D1的阳极与第一变压器T1的输入绕组异名端及脉宽控制回路的输出端连接。

所述脉宽控制回路包括第一芯片U1、第六电容C6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9A、R9B及第十电阻R10，所述第一芯片U1的型号为SP6659，其内部包含开关管MOS，该第一芯片U1的FB引脚分别与第六电容C6的一端及输出反馈回路连接，第一芯片U1的DEM引脚分别与第七电阻R7及第八电阻R8的一端连接，所述第一芯片U1的CS引脚分别与第九电阻R9A，R9B及第十电阻R10的一端连接，所述第一芯片U1 的DRAIN引脚及第七电阻R7的另一端分别与高频变压器连接，所述第六电容C6的另一端、第八电阻R8的另一端、第九电阻R9A、R9B的另一端及第十电阻R10的另一端接地。

所述输出绕组整流滤波电路包括第十四电阻R14A、第四二极管D4、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9及第二共模电感LF2，所述第四二极管D4的型号为DK5V100R25，其内置控制芯片和MOS管，所述第十四电阻R14A的一端及第四二极管D4的阳极分别与高频变压器连接，所述第十四电阻R14A的另一端与第七电容C7的一端连接，所述第四二极管 D4的阴极分别与第七电容C7的另一端、第八电容C8的正极、第九电容 C9的正极及第二共模电感LF2的输入端连接，所述第八电容C8的负极、第九电容C9的负极与输出电压的负极连接，所述第二共模电感LF2的输出端与负载连接。

所述辅助绕组整流滤波电路包括第二二极管D2、第五电阻R5及第四电容C4，所述第二二极管D2的阳极与高频变压器连接，其阴极与第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与第四电容C4的正极连接，所述第四电容C4的负极接地。

所述输出反馈回路包括第二芯片U2、第十五电阻R15、第十六电阻 R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第十电容C10 及第三芯片U3，所述第二芯片U2的射极与脉宽控制回路连接，所述第二芯片U2的阳极分别与第十七电阻R17的一端、第十八电阻R18的一端连接，所述第二芯片U2的阴极分别与第十八电阻R18的另一端、第十九电阻 R19的一端及第三芯片U3的阴极连接，所述第十七电阻R17的另一端与第十五电阻R15的一端连接，所述第十九电阻R19的另一端与第十电容C10 的一端连接，所述第三芯片U3参考极分别与第十电容C10的另一端、第十六电阻R16的一端、第十五电阻R15的另一端连接，所述第三芯片U3的阳极及第十六电阻R16的另一端与输出电压的负极连接。

所述次级EMI电路为第一Y电容CY1，该第一Y电容CY1的一端与第一变压器T1输出绕组的同名端连接，其另一端与第一变压器T1输入绕组的同名端连接。

所述市电输入电压为85～265V交流电，所述输出绕组整流滤波电路的输出端输出电压为12V2A直流电。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的开关电源充电电路的脉宽控制回路中的第一芯片U1的型号为SP6659，输出绕组整流滤波电路中的第四二极管D4的型号为DK5V100R25，由于第一芯片U1及第四二极管D4 均内置MOS管，使电路简化，整体体积小、成本低，且第四二极管D4替代传统的肖特基，效率高，能够在最大程度上满足欧盟六级能效的要求，同时降低整机温度。

【附图说明】

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的电路原理图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充，对本实用新型不构成任何限制。

如图1所示，本实用新型的充电电路可将市电交流85V～265V转换成 12V/2A的直流输出，直接给负载设备供电。该充电电路包括EMI电路10、整流滤波电路20、尖峰吸收电路30、高频变压器40、脉宽控制回路50、输出绕组整流滤波电路60、辅助绕组整流滤波电路70、输出反馈回路80、次级EMI电路90。

如图1、图2所示，EMI电路10的输入端与市电输入连接，其输出端与整流滤波电路20的输入端连接，整流滤波电路20的输出端与尖峰吸收电路30的输入端连接，尖峰吸收电路30的输出端与高频变压器40的输入绕组以及脉宽控制回路50的输出端连接，高频变压器40的输出绕组与输出绕组整流滤波电路60的输入端连接，高频变压器40的辅助绕组与辅助绕组整流滤波电路70的输入端连接，脉宽控制回路50的一个输入端与辅助绕组整流滤波电路70的输出端连接，脉宽控制回路50的另一个输入端与输出反馈回路80的输出端连接，输出整流滤波电路60的输出端与输出反馈回路80的输入端连接，同时输出整流滤波电路60的输出端输出12V 直流电源，给负载设备供电，辅助绕组整流滤波电路70的输入端与高频变压器40的辅助绕组的输出端连接，辅助绕组整流滤波电路70的输出端与脉宽控制回路50的一个输入端连接，给脉宽控制回路50提供电源，输出反馈回路80的输入端与输出绕组整流滤波电路60的输出端连接，检测输出绕组整流滤波电路60的输出电压，输出反馈回路80的输出端与脉宽控制回路50的一个输入端连接，次级EMI电路90一个输入端与高频变压器 40的输出绕组同名端连接，另一个输入端与高频变压器40的输入绕组同名端连接。

具体地，如图2所示，EMI电路10用于对交流输入电源进行保护，并滤除各种干扰信号，其包括第一保险管F1，热敏电阻NTC，压敏电阻MOV，第一X电容CX1，第一X电阻RX1，第二X电阻RX2，第一电阻R1，第一共模电感LF1。第一保险管F1的一端与交流输入电源的火线连接，另一端与压敏电阻MOV的一端连接，当火线上的电流超过保护电流时，第一保险管F1断开，实现对后端电路的保护；热敏电阻NTC的一端与交流输入电源的零线连接，另一端与MOV的另一端连接，刚上电时，热敏电阻NTC 的温度比较低，电阻值比较大，以限制第一电容C1，第二电容C2的充电电流，随着第一充电电容C1，第二电容C2的充电完成，热敏电阻NTC的温度升高，电阻值减小；压敏电阻MOV用于对交流输入电压进行过压保护，当交流输入电源的电压过高时，压敏电阻MOV的电阻值减小，对交流输入电源短路，以保护后端电路；第一X电容CX1与压敏电阻MOV并联，滤除交流输入电源的差模干扰信号，第一共模电感LF1的两个输入端分别与压敏电阻MOV连接，用于滤除交流输入电源的共模干扰信号。

整流滤波电路20用于对EMI电路10的输出进行整流并滤波，其包括第一整流桥BD1，第一电容C1，第二电容C2。第一整流桥BD1的输入端与第一共模电感LF1的输出端连接，将交流电源整流成馒头波，第一电容 C1，第二电容C2之间并联，其正极与第一整流桥BD1的正极输出端连接，负极接地，用于将第一整流桥BD1产生的馒头波滤成稳定的直流波。

尖峰吸收电路30用于吸收开关管开关过程中形成的尖峰电压，保护开关管不被击穿，其包括第三电容C3，第四电阻R4A，第四电阻R4B，第三电阻R3A，第一二极管D1。第三电容C3与第四电阻R4A与第四电阻R4B 并联，第三电容C3的一端与第一变压器T1输入绕组的同名端连接，第三电容C3的另一端与第三电阻R3A的一端连接，第三电阻R3A的另一端与第一二极管D1的阴极连接，第一二极管D1的阳极与第一变压器T1输入绕组的异名端连接；当开关管开关时，尖峰吸收电路30用于吸收第一变压器T1输入绕组异名端产生的尖峰电压。

高频变压器40用于将电能量从高频变压器的初级耦合高频变压器的次级，以产生所需输出直流电，其包括第一变压器T1。第一变压器包含三个绕组，分别是输入绕组、输出绕组和辅助绕组，输出绕组的输出电压经过整流滤波后，给外部负载设备提供直流电；辅助绕组的输出电压经过整流滤波后，给第一芯片U1供电。

脉宽控制回路50根据输出反馈回路80的输出信号，产生脉宽控制信号，控制开关管的开关，以稳定输出电压，其包括第一芯片U1，第六电容 C6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9A，第九电阻R9B，第十电阻R10。第一芯片U1的型号为SP6659，其内部包含开关管MOS，芯片内部具有各种异常状态保护功能，比如欠压锁定、过压保护、过流保护等功能，在电路发生保护后，芯片可以不断自动重启，直到正常为止。第一芯片U1的FB引脚是反馈信号引脚，与第六电容C6的一端以及输出反馈回路80连接，用于检测输出直流电源的变化并调整脉冲宽度，以稳定输出直流电源，第九电阻R9A、第九电阻R9B以及第十电阻R10并联组成电流采样电阻后，其一端与地连接，另一端与第一芯片U1的CS引脚连接，当输出直流电源的负载增大时，流过电流采样电阻的电流增加，使得第一芯片 U1的CS引脚电压升高，进入过流保护状态，第一芯片U1的DRAIN引脚是内置开关管MOS的漏极，与第一变压器T1输入绕组异名端连接，当开关管开关时，第一变压器T1的输入绕组工作在通断状态，从而将电能量传递到第一变压器T1的输出绕组和辅助绕组。

输出绕组整流滤波电路60用于对高频变压器T1的输出绕组产生的交流电进行整流和滤波，以产生所需输出直流电给外部设备，其包括第十四电阻R14A，第四二极管D4，第七电容C7，第八电容C8，第九电容C9，第二共模电感LF2。第四二极管D4阳极与第一变压器T1输出绕组的异名端连接，其阴极与第八电容C8的正极连接，用于对第一变压器T1输出绕组的交流电进行整流，第四二极管D4型号为DK5V100R25，其内置开关管可以实现与第一芯片U1的开关管同步开关，从而提高工作效率、降低工作温度，第十四电阻R14A的一端与第四二极管D4阳极连接，其另一端与第七电容C7的一端连接，第七电容C7的另一端与第四二极管D4的阴极连接，第十四电阻R14A和第七电容C7组成RC吸收电路，吸收第四二极管 D4开关过程中产生的尖峰电压，第八电容C8和第九电容C9并联，第八电容C8的负极与第一变压器T1输出绕组的同名端连接，第八电容C8的正极与第四二极管D4的阴极连接，对第一变压器T1输出绕组的输出电压进行滤波，第二共模电感LF2的输入端与第九电容C9连接，其输出端与负载连接，用于滤除输出电压的共模信号。

辅助绕组整流滤波电路70用于对高频变压器T1的辅助绕组产生的交流电进行整流和滤波，给第一芯片U1供电，其包括第二二极管D2，第五电阻R5，第四电容C4。第二二极管D2阳极与第一变压器T1辅助绕组的异名端连接，其阴极与第五电阻R5的一端连接，对第一变压器T1辅助绕组的输出进行整流，第五电阻R5的另一端与第四电容C4的正极连接，用于限制第四电容C4的充电电流，第四电容C4的负极接地，对第一变压器 T1的辅助绕组输出电压进行滤波，给第一芯片U1进行供电。

输出反馈回路80用于将输出绕组整流滤波电路60的输出通过光耦反馈到脉宽控制回路50，其包括第二芯片U2，第十五电阻R15，第十六电阻 R16，第十七电阻R17，第十八电阻R18，第十九电阻R19，第十电容C10，第三芯片U3。第三芯片U3型号为TL431，第三芯片U3的阴极与第二芯片 U2的阴极连接，其阳极与输出电压的负极连接，其参考极产生2.5V的基准电压，第十九电阻R19的一端与第三芯片U3的阴极连接，另一端与第十电容C10的一端连接，第十电容C10的另一端与第三芯片U3的参考极连接，第十九电阻R19和第十电容C10组成RC补偿电路，用于对输出反馈回路80进行补偿，第十五电阻R15一端与输出电压的正极连接，另一端与第十六电阻R16的一端以及第三芯片U3的参考极连接，第十六电阻R16 的另一端与输出电压的负极连接，用于控制输出电压的大小，第十七电阻 R17的一端与输出电压的正极连接，另一端与第二芯片U2的阳极以及第十八电阻R18的一端连接，第十八电阻R18的另一端与第二芯片U2的阴极以及第三芯片U3的阴极连接，用于调整第二芯片U2的二极管正向电流工作范围，第二芯片U2的射极接地，集电极经过第六电容C6滤波后与第一芯片U1的FB引脚连接，当输出电压的电压值发生变化时，流过第二芯片 U2的二极管正向电流变化，并反馈到第一芯片U1的FB引脚，第一芯片 U1会改变脉冲宽度，以调节输出电压，使输出电压稳定。

次级EMI电路90用于给高频变压器次级的共模信号提供回路到高频变压器的初级，以减小共模信号对输出的影响，其包括第一Y电容CY1。第一Y电容CY1的一端与第一变压器T1输出绕组的同名端连接，另一端与第一变压器T1输入绕组的同名端连接。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但本实用新型的保护范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本实用新型的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种开关电源充电电路，其特征在于，该电路包括与市电输入连接的EMI电路(10)，与EMI电路(10)输出端连接的整流滤波电路(20)，与整流滤波电路(20)输出端连接的尖峰吸收电路(30)，与尖峰吸收电路(30)输出端连接的高频变压器(40)及脉宽控制回路(50)，与所述高频变压器(40)输出绕组连接的输出绕组整流滤波电路(60)，分别与所述高频变压器(40)辅助绕组及脉宽控制回路(50)一个输入端连接的辅助绕组整流滤波电路(70)，分别与脉宽控制回路(50)另一输入端及输出绕组整流滤波电路(60)输出端连接的输出反馈回路(80)及设于高频变压器(40)初级绕组与次级绕组之间的次级EMI电路(90)，所述输出绕组整流滤波电路(60)的输出端与负载连接并为负载供电。

2.如权利要求1所述的开关电源充电电路，其特征在于，所述EMI电路(10)包括第一保险管F1，热敏电阻NTC，压敏电阻MOV，第一X电容CX1，第一X电阻RX1，第二X电阻RX2，第一电阻R1及第一共模电感LF1，所述第一保险管F1的一端与交流输入电源连接，另一端分别与压敏电阻MOV的一端、第一X电容CX1的一端、第一X电阻RX1的一端及第一共模电感LF1的输入端连接，所述第一X电阻RX1的另一端分别与第二X电阻RX2的一端及第一电阻R1的一端连接，所述第二X电阻RX2的另一端、所述压敏电阻MOV的另一端及第一X电容CX1的另一端分别通过热敏电阻NTC与交流输入电源连接。

3.如权利要求1所述的开关电源充电电路，其特征在于，所述整流滤波电路(20)包括第一整流桥BD1、第一电容C1及第二电容C2，所述第一整流桥BD1的输入端与EMI电路(10)输出端连接，所述第一整流桥BD1的正极输出端分别与第一电容C1的正极、第二电容C2的正极连接，所述第一整流桥BD1的负极输出端、第一电容C1的负极及第二电容C2的负极接地。

4.如权利要求1所述的开关电源充电电路，其特征在于，所述尖峰吸收电路(30)包括第三电容C3、第四电阻R4A、R4B、第三电阻R3A及第一二极管D1，所述高频变压器(40)为第一变压器T1，所述第三电容C3的一端分别与整流滤波电路(20)的正极输出端、第四电阻R4A、R4B的一端及第一变压器T1的输入绕组同名端连接，所述第三电容C3的另一端分别与第四电阻R4A、R4B的另一端、第三电阻R3A的一端连接，所述第三电阻R3A的另一端与第一二极管D1的阴极连接，所述第一二极管D1的阳极与第一变压器T1的输入绕组异名端及脉宽控制回路(50)的输出端连接。

5.如权利要求1所述的开关电源充电电路，其特征在于，所述脉宽控制回路(50)包括第一芯片U1、第六电容C6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9A、R9B及第十电阻R10，所述第一芯片U1的型号为SP6659，其内部包含开关管MOS，该第一芯片U1的FB引脚分别与第六电容C6的一端及输出反馈回路(80)连接，第一芯片U1的DEM引脚分别与第七电阻R7及第八电阻R8的一端连接，所述第一芯片U1的CS引脚分别与第九电阻R9A，R9B及第十电阻R10的一端连接，所述第一芯片U1的DRAIN引脚及第七电阻R7的另一端分别与高频变压器(40)连接，所述第六电容C6的另一端、第八电阻R8的另一端、第九电阻R9A、R9B的另一端及第十电阻R10的另一端接地。

6.如权利要求1所述的开关电源充电电路，其特征在于，所述输出绕组整流滤波电路(60)包括第十四电阻R14A、第四二极管D4、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9及第二共模电感LF2，所述第四二极管D4的型号为DK5V100R25，其内置控制芯片和MOS管，所述第十四电阻R14A的一端及第四二极管D4的阳极分别与高频变压器(40)连接，所述第十四电阻R14A的另一端与第七电容C7的一端连接，所述第四二极管D4的阴极分别与第七电容C7的另一端、第八电容C8的正极、第九电容C9的正极及第二共模电感LF2的输入端连接，所述第八电容C8的负极、第九电容C9的负极与输出电压的负极连接，所述第二共模电感LF2的输出端与负载连接。

7.如权利要求1所述的开关电源充电电路，其特征在于，所述辅助绕组整流滤波电路(70)包括第二二极管D2、第五电阻R5及第四电容C4，所述第二二极管D2的阳极与高频变压器(40)连接，其阴极与第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与第四电容C4的正极连接，所述第四电容C4的负极接地。

8.如权利要求1所述的开关电源充电电路，其特征在于，所述输出反馈回路(80)包括第二芯片U2、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第十电容C10及第三芯片U3，所述第二芯片U2的射极与脉宽控制回路(50)连接，所述第二芯片U2的阳极分别与第十七电阻R17的一端、第十八电阻R18的一端连接，所述第二芯片U2的阴极分别与第十八电阻R18的另一端、第十九电阻R19的一端及第三芯片U3的阴极连接，所述第十七电阻R17的另一端与第十五电阻R15的一端连接，所述第十九电阻R19的另一端与第十电容C10的一端连接，所述第三芯片U3参考极分别与第十电容C10的另一端、第十六电阻R16的一端、第十五电阻R15的另一端连接，所述第三芯片U3的阳极及第十六电阻R16的另一端与输出电压的负极连接。

9.如权利要求4所述的开关电源充电电路，其特征在于，所述次级EMI电路(90)为第一Y电容CY1，该第一Y电容CY1的一端与第一变压器T1输出绕组的同名端连接，其另一端与第一变压器T1输入绕组的同名端连接。

10.如权利要求1所述的开关电源充电电路，其特征在于，所述市电输入电压为85～265V交流电，所述输出绕组整流滤波电路(60)的输出端输出电压为12V2A直流电。