CN209982342U - 一种基于单端的反激式电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单端的反激式电源，包括输入级整流滤波电路、反激控制芯片、线性光耦合器，所述输入级整流滤波电路的输出端通过第一电阻和第一滤波电容与反激控制芯片相连接，所述反激控制芯片的控制端与线性光耦合器相连接，所述反激控制芯片的第一引脚分别并联有第二电阻和第一电容，所述第二电阻和第一电容的并接支路通过第三电阻与线性光耦合器输入端相连接，采用光耦器件来实现输出反馈信号和输入信号的隔离，且将该输出直接作为电源内部误差放大器输出，可以减小电压反馈采样时间，提高开关电源的控制精度，使设计出的开关电源具有自动稳压功能，提高了输入电源的可靠性和稳定性。

Description

一种基于单端的反激式电源

技术领域

本实用新型涉及反激式电源领域，具体为一种基于单端的反激式电源。

背景技术

近年来，开关电源的应用越来越广泛，是一种新式电源，它具有重量轻、体积小、发热量低、效率高、性能稳定、使用方便等优点，而且慢慢的取代了传统的线性稳压电源。它很好的应用在通信、航天、仪器、设备、机械、电器等领域。

在社会生活中，市场上开关电源中的功率管很多采用绝缘栅双极晶体管和全控电力场效应管，它们的开关频率分别可达几十千赫兹，几百千赫兹。这些高速开关元器件的应用极大地提高了开关电源的开关频率。

例如，申请号为201711218215.0，专利名称为一种反激式开关电源电路的发明专利：

其通过在变压器上增加辅助线圈，可实现主开关管零电压开通，大大提高了开关电源的效率，降低了系统成本。

但是，现有的基于单端的反激式电源存在以下缺陷：

(1)现有的反激式电源其内部电路的电容容易受到漏电流的影响，一般会通过增加滤波器的级数是的漏电流降低，但是这会使滤波器体积变大，成本提高；

(2)现有的反激式电在使用过程中稳定性不强，导致对充电电路的损伤较为严重，并且输入电源中包含交流成分，导致噪声干扰较强。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种基于单端的反激式电源，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于单端的反激式电源，包括输入级整流滤波电路、反激控制芯片、线性光耦合器，所述输入级整流滤波电路的输出端通过第一电阻和第一滤波电容与反激控制芯片相连接，所述反激控制芯片的控制端与线性光耦合器相连接，所述反激控制芯片的第一引脚分别并联有第二电阻和第一电容，所述第二电阻和第一电容的并接支路通过第三电阻与线性光耦合器输入端相连接，所述反激控制芯片的第四引脚分别连接有第四电阻和第二电容，所述第四电阻的另一端分别连接有第三电容以及反激控制芯片的控制端，所述反激控制芯片的第六引脚通过第一分流电阻连接有场效应管，所述场效应管的源极和漏极之间串接有第四电容和第一二级管，所述第一二级管的两端并接有第二分流电阻，所述场效应管的漏极连接有第二二级管，所述第二二级管的导通端通过稳压管直接接地；

所述线性光耦合器的输出端串接有第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻和第二分压电阻的串接支路上还连接有第三分流电阻、第四分流电阻和第五分流电阻，所述第三分流电阻、第四分流电阻和第五分流电阻的一端均连接有并联稳压管，所述并联稳压管的导通端与线性光耦合器相连接，所述并联稳压管的控制端通过限流电阻反馈连接到并联稳压管的输入端，所述线性光耦合器的输入端还通过第五电阻直接接地。

进一步地，所述场效应管的源极还分别连接有第六电阻和第七电阻，所述第六电阻的另一端直接接地，所述第七电阻的另一端反馈连接到反激控制芯片的输入端，所述反激控制芯片的输入端通过第二滤波电容直接接地。

进一步地，所述第一电阻的输入线路还并接有第五电容、第八电阻和感应线圈，所述第八电阻和感应线圈的并接支路上还串接有第三二级管，所述第三二级管的导通端与场效应管的漏极相连接。

进一步地，所述感应线圈的两端并接有变压器，所述变压器的输出端分三路分别串接有第四二级管、第五二级管和第六二级管，所述第四二级管、第五二级管和第六二级管的并接支路上分别并接有第一储能电容、第二储能电容和第三储能电容，所述第一储能电容、第二储能电容和第三储能电容的并接支路上分别串联有第一电感、第二电感和第三电感，所述第一电感、第二电感和第三电感的串接支路上分别并联有第三滤波电容、第四滤波电容和第五滤波电容。

进一步地，所述输入级整流滤波电路包括高频变压器，所述高频变压器的输入端并接有第六滤波电容，所述第六滤波电容的并接支路上串接有第一可调电阻，所述第一可调电阻的一端连接有输入信号线路A，所述第一可调电阻的另一端通过第二可调电阻与第六滤波电容相连接，所述第六滤波电容连接有输入信号线路B，所述高频变压器的输出端并接有第六电容，所述第六电容的另一端通过第七电容连接有输入信号线路C。

进一步地，所述高频变压器的输出端与输入信号线路C之间并接有第八电容，所述高频变压器的输出端还分别连接有第七二级管、第八二级管、第九二级管、第十二级管，所述第七二级管、第八二级管与第九二级管、第十二级管之间设置为并联连接，所述第九二级管、第十二级管的连接节点与高频变压器输出端相连接，所述第七二级管、第八二级管的连接节点与高频变压器输出端相连接，所述第九二级管、第十二级管的两端还并接有第七滤波电容。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的基于单端的反激式电源，采用光耦器件来实现输出反馈信号和输入信号的隔离，且将该输出直接作为电源内部误差放大器输出，可以减小电压反馈采样时间，提高开关电源的控制精度，降低了滤波器的级数，从而使得电路结构变得更加简单，成本降低。

(2)本实用新型的基于单端的反激式电源，利用控制开关管的导通时间来调整输出电压，用反激控制芯片实现电压电流双闭环控制，用可调精密并联稳压器、线性光耦合器和其他电路元器件一起作为反馈环节，使设计出的开关电源具有自动稳压功能，提高了输入电源的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的整体电路示意图；

图2为本实用新型的输入级整流滤波电路图。

图中标号：

1-四角架；2-半圆形开口；3-转轴安装板；4-限位转轴柱；5-限位槽； 6-单人梯；7-滚轮；8-制动板；9-气压缸；10-活塞杆；11-调控板；12-限位板；13-半球形空心盖；

301-固定安装板；302-活动安装板；303-插块；304-插槽；305-铰链； 401-主轴柱；

402-转动轴柱；403-梯板安装槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种基于单端的反激式电源，包括输入级整流滤波电路H、反激控制芯片U、线性光耦合器Q，所述输入级整流滤波电路H的输出端通过第一电阻R1和第一滤波电容C01与反激控制芯片 U相连接，所述反激控制芯片U的控制端与线性光耦合器Q相连接，所述反激控制芯片U的第一引脚分别并联有第二电阻R2和第一电容C1，所述第二电阻 R2和第一电容C1的并接支路通过第三电阻R3与线性光耦合器Q输入端相连接，所述反激控制芯片U的第四引脚分别连接有第四电阻R4和第二电容C2，所述第四电阻R4的另一端分别连接有第三电容C3以及反激控制芯片U的控制端，所述反激控制芯片U的第六引脚通过第一分流电阻R01连接有场效应管M1，所述场效应管M1的源极和漏极之间串接有第四电容C4和第一二级管 D1，所述第一二级管D1的两端并接有第二分流电阻R02，所述场效应管M1的漏极连接有第二二级管D2，所述第二二级管D2的导通端通过稳压管D01直接接地；

所述线性光耦合器Q的输出端串接有第一分压电阻RV1和第二分压电阻 RV2，所述第一分压电阻RV1和第二分压电阻RV2的串接支路上还连接有第三分流电阻R03、第四分流电阻R04和第五分流电阻R05，所述第三分流电阻R03、第四分流电阻R04和第五分流电阻R05的一端均连接有并联稳压管D11，所述并联稳压管D11的导通端与线性光耦合器Q相连接，所述并联稳压管D11的控制端通过限流电阻R_1反馈连接到并联稳压管D11的输入端，所述线性光耦合器Q的输入端还通过第五电阻R5直接接地。

本实施例中，采用线性光耦合器Q实现电路的隔离。

本实施例中，采用电流电压双闭环串级控制结构，内环是电流环，外环是电压环，控制原理是：给定的电压Ug与从输出反馈回的电压Ur进行比较，得到的电压误差经电压调节器输出作为另一给定的电压信号Ue，该信号与经电阻采样反映电流变化的信号Us进行比较，输出一个占空比可调的PWM脉冲信号，从而使得输出电压信号V0保持恒定

所述场效应管M1的源极还分别连接有第六电阻R6和第七电阻R7，所述第六电阻R6的另一端直接接地，所述第七电阻R7的另一端反馈连接到反激控制芯片U的输入端，所述反激控制芯片U的输入端通过第二滤波电容C02 直接接地，所述第一电阻R1的输入线路还并接有第五电容C5、第八电阻R8 和感应线圈L，所述第八电阻R8和感应线圈L的并接支路上还串接有第三二级管D3，所述第三二级管D3的导通端与场效应管M1的漏极相连接。

本实施例中，在整个保护控制系统中，过流保护是通过检测第六电阻R6 上流过的电流，再通过第七电阻R7和第二滤波电容C02滤波反馈回UC3844 型号的反激控制芯片U，与它内部的基准电压1V比较，使导通的宽度变窄，输出电压下降，直到反激控制芯片U停止工作，达到保护电路的目的，短路现象消失后，电源就自动恢复正常工作。

所述感应线圈L的两端并接有变压器T，所述变压器T的输出端分三路分别串接有第四二级管D4、第五二级管D5和第六二级管D6，所述第四二级管 D4、第五二级管D5和第六二级管D6的并接支路上分别并接有第一储能电容 C_1、第二储能电容C_2和第三储能电容C_3，所述第一储能电容C_1、第二储能电容C_2和第三储能电容C_3的并接支路上分别串联有第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3，所述第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的串接支路上分别并联有第三滤波电容C03、第四滤波电容C04和第五滤波电容 C05。

所述输入级整流滤波电路H包括高频变压器W，所述高频变压器W的输入端并接有第六滤波电容C06，所述第六滤波电容C06的并接支路上串接有第一可调电阻RS1，所述第一可调电阻RS1的一端连接有输入信号线路AINPUT1，所述第一可调电阻RS1的另一端通过第二可调电阻RS2与第六滤波电容C06 相连接，所述第六滤波电容C06连接有输入信号线路BINPUT2，所述高频变压器W的输出端并接有第六电容C6，所述第六电容C6的另一端通过第七电容 C7连接有输入信号线路CINPUT3，所述高频变压器W的输出端与输入信号线路CINPUT3之间并接有第八电容C8，所述高频变压器W的输出端还分别连接有第七二级管D7、第八二级管D8、第九二级管D9、第十二级管D10，所述第七二级管D7、第八二级管D8与第九二级管D9、第十二级管D10之间设置为并联连接，所述第九二级管D9、第十二级管D10的连接节点与高频变压器W 输出端相连接，所述第七二级管D7、第八二级管D8的连接节点与高频变压器 W输出端相连接，所述第九二级管D9、第十二级管D10的两端还并接有第七滤波电容C07。

本实施例中，高频变压器W选用NCDLPZ材料的铁氧体磁芯，它的作用不仅是能量的转换和传输，而且可以提高输入的整体性和可靠性。

本实施例中，输入级整流滤波电路H中的第六电容C6和第六滤波电容C06 主要作用是抑制串模干扰，分别是容量为0.1F/400V的薄膜电容，第七电容 C7和第八电容C8采用跨接方式的输出端接地，可以起到抑制共模干扰的作用，通常用陶瓷电容。

本实施例中，第七二级管D7、第八二级管D8采用快速恢复二极管可以降低500KHZ以下的噪声，这里选取FR156，第九二级管D9、第十二级管D10选取IN4007。

本实施例中，开关电源系统在总体上可分为主回路系统和控制回路系统，主回路系统由输入级整流滤波电路H、高频变压器电路和输出整流滤波电路几部分组成，输出电压由主回路和辅助回路组成，将+5V的输出设置为主回路，并设有反馈回路，+3.3V、+12V电压的输出设置为辅助输出。

本实施例中，整个电路的启动过程：一路经过高频变压器的感应线圈L 加在场效应管M1的漏极；另外的一路经过启动第一电阻R1向第一滤波电容 C01充电，为场效应管M1提供启动电压，加在反激控制芯片U的第7引脚，当第六滤波电容C06充电值达到16V时，反激控制芯片U启动工作，这个过程称为电压的软启动，为了防止冲击电压损坏反激控制芯片U，要在反激控制芯片的第7引脚和地间加一个18V的稳压管D01，引脚8产生的基准电压5V 经过第四电阻R4对第二电容C2进行充电，并在引脚4上形成锯齿波电压信号，它的频率就是电源的工作频率，锯齿波电压信号进入反激控制芯片U的内部振荡器，产生出频率固定的振荡信号，经过脉冲宽度调制和推挽式输出级的放大后，在引脚6输出栅极驱动信号使场效应管M1导通。

本实施例中，开关电源的稳压过程：三路+3.3V、+5V、+12V输出电压经过分流电阻R03、第四分流电阻R04和第五分流电阻R05分流后和TL431型号的并联稳压器D11的基准电压2.5V比较，产生误差电压，并且经过PC817型号的线性光耦合器Q把误差电压传给反激控制芯片U，它控制场效应管M1的占空比来进行稳压，输出电压升高时，经过分流电阻所得的采样电压也升高，流过线性光耦合器Q发光二极管的电流增大，场效应管M1的导通程度加深，它的集射极电压减小，反激控制芯片U的引脚6输出的驱动信号的占空比减小，因此输出电压下降，达到了稳压的目的。

本实施例中，采用全控电力场效应管M1作为开关管，利用控制开关管的导通时间来调整输出电压，用反激控制芯片U实现电压电流双闭环控制，用可调精密并联稳压器TL431、线性光耦合器PC817和其他电路元器件一起作为反馈环节，使设计出的开关电源具有自动稳压功能，它将输入的交流电压经过滤波、PWM控制、功率变换和稳压控制等电路的处理，得到要求的电压和电流。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种基于单端的反激式电源，包括输入级整流滤波电路(H)、反激控制芯片(U)、线性光耦合器(Q)，其特征在于：所述输入级整流滤波电路(H)的输出端通过第一电阻(R1)和第一滤波电容(C01)与反激控制芯片(U)相连接，所述反激控制芯片(U)的控制端与线性光耦合器(Q)相连接，所述反激控制芯片(U)的第一引脚分别并联有第二电阻(R2)和第一电容(C1)，所述第二电阻(R2)和第一电容(C1)的并接支路通过第三电阻(R3)与线性光耦合器(Q)输入端相连接，所述反激控制芯片(U)的第四引脚分别连接有第四电阻(R4)和第二电容(C2)，所述第四电阻(R4)的另一端分别连接有第三电容(C3)以及反激控制芯片(U)的控制端，所述反激控制芯片(U)的第六引脚通过第一分流电阻(R01)连接有场效应管(M1)，所述场效应管(M1)的源极和漏极之间串接有第四电容(C4)和第一二级管(D1)，所述第一二级管(D1)的两端并接有第二分流电阻(R02)，所述场效应管(M1)的漏极连接有第二二级管(D2)，所述第二二级管(D2)的导通端通过稳压管(D01)直接接地；

所述线性光耦合器(Q)的输出端串接有第一分压电阻(RV1)和第二分压电阻(RV2)，所述第一分压电阻(RV1)和第二分压电阻(RV2)的串接支路上还连接有第三分流电阻(R03)、第四分流电阻(R04)和第五分流电阻(R05)，所述第三分流电阻(R03)、第四分流电阻(R04)和第五分流电阻(R05)的一端均连接有并联稳压管(D11)，所述并联稳压管(D11)的导通端与线性光耦合器(Q)相连接，所述并联稳压管(D11)的控制端通过限流电阻(R_1)反馈连接到并联稳压管(D11)的输入端，所述线性光耦合器(Q)的输入端还通过第五电阻(R5)直接接地。

2.根据权利要求1所述的一种基于单端的反激式电源，其特征在于：所述场效应管(M1)的源极还分别连接有第六电阻(R6)和第七电阻(R7)，所述第六电阻(R6)的另一端直接接地，所述第七电阻(R7)的另一端反馈连接到反激控制芯片(U)的输入端，所述反激控制芯片(U)的输入端通过第二滤波电容(C02)直接接地。

3.根据权利要求1所述的一种基于单端的反激式电源，其特征在于：所述第一电阻(R1)的输入线路还并接有第五电容(C5)、第八电阻(R8)和感应线圈(L)，所述第八电阻(R8)和感应线圈(L)的并接支路上还串接有第三二级管(D3)，所述第三二级管(D3)的导通端与场效应管(M1)的漏极相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于单端的反激式电源，其特征在于：所述感应线圈(L)的两端并接有变压器(T)，所述变压器(T)的输出端分三路分别串接有第四二级管(D4)、第五二级管(D5)和第六二级管(D6)，所述第四二级管(D4)、第五二级管(D5)和第六二级管(D6)的并接支路上分别并接有第一储能电容(C_1)、第二储能电容(C_2)和第三储能电容(C_3)，所述第一储能电容(C_1)、第二储能电容(C_2)和第三储能电容(C_3)的并接支路上分别串联有第一电感(L1)、第二电感(L2)和第三电感(L3)，所述第一电感(L1)、第二电感(L2)和第三电感(L3)的串接支路上分别并联有第三滤波电容(C03)、第四滤波电容(C04)和第五滤波电容(C05)。

5.根据权利要求1所述的一种基于单端的反激式电源，其特征在于：所述输入级整流滤波电路(H)包括高频变压器(W)，所述高频变压器(W)的输入端并接有第六滤波电容(C06)，所述第六滤波电容(C06)的并接支路上串接有第一可调电阻(RS1)，所述第一可调电阻(RS1)的一端连接有输入信号线路A(INPUT1)，所述第一可调电阻(RS1)的另一端通过第二可调电阻(RS2)与第六滤波电容(C06)相连接，所述第六滤波电容(C06)连接有输入信号线路B(INPUT2)，所述高频变压器(W)的输出端并接有第六电容(C6)，所述第六电容(C6)的另一端通过第七电容(C7)连接有输入信号线路C(INPUT3)。

6.根据权利要求5所述的一种基于单端的反激式电源，其特征在于：所述高频变压器(W)的输出端与输入信号线路C(INPUT3)之间并接有第八电容(C8)，所述高频变压器(W)的输出端还分别连接有第七二级管(D7)、第八二级管(D8)、第九二级管(D9)、第十二级管(D10)，所述第七二级管(D7)、第八二级管(D8)与第九二级管(D9)、第十二级管(D10)之间设置为并联连接，所述第九二级管(D9)、第十二级管(D10)的连接节点与高频变压器(W)输出端相连接，所述第七二级管(D7)、第八二级管(D8)的连接节点与高频变压器(W)输出端相连接，所述第九二级管(D9)、第十二级管(D10)的两端还并接有第七滤波电容(C07)。

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