CN211579881U - 一种简易的负压和升压辅助电源电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种简易的负压和升压辅助电源电路及开关电源，所述简易的负压和升压辅助电源电路包括：整流滤波电路、开关电源原边电路、主电源输出电路和升降压辅助电源电路，所述升降压辅助电源电路的输入端连接所述主电源输出电路，所述升降压辅助电源电路将所述主电源输出电路输出的电压增加或降低后输出。本实用新型将升降压辅助电源电路连接主电源输出电路，对主电源输出电路输出的电压进行升压或反压后输出，不用增加变压器辅助绕组，节省了物料成本，同时可以腾出高频变压器的空间用于主绕组，提高变压器利用率；同时避免了增加辅助绕组时可能需要使用引线从变压器上飞线出来，再焊接到线路板上，节约了人工成本。

Description

一种简易的负压和升压辅助电源电路及开关电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体涉及一种简易的负压和升压辅助电源电路及开关电源。

背景技术

开关电源是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个的电压通过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源（例如市电）或是直流电源，而输出多半是直流电源。开关电源具有体积小、重量轻、功耗小、效率高等优点，广泛应用于LED照明、工控设备、家用电器等领域。

有些开关电源需要小功率的一组或者两组，甚至三组辅助电源来实现某些功能，或者是直接用于输出。目前一般是通过增加输出绕组来搭建辅助电源，但是会使开关电源成本更高，且增加辅助绕组时需要使用引线从变压器上飞线出来，再焊接到线路板上，安装变压器的飞线需要耗费较大的人工成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种简易的负压和升压辅助电源电路及开关电源，利用现有绕组搭建一个辅助电源，节省物料成本和人工成本并提高开关电源的空间利用率。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

第一方面，本实用新型提供了一种简易的负压和升压辅助电源电路，包括：

整流滤波电路：所述整流滤波电路的输入端连接市电的零线和火线，用于将输入的交流电变为脉动直流电输出；

开关电源原边电路：所述开关电源原边电路的输入端连接所述整流滤波电路的输出端，所述开关电源原边电路的输出端连接变压器的原边，所述开关电源原边电路控制所述变压器的原边接通或断开电源；

主电源输出电路：所述主电源输出电路的输入端连接所述变压器的副边，所述主电源输出电路用于输出一个电压大小可调的直流电压；

升降压辅助电源电路：所述升降压辅助电源电路的输入端连接所述主电源输出电路，所述升降压辅助电源电路输出一个电压大小可调的直流电压，且所述升降压辅助电源电路输出的电压范围不同于所述主电源输出电路输出的电压范围。

进一步地，所述整流滤波电路具体包括整流桥堆DB1和电容C1，所述整流桥堆DB1的第一输入端连接市电的火线，所述整流桥堆DB1的第二输入端连接市电的零线，所述整流桥堆DB1的第一输出端连接所述电容C1的一端且公共端连接所述开关电源原边电路，所述整流桥堆DB1的第二输出端连接所述电容C1的另一端且公共端接地。

进一步地，所述开关电源原边电路包括电阻R1、电容C2、二极管D1、二极管D2、开关管和开关电源控制电路，所述电阻R1的一端连接所述电容C2的一端且公共端连接所述整流滤波电路的输出端和所述变压器的原边第一线圈N1的输入端，所述电阻R1的另一端连接所述电容C2的另一端且公共端连接所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极连接所述变压器的原边第一线圈N1的输出端且公共端连接所述开关管的输入端，所述开关管的输出端连接所述开关电源控制电路的第二端口，所述开关管控制端连接所述开关电源控制电路的第一端口，所述二极管D2的正极连接所述变压器的原边第二线圈N2的输出端且公共端连接所述开关电源控制电路的第四端口，所述二极管D2的负极连接所述开关电源控制电路的第三端口，所述变压器的原边第二线圈N2的输入端接地。

进一步地，所述开关管具体为N沟道的MOS管Q2。

进一步地，所述主电源输出电路包括电阻R2、电容C3、电容C7和二极管D4，所述电阻R2一端连接所述电容C3的一端，所述电阻R2的另一端连接所述二极管D4的负极且公共端连接所述电容C7的正极，所述电容C3的另一端连接所述二极管D4的正极且公共端连接所述变压器的副边线圈N3的输出端和所述升降压辅助电源电路，所述电容C7的负极连接所述变压器的副边线圈N3的输入端且公共端接地。

进一步地，所述升降压辅助电源电路包括电阻R3、电容C4、电容C5、电容C6、二极管D5、二极管D7、稳压管D9，所述电容C6的一端连接所述主电源输出电路，所述电容C6的另一端所述二极管D5的一端且公共端连接所述二极管D7的另一端，所述二极管D5的另一端连接所述电容C4的一端且公共端连接所述电阻R3的一端，所述二极管D7的一端连接一个电位端子，所述电阻R3的另一端连接所述稳压管D9的另一端且公共端连接所述电容C5的一端，所述电容C4的另一端连接所述稳压管D9的另一端且公共端连接所述电容C5的另一端和地。

进一步地，所述电位端子的电位为0V或+5V，所述电位端子的电位为0V时，所述二极管D7的一端接地；所述电位端子的电位为+5V时，所述二极管D7的一端连接输出+5V直流电压的端子。

第二方面，本实用新型还提供一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括第一方面所述的简易的负压和升压辅助电源电路。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种简易的负压和升压辅助电源电路及开关电源，将升降压辅助电源电路连接主电源输出电路，对主电源输出电路输出的电压进行增加或降低后输出，不用增加变压器辅助绕组，节省了物料成本，同时可以腾出高频变压器的空间用于主绕组，提高变压器的空间利用率；避免了增加辅助绕组时需要使用引线从变压器上飞线出来，再焊接到线路板上，节约了人工成本。

附图说明

利用附图对实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本实用新型一种简易的负压和升压辅助电源电路的实施例1的简易的普通型升压辅助电源电路的电路结构图。

图2是本实用新型一种简易的负压和升压辅助电源电路的实施例2的简易的加强型升压辅助电源电路的电路结构图。

图3是本实用新型一种简易的负压和升压辅助电源电路的实施例3的简易的负压型辅助电源电路的电路结构图。

其中，附图标记如下：1.市电输入端子；2.整流滤波电路；3.开关电源原边电路；4.变压器电路；5.主电源输出电路；6升降压辅助电源电路。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

实施例1，一种简易的普通型升压辅助电源电路。

如附图1所示，本实施例的一种简易的普通型升压辅助电源电路，包括：

整流滤波电路2：整流滤波电路2的输入端连接市电的零线和火线，用于将输入的交流电变为脉动直流电输出；

开关电源原边电路3：开关电源原边电路3的输入端连接整流滤波电路2的输出端，开关电源原边电路3的输出端连接变压器T1的原边，开关电源原边电路3控制变压器T1的原边接通或断开电源；

主电源输出电路5：主电源输出电路5的输入端连接变压器T1的副边，主电源输出电路5用于输出一个电压大小可调的直流电压；

升降压辅助电源电路6：升降压辅助电源电路6的输入端连接主电源输出电路5，升降压辅助电源电路6输出一个电压大小可调的直流电压，且升降压辅助电源电路6输出的电压范围不同于主电源输出电路5输出的电压范围。

在本实施例中，还包括变压器电路4，变压器电路4中的变压器T1包括原边第一线圈N1、原边第二线圈N2和副边线圈N3，原边第二线圈N2的输入端接地。

在本实施中，整流滤波电路2具体包括整流桥堆DB1和电容C1，整流桥堆DB1的第一输入端连接市电输入端子1的火线端子L，整流桥堆DB1的第二输入端连接市电输入端子1的零线端子N，整流桥堆DB1的第一输出端连接电容C1的一端且公共端连接开关电源原边电路3，整流桥堆DB1的第二输出端连接电容C1的另一端且公共端接地。

其中，整流桥堆DB1是整流电路，使输入的交流电变为脉动直流电输出，电容C1是高频滤波电容，滤除电路中的高频干扰。

开关电源原边电路3包括电阻R1、电容C2、二极管D1、二极管D2、开关管和开关电源控制电路，其中，开关管可以为三极管、MOS管等开关管，本实施例中的开关管以MOS管Q2为例进行说明，电阻R1的一端连接电容C2的一端且公共端连接整流桥堆DB1的第一输出端和原边第一线圈N1的输入端，电阻R1的另一端连接电容C2的另一端且公共端连接二极管D1的负极，二极管D1的正极连接原边第一线圈N1的输出端且公共端连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极连接开关电源控制电路的第二端口，MOS管Q2的栅极连接开关电源控制电路的第一端口，二极管D2的正极连接原边第二线圈N2的输出端且公共端连接开关电源控制电路的第四端口，二极管D2的负极连接开关电源控制电路的第三端口。

在本实施例中，开关电源控制电路的第一I/O口连接MOS管Q2的栅极，第二I/O口连接MOS管Q2的源极，第二I/O口为输入口检测，检测流过MOS管Q2源极的电流大小，第一I/O口输出口，输出一个占空比和频率可调的PWM信号，当第一I/O口输出的PWM信号为高电平时，MOS管Q2的栅极电压大于源极电压，MOS管Q2导通，变压器T1的原边第一线圈N1接通电源，就有电流流过线圈；当第一I/O口输出的PWM信号为低电平时， MOS管Q2截止，变压器T1的原边第一线圈N1断开电源，电流停止流过线圈。

二极管D1、电阻R1和电容C2组成开关的尖峰吸收电路，在MOS管Q2不停导通和截止的过程中，电路中会产生尖峰电压波动，通过尖峰吸收电路可以吸收尖峰电压。变压器T1的原边第二线圈N2是原边辅助电源绕组，用于为开关电源控制电路供电。

主电源输出电路5包括电阻R2、电容C3、电容C7和二极管D4，电阻R2一端连接电容C3的一端，电阻R2的另一端连接二极管D4的负极且公共端连接电容C7的正极，电容C3的另一端连接二极管D4的正极且公共端连接变压器T1的副边线圈N3的输出端和升降压辅助电源电路6，电容C7的负极连接变压器T1的副边线圈N3的输入端且公共端接地。

其中，二极管D4是输出二极管，防止反相电压冲击副边线圈，避免在原边产生反激电压冲击原边电路；电容C7为电解电容，用于对输出的直流电压进行滤波；电容C3和电阻R2组成尖峰电压吸收电路，用于减小副边绕组N3的尖峰电压，保护二极管D4，同时由于N3的尖峰电压小了，反射到原边第一绕组N1的尖峰电压也小了，保护了MOS管Q2。

主电源输出电路5输出电压的大小由变压器T1的副边线圈N3的电压大小决定，本实施例中的变压器T1输出电压为10V，由于主电源输出电路5与副边线圈N3反接且第一原边线圈通电时的电压为脉动直流电压，因此在变压器T1的原边线圈N1通电时，副边线圈N3输出一个-10V的脉动直流电压，-10V的电压无法使二极管D4导通，此时主电源输出电路5不输出电压；在变压器T1的原边线圈N1断电时，主电源输出电路5中的电容C7释放电能，同时变压器T1的副边线圈N3释放能量，通过选择电容C7的参数和副边线圈N3的参数，可以控制主电源输出电路5在原边线圈N1断电时输出的电压，本实施例中的主电源输出电路5在原边线圈N1断电时，输出电压为+5V。通过改变第一I/O口输出的PWM信号的占空比，可以调整开关电源的输出电压在0V至5V之间变化。

升降压辅助电源电路6包括电阻R3、电容C4、电容C5、电容C6、二极管D5、二极管D7、稳压管D9，电容C6的一端连接主电源输出电路5，电容C6的另一端二极管D5的正极且公共端连接二极管D7的负极，二极管D5的负极连接电容C4的一端且公共端连接电阻R3的一端，二极管D7的正极接地，电阻R3的另一端连接稳压管D9的负极且公共端连接电容C5的一端，电容C4的另一端连接稳压管D9的正极且公共端连接电容C5的另一端和地。

电容C6是隔直电容，电容C6容量的大小对输出功率有关，在低输入电压与空载的条件下，电容C6的容量尽量选小，能满足输出功率即可。二极管D7是钳位二极管，绕组副边N3的脉动直流电压，经电容C6后，升降压辅助电源电路6输出的直流电压被二级D7钳位在0V以上。

例如：本实施例的副边绕组N3的电压是在-10V到+5V之间，被钳位后就是0V到+15V之间了，再经二极管D5整流和电容C4滤波，加在电容C4上的最高直流电压约为12V。经过升降压辅助电源电路6后，由于元件的损耗，最高输出电压将会低于15V，在本实施例中，最高直流电压约为12V，经过电阻R3限流后，被稳压管D9限压为10V，在一定的负载范围下能输出稳定的10V辅助电源。

同时本实施例的升降压辅助电源电路6还可以吸收尖峰电压，可以直接省去以电容C3和电阻R2组成的尖峰电压吸收电路。

本实施例的工作原理：本实施例提供了一种简易的负压和升压辅助电源电路6，通过控制开关电源控制电路中的MCU第一I/O口输出的PWM信号的占空比，可以控制副边线圈N3输出的电压在-10V至+5V之间，由于二极管D4防止负电压输出，因此，主电源输出电路5可以输出0至+5V的电压，升降压辅助电源电路6通过钳位后，同时经过元件损耗后，可以输出一个0-10V的电压。

实施例2，一种加强型升压辅助电源电路。

如附图2所示，本实施例和实施例1唯一的不同之处在于，本实施例的二极管D7的一端连接输出+5V直流电压的端子，本实施例的输出+5V直流电压的端子为主电源输出电路5的电压输出单子，即副边绕组N3的脉动直流电压，经电容C6后，被二极管D7钳位在+5V电平以上的脉动直流波形，与实施例1的升降压辅助电源电路6的输出电压比较，本实施例能再增加多5V的输出，即10V加上5V为15V，使本实施例的升降压辅助电源电路6在一定的负载范围下能输出稳定的0至15V的直流电压。

实施例3，简易的负压型辅助电源电路。

如附图3所示，本实施例和实施例1的不同之处在于，本实施例中的升降压辅助电源电路6中的二极管D7、二级管D5和稳压管D9的焊接方向与实施例1中的相反，具体地，本实施例中的升降压辅助电源电路6中，电容C6的一端连接主电源输出电路5，电容C6的另一端二极管D5的负极且公共端连接二极管D7的正极，二极管D5的正极连接电容C4的一端且公共端连接电阻R3的一端，二极管D7的负极接地，电阻R3的另一端连接稳压管D9的正极且公共端连接电容C5的一端，电容C4的另一端连接稳压管D9的负极且公共端连接电容C5的另一端和地。

即副边绕组N3的交流电压，经过电容C6后，被二极管D7钳位在0V电平以下的直流电压，例如副边绕组N3的波形是在-10V到+5V之间，被钳位后就是-15V到0V之间了。再经二极管D5整流和电容C4滤波，加在电容C4上的电压最低约为-12V。经电阻R3限流后，被压稳压管D9限压为-10V，在一定的负载范围下能输出稳定的0至-10V的电压。

实施例4，一种开关电源。

本实施例提供了一种开关电源，开关电源包括实施例1至3任意一项所述的简易的负压和升压辅助电源电路。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种简易的负压和升压辅助电源电路，其特征在于，包括：

整流滤波电路：所述整流滤波电路的输入端连接市电的零线和火线，用于将输入的交流电变为脉动直流电输出；

开关电源原边电路：所述开关电源原边电路的输入端连接所述整流滤波电路的输出端，所述开关电源原边电路的输出端连接变压器的原边；所述开关电源原边电路，控制所述变压器的原边绕组，接通或断开电源的时间比，以得到稳定的输出；

主电源输出电路：所述主电源输出电路的输入端连接所述变压器的副边，所述主电源输出电路用于输出一个设定的直流电压；

升降压辅助电源电路：所述升降压辅助电源电路的输入端连接所述主电源输出电路，所述升降压辅助电源电路将所述主电源输出电路输出的电压增加或降低后输出。

2.如权利要求1所述的一种简易的负压和升压辅助电源电路，其特征在于，所述整流滤波电路具体包括整流桥堆DB1和电容C1，所述整流桥堆DB1的第一输入端连接市电的火线，所述整流桥堆DB1的第二输入端连接市电的零线，所述整流桥堆DB1的第一输出端连接所述电容C1的一端且公共端连接所述开关电源原边电路，所述整流桥堆DB1的第二输出端连接所述电容C1的另一端且公共端接地。

3.如权利要求1所述的一种简易的负压和升压辅助电源电路，其特征在于，所述开关电源原边电路包括电阻R1、电容C2、二极管D1、二极管D2、开关管和开关电源控制电路，所述电阻R1的一端连接所述电容C2的一端且公共端连接所述整流滤波电路的输出端和所述变压器的原边第一线圈N1的输入端，所述电阻R1的另一端连接所述电容C2的另一端且公共端连接所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极连接所述变压器的原边第一线圈N1的输出端且公共端连接所述开关管的输入端，所述开关管的输出端连接所述开关电源控制电路的第二端口，所述开关管控制端连接所述开关电源控制电路的第一端口，所述二极管D2的正极连接所述变压器的原边第二线圈N2的输出端且公共端连接所述开关电源控制电路的第四端口，所述二极管D2的负极连接所述开关电源控制电路的第三端口，所述变压器的原边第二线圈N2的输入端接地。

4.如权利要求3所述的一种简易的负压和升压辅助电源电路，其特征在于，所述开关管具体为N沟道的MOS管Q2。

5.如权利要求1所述的一种简易的负压和升压辅助电源电路，其特征在于，所述主电源输出电路包括电阻R2、电容C3、电容C7和二极管D4，所述电阻R2一端连接所述电容C3的一端，所述电阻R2的另一端连接所述二极管D4的负极且公共端连接所述电容C7的正极，所述电容C3的另一端连接所述二极管D4的正极且公共端连接所述变压器的副边线圈N3的输出端和所述升降压辅助电源电路，所述电容C7的负极连接所述变压器的副边线圈N3的输入端且公共端接地。

6.如权利要求1所述的一种简易的负压和升压辅助电源电路，其特征在于，所述升降压辅助电源电路包括电阻R3、电容C4、电容C5、电容C6、二极管D5、二极管D7、稳压管D9，所述电容C6的一端连接所述主电源输出电路，所述电容C6的另一端所述二极管D5的一端且公共端连接所述二极管D7的另一端，所述二极管D5的另一端连接所述电容C4的一端且公共端连接所述电阻R3的一端，所述二极管D7的一端连接一个电位端子，所述电阻R3的另一端连接所述稳压管D9的另一端且公共端连接所述电容C5的一端，所述电容C4的另一端连接所述稳压管D9的另一端且公共端连接所述电容C5的另一端和地。

7.如权利要求6所述的一种简易的负压和升压辅助电源电路，其特征在于，所述电位端子的电位为0V或+5V，所述电位端子的电位为0V时，所述二极管D7的一端接地；所述电位端子的电位为+5V时，所述二极管D7的一端连接输出+5V直流电压的端子。

8.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括权利要求1至7任意一项所述的简易的负压和升压辅助电源电路。

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