CN210578292U - 一种高集成电源转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高集成电源转换器，包括交直流转换电路、变压器、输出稳压电路和主控电路，所述变压器用于将所述高压直流电变压成脉冲直流电；所述输出稳压电路的输入端与所述变压器的输出端连接，所述输出稳压电路用于将所述脉冲直流电转换成低压直流电输出；所述主控电路内设有开关管和驱动模块，所述主控电路用于控制所述变压器变压；所述高集成电源转换器通过将开关管设置为可承受高电压功率管，可承受较高的脉冲电源冲击，避免开关管被击穿导致无法正常工作，并减少初级吸收电路，使得电路更加地简单，元器件相对较少，整体电源成品生产效率低，电源成品返修率低,产品综合成本低。

Description

一种高集成电源转换器

技术领域

本实用新型涉及电源转换器技术领域，尤其涉及一种高集成电源转换器。

背景技术

小功率充电器主要用于个人护理产品的供电和电池充电，如图1中所示，现有小电流个人护理产品充电器集成程度相对较低。例如，2W以内充电器集成度低，外围电路复杂，元器件相对较多，采用的变压器感量大，制造工艺复杂，整体电源成品生产效率低，人工成本高，制造成本高，电源成品返修率高，产品综合成本高。另外，输出电压精度不高，一般输出电压误差在10-20％之间，且输出电流校准精度不高，一般输出电压误差在10-20％之间。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种高集成电源转换器。

为实现上述目的，根据本实用新型实施例的高集成电源转换器，所述高集成电源转换器包括：

交直流转换电路，所述交直流转换电路用于将输入交流电转换成高压直流电；

变压器，所述变压器的输入端的其中一端与所述交直流转换电路连接，所述变压器用于将所述高压直流电变压成脉冲直流电；

输出稳压电路，所述输出稳压电路的输入端与所述变压器的输出端连接，所述输出稳压电路用于将所述脉冲直流电转换成低压直流电输出；

主控电路，所述主控电路内设有开关管和驱动模块，所述开关管的控制端与所述驱动模块的信号输出端连接，开关管的一信号输出端与所述变压器的输入端的另一端连接，所述开关管的另一信号输出端与参考地连接，所述主控电路用于控制所述变压器变压；

所述开关管为可承受高电压功率管。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述主控电路还包括：

PWM谷底检测模块，所述PWM谷底检测模块与所述驱动模块连接，用于开关波形的波谷检测，并通过驱动模块控制所述开关管的导通。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述主控电路还包括：

抖频控制模块与所述驱动模块连接，用于通过驱动模块控制所述开关管输出周期性频率地变化调制脉冲。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述主控电路还包括过温保护模块，所述过温保护模块与所述驱动模块连接，用于检测到温度过高时，通过所述驱动模块控制所述开关管截止。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述高集成电源转换器还包括：

电压反馈电路，所述电压反馈电路与所述变压器及主控电路连接；

所述主控电路还包括电压检测模块和/或精准恒压控制模块，所述电压检测模块与所述电压反馈电路连接，所述精准恒压控制模块分别与所述电压检测模块及驱动模块连接，以通过所述驱动模块对所述低压直流电电压输出精准调节。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电压反馈电路包括：电阻R4和电阻R5，所述电阻R4一端与所述变压器的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电压检测模块的电压检测端及所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与参考地连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述主控电路还包括过欠压保护模块，所述欠压保护模块与所述变压器及主控电路连接，用于检测到放反馈电压过低时，通过所述驱动模块控制所述开关管截止。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述高集成电源转换器还包括：

电流反馈电路，所述电流反馈电路与所述主控电路连接；

所述主控电路还包括精准恒流控制模块，所述精准恒流控制模块分别与所述电流反馈电路及驱动模块连接，以通过所述驱动模块对所述低压直流电电流输出精准调节。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述电流反馈电路包括：电阻R7，所述开关管的另一信号输出端通过所述电阻R7与参考地连接，所述电阻R7的远离参考地端与所述电流检测模块的电路检测端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述高集成电源转换器还包括：

供电电路，所述供电电路分别与所述变压器及主控电路的电源供电端连接，以将变压器电压转换成稳定的供电电压；

电压产生模块，所述电压产生模块与所述供电电路连接，用于将所述供电电路输出的供电电压转换为主控电路的内部供电电源电压。

本实用新型实施例中，通过将开关管设置为可承受高电压功率管。可承受较高的脉冲电源冲击，避免开关管被击穿导致无法正常工作，并减少初级吸收电路，使得电路更加地简单，元器件相对较少，整体电源成品生产效率低，电源成品返修率低,产品综合成本低。通过所述PWM谷底检测模块检测到开关管上的波形处于谷值时，此时，将开关管道通，从而降低了开关管的开关损耗，提高开关管的能量转换效率。通过抖频控制模块及驱动模块省去了电磁滤波电容电路和次级吸收电路,使产品综合成本低，通过精准恒压控制模块和精准恒流控制模块提供了输出电压电流的精准度。

附图说明

图1为现有技术中电源转换器的电路结构图；

图2为本实用新型实施例提供的高集成电源转换器电路结构图；

图3为本实用新型实施例提供的主控电路结构框图。

附图标记：

初级吸收电路 10；

次级吸收电路 20；

电磁滤波电容电路 30；

交直流转换电路 40；

变压器 50；

输出稳压电路 60；

主控电路 70；

开关管 701；

驱动模块 702；

PWM谷底检测模块 703；

抖频控制模块 704；

过温保护模块 705；

精准恒压控制模块 706；

电压检测模块 707；

精准恒流控制模块 708；

电流检测模块 709；

过欠压保护模块 711；

电压产生模块 712；

启动模块 713；

第一线路补偿模块 715；

第二线路补偿模块 716；

第三线路补偿模块 717；

计时器 714；

供电电路 80；

电压反馈电路 90；

电流反馈电路 11。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图2和图3，本实用新型实施例提供一种高集成电源转换器，包括：交直流转换电路40、变压器50、输出稳压电路60和主控电路70，交直流转换电路40用于将输入交流电转换成高压直流电；如图2中所示，交直流转换电路40通过电源接口(L/N)与交流电输出端连接，交流电可为市电交流电。在本实用新型的一个实施例中，交直流转换电路40包括有桥式整流电路BD1和稳压电路，桥式整流电路BD1将输入交流电整流成脉冲直流电源，并将脉冲直流电源输出至稳压电路，通过稳压电路整理成稳压高压直流电，并将稳压高压直流电输出至变压器50。稳压电路包括有一电感L2和电容EC2，通过电感L2和电容EC2构成低通滤波电路。从而将桥式整流电路BD1输出端的电源信号中的高频电源信号滤除，输出稳定的直流电源。

变压器50的输入端的其中一端与交直流转换电路40连接，变压器50用于将高压直流电变压成脉冲直流电；变压器50在主控制电路的脉冲信号作用下进行高压直流电的脉冲调整及变压输出。

输出稳压电路60的输入端与变压器50的输出端连接，输出稳压电路60用于将脉冲直流电转换成低压直流电输出；输出稳压电路60接收变压器50输出的脉冲调整电源信号，并将脉冲调整电源信号进行稳压，以输出稳定的直流电，从而为供电设备供电。如图2中，在本实用新型的一个实施例中，输出稳压电路60包括一二极管D2和电容EC2，二极管D2的阳极与变压器50器的次级输出端连接，二极管D2的阴极与电容EC4的一端连接，电容EC4的端与参考地连接。二极管D2防止电容EC4内的电量反灌至变压器50，电容EC2将变压器50输处的脉冲直流电进行稳压后输出。电容EC4的两端与用电设备连接，以为用电设备提供稳定的直流电源。

主控电路70内设有开关管701和驱动模块702，开关管701的控制端与驱动模块702的信号输出端连接，开关管701的一信号输出端与变压器50的输入端的另一端连接，开关管701的另一信号输出端与参考地连接，主控电路70用于控制变压器50变压；如图2和图3中所示，开关管701设置在变压器50与参考地之间，以对变压器50进行脉冲调制。驱动模块702用于产生脉冲调制信号，并通过开关管701的控制端来驱动开关管701的导通或截止。从而对变压器50的初级线圈上的电流进行导通或断开控制，实现对变压器50的初级线圈上的电源脉冲调制。

开关管701为可承受高电压功率管。如图2中所示，在本实用新型实施中，通过将开关管701设置为可承受高电压的功率管，从而可承受较高的电压脉冲的冲击，由于变压器50上的电流在被开关管701截止的瞬间，可能会产生较高的脉冲电压，此脉冲电压可能将开关管701击穿，导致开关无法正常工作。通过图1中的初级吸收电路10可将变压器50产生的高压脉冲信号吸收。但是增加了电源转换器的外围电路，导致成本高和电路结构复杂。

本实用新型实施例中，通过将开关管701设置为可承受高电压功率管。可承受较高的脉冲电源冲击，避免开关管701被击穿导致无法正常工作，并减少初级吸收电路10，使得电路更加地简单，元器件相对较少，整体电源成品生产效率低，电源成品返修率低,产品综合成本低。在本实用新型的一个实施中，开关管701为可承受800V高压功率管。

参阅图3，主控电路70还包括：PWM(pulse-width modulating脉宽调制)谷底检测模块703，PWM谷底检测模块703与驱动模块702连接，用于开关波形的波谷检测，并通过驱动模块702控制开关管701的导通。如图3中所示，PWM谷底检测模块703对开关波形的波谷进行检测。例如，PWM谷底检测模块703可通过检测开关管701上的电源开关波形，以获取开关管701上的波形的谷值信息，当检测到开关波形处于谷值时，此时通过驱动模块702将开关管701开通，以降低开关管701的开关导通损耗。由于开关管701中具有一定的导通电阻，导通电阻在导通时会产生一定的导通损耗，在实用应用中，应尽量减少开关管701的导通损耗，通过PWM谷底检测模块703检测到开关管701上的波形处于谷值时，此时，将开关管701道通，从而降低了开关管701的开关损耗，提高开关管701的能量转换效率。

参阅图3，主控电路70还包括：抖频控制模块704与驱动模块702连接，用于通过驱动模块702控制开关管701输出周期性频率地变化调制脉冲。由于传统的脉冲产生器主要产生固定的工作频率来对高压直流电源进行脉冲调制。调制后的脉冲直流电由于能量集中在一固定频率上，使得变压器50输出后的调制电源信号产生较强的电磁干扰信号，过高的电磁干扰信号可能导致无法通过电子设备的电磁兼容检测。此时，如图1中所示，可通过电磁滤波电容电路30将电磁干扰信号滤除。但是增加了电源转换器的外围电路，导致成本高和电路结构复杂。本实用新型实施例中，通过抖频控制模块704及驱动模块702来产生周期性地变化的脉冲调制信号，通过周期性地变化的脉冲调制信号实现频率的转移，从而减少电磁干扰信号的产生。且依据输出负载不同，初级主控电路70IC工作频率变化，负载重，则工作频率高；负载轻，则工作频率低，以降低开关电路的EMI(Electro MagneticInterference电磁干扰)噪声，省去了电磁滤波电容电路30和次级吸收电路20，元器件相对较少，整体电源成品生产效率低，电源成品返修率低，产品综合成本低。

参阅图3，主控电路70还包括过温保护模块705，过温保护模块705与驱动模块702连接，用于检测到温度过高时，通过驱动模块702控制开关管701截止。过温保护模块705用于检测高集成电源转换器上的温度值，并在温度值高于设定值时，通过驱动模块702来控制开关管701截止，以实现对电路的过温保护。

参阅图2和图3，高集成电源转换器还包括：电压反馈电路90，电压反馈电路90与变压器50及主控电路70连接；如图2中所示，通过电压反馈电路90设置在变压器50与主控电路70之间，以将变压器50上的电压反馈至主控电路70，以便于主控制器根据反馈电压值调节输出脉冲宽度。使得输出电源电压保持稳定。

主控电路70还包括电压检测模块707和/或精准恒压控制模块706，电压检测模块707与电压反馈电路90连接，精准恒压控制模块706分别与电压检测模块707及驱动模块702连接，以通过驱动模块702对低压直流电电压输出精准调节。如图3中所示，电压检测模块707对电压反馈电路90输出的电源电压进行电压检测，例如与基准电压进行比较后输出，电压检测模块707输出的电压可反应出变压器50端实际电压值，电压检测模块707将检测电压输出至精准恒压控制模块706，通过精准恒压控制模块706根据反馈电压信号进行输出脉冲宽度的调整，以通过驱动模块702输出相应PWM波形脉宽，达到高集成电源转换器输出电源为恒压电源目的，输出电压精度高5-8％。

参阅图2，电压反馈电路90包括：电阻R4和电阻R5，电阻R4一端与变压器50的一端连接，电阻R4的另一端分别与电压检测模块707的电压检测端及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与参考地连接。如图2中所示，电阻R4和电阻R5相互串联，以将变压器50上的电压进行分压后输出至主控电路70的电压反馈端。通过电阻R4和电阻R5分压后反馈至主控电路70，使得反馈电源可满足主控电路70的电压要求。

参阅图3，主控电路70还包括过欠压保护模块711，欠压保护模块与变压器50及主控电路70连接，用于检测到放反馈电压过低时，通过驱动模块702控制开关管701截止。如图3中所示，过欠压保护模块711对电压反馈电路90的反馈电源进行检测，例如与基准电压进行比较后输出，过欠压保护模块711输出的电压可反应出变压器50端实际电压值，当欠压保护模块的检测到反馈电压至过低时，则说明电源电路需要欠压保护。此时，欠压保护模块通过驱动模块702控制开关管701截止，以实现对电路的欠压保护。

参阅图2和图3，高集成电源转换器还包括：电流反馈电路11，电流反馈电路11与主控电路70连接；如图2中所示，通过电流反馈电路11设置在主控电路70与参考地之间，以将主控电路70上开关管701的电流反馈至主控电路70的电流检测端，以便于主控制器根据反馈电流值调节输出脉冲宽度。使得输出电源电流保持稳定。

主控电路70还包括精准恒流控制模块708，精准恒流控制模块708分别与电流反馈电路11及驱动模块702连接，以通过驱动模块702对低压直流电电流输出精准调节。如图3中所示，精准恒流控制模块708对电流反馈电路11输出的电源电压进检测，检测电压值可反应出开关管701的实际电流大小，通过精准恒压控制模块706根据电流反馈电路11所反馈电压信号进行输出脉冲宽度的调整，以通过驱动模块702输出相应PWM波形脉宽，达到高集成电源转换器输出电源为恒流电源目的输出电流精度高5-8％。

参阅图2，电流反馈电路11包括：电阻R7，开关管701的另一信号输出端通过电阻R7与参考地连接，电阻R7的远离参考地端与电流检测模块709的电路检测端连接。如图2中所示，电阻R7为电流采样电阻，通过设置在变压器50初级回路的电流输出端与参考地之间，实现对初级回路电流的电压采样。

参阅图2和图3，高集成电源转换器还包括：供电电路80和电压产生模块712，供电电路80分别与变压器50及主控电路70的电源供电端连接，以将变压器50电压转换成稳定的供电电压；如图2中所示，供电电路80包括有一滤波电容C1和二极管D1，滤波电容C1的一端与变压器50的第二次级线圈连接，电容C1的另一端与参考地连接，以将变压器50变压输出的电压进行稳压后输出。二极管D1的阳极与滤波电容C1的一端连接，二极管D1的阴极与主控电路70的供电端连接，以输出电源至主控电路70，从而为主控电路70供电。

电压产生模块712与供电电路80连接，用于将供电电路80输出的供电电压转换为主控电路70的内部供电电源电压。如图3中所示，电压产生模块712通过将外部输出电源电压进行电压转换后，为主控电路70内的各个电路模块供电，由于外部输入电源电压可能无法满足主控电路70内各个电路模块的供电要求，通过电压产生模块712可将输入电源电压转换成满足主控电路70内部的各个电路模块的供电电源电压，从而为主控电路70内的供电电路80模块供电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高集成电源转换器，其特征在于，包括：

交直流转换电路，所述交直流转换电路用于将输入交流电转换成高压直流电；

变压器，所述变压器的输入端的其中一端与所述交直流转换电路连接，所述变压器用于将所述高压直流电变压成脉冲直流电；

输出稳压电路，所述输出稳压电路的输入端与所述变压器的输出端连接，所述输出稳压电路用于将所述脉冲直流电转换成低压直流电输出；

主控电路，所述主控电路内设有开关管和驱动模块，所述开关管的控制端与所述驱动模块的信号输出端连接，开关管的一信号输出端与所述变压器的输入端的另一端连接，所述开关管的另一信号输出端与参考地连接，所述主控电路用于控制所述变压器变压；

所述开关管为可承受高电压功率管。

2.根据权利要求1所述高集成电源转换器，其特征在于，所述主控电路还包括：

PWM谷底检测模块，所述PWM谷底检测模块与所述驱动模块连接，用于开关波形的波谷检测，并通过驱动模块控制所述开关管的导通。

3.根据权利要求1所述高集成电源转换器，其特征在于，所述主控电路还包括：

抖频控制模块，所述抖频控制模块与所述驱动模块连接，用于通过驱动模块控制所述开关管输出周期性频率地变化调制脉冲。

4.根据权利要求1所述高集成电源转换器，其特征在于，所述主控电路还包括过温保护模块，所述过温保护模块与所述驱动模块连接，用于检测到温度过高时，通过所述驱动模块控制所述开关管截止。

5.根据权利要求1所述的高集成电源转换器，其特征在于，还包括：

电压反馈电路，所述电压反馈电路与所述变压器及主控电路连接；

所述主控电路还包括电压检测模块和/或精准恒压控制模块，所述电压检测模块与所述电压反馈电路连接，所述精准恒压控制模块分别与所述电压检测模块及驱动模块连接，以通过所述驱动模块对所述低压直流电电压输出精准调节。

6.根据权利要求5所述的高集成电源转换器，其特征在于，所述电压反馈电路包括：电阻R4和电阻R5，所述电阻R4一端与所述变压器的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电压检测模块的电压检测端及所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端与参考地连接。

7.根据权利要求6所述的高集成电源转换器，其特征在于，所述主控电路还包括过欠压保护模块，所述欠压保护模块与所述变压器及主控电路连接，用于检测到放反馈电压过低时，通过所述驱动模块控制所述开关管截止。

8.根据权利要求1所述的高集成电源转换器，其特征在于，还包括：

电流反馈电路，所述电流反馈电路与所述主控电路连接；

所述主控电路还包括精准恒流控制模块，所述精准恒流控制模块分别与所述电流反馈电路及驱动模块连接，以通过所述驱动模块对所述低压直流电电流输出精准调节。

9.根据权利要求8所述的高集成电源转换器，其特征在于，所述电流反馈电路包括：电阻R7，所述开关管的另一信号输出端通过所述电阻R7与参考地连接，所述电阻R7的远离参考地端与电流检测模块的电路检测端连接。

10.根据权利要求1所述的高集成电源转换器，其特征在于，还包括：

供电电路，所述供电电路分别与所述变压器及主控电路的电源供电端连接，以将变压器电压转换成稳定的供电电压；

电压产生模块，所述电压产生模块与所述供电电路连接，用于将所述供电电路输出的供电电压转换为主控电路的内部供电电源电压。

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