CN212649367U - 一种非隔离型开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种非隔离型开关电源电路，其特征在于，其包括电源芯片、二极管D1、电容C1、二极管D2、电感L1和电容C2；所述电源芯片的DRAIN引脚输入直流电压，所述电源芯片的FB引脚悬空，所述电源芯片的VDD引脚依次经过二极管D1和电容C2后接地，且所述电源芯片的VDD引脚依次经过电容C1和二极管D2后接地，同时，所述电感L1的一端与电容C1和二极管D2的连接点相连，另一端与二极管D1和电容C2的连接点相连，电容C1和二极管D2的连接点与所述电源芯片的GND引脚相连，二极管D1和电容C2的连接点输出直流电压。本申请提供的非隔离型开关电源电路，噪音较小无高频噪音，性能更优稳定，纹波较小。

Description

一种非隔离型开关电源电路

技术领域

本申请涉及智能电能表技术领域，特别涉及一种非隔离型开关电源电路。

背景技术

随着智能电能表的飞速发展，电能表在能够准确计量用户使用的电能外，还需要能够实现远程停电或送电、异常报警、信息传输与交互等功能，而在这种远程通信的过程中，对电源品质提出了更高的要求，特别是在瞬态环境下需求功率较大，传统的工频变压器电源就很难满足此种需求。

由于开关电源具有效率高、宽输入范围、响应速度快、高功率密度等优点，因此，使得开关电源的应用越来越广泛，相关技术研究也得以迅猛发展。

参见图1所示，现有技术中的开关电源使用的是电源芯片XD308H，在应用该电源芯片XD308H时，为了适应不同设备的应用需求，输入不同的交流电压，可以输出多个不同的直流电压，比如3.3V、5V、12V和24V等。图1所示的开关电源电路包括电阻R1和电阻R2，电阻R1和电阻R2的连接点与电源芯片XD308H的FB引脚相连，且电阻R1和电阻R2均为可调电阻，在使用时，通过调整电阻R1和电阻R2的阻值，来达到输出不同直流电压的目的。

然而，由于在现有的开关电源中，电阻R1和电阻R2的连接点与电源芯片XD308H的FB引脚相连，不仅使得该开关电源的元器件布局密度高，存在对外高频干扰问题，高频噪音大，性能不稳，而且结构复杂，成本较高。

发明内容

本申请实施例提供一种非隔离型开关电源电路，以解决相关技术中元器件布局密度高，存在对外高频干扰问题，高频噪音大，性能不稳的技术问题，特别适用于低成本稳定性高的电源需求。

第一方面，提供了一种非隔离型开关电源电路，其包括电源芯片、二极管D1、电容C1、二极管D2、电感L1和电容C2；

所述电源芯片的DRAIN引脚输入直流电压，所述电源芯片的FB引脚悬空，所述电源芯片的VDD引脚依次经过二极管D1和电容C2后接地，且所述电源芯片的VDD引脚依次经过电容C1和二极管D2后接地，同时，所述电感L1的一端与电容C1和二极管D2的连接点相连，另一端与二极管D1和电容C2的连接点相连，所述电容C1和二极管D2的连接点与所述电源芯片的GND引脚相连，所述二极管D1和电容C2的连接点输出直流电压。

一些实施例中，所述非隔离型开关电源电路还包括电阻R3，所述电阻R3的两端分别与所述电源芯片的GND引脚和CS引脚相连。

一些实施例中，所述非隔离型开关电源电路还包括电阻R4，所述电阻R4和电容C2并联。

一些实施例中，所述非隔离型开关电源电路还包括交流电压输入电路，其用于为所述电源芯片的DRAIN引脚输入交流电压。

一些实施例中，所述交流电压输入电路包括保险电阻RF、防雷压敏电阻RV、整流桥堆UR和电容C3，所述保险电阻RF一端与火线相连，另一端与整流桥堆UR和防雷压敏电阻RV相连，所述防雷压敏电阻RV的另一端接零线，所述整流桥堆UR的另一端与所述电源芯片的DRAIN引脚相连，所述电容C3连接在电源芯片的DRAIN引脚和零线之间。

一些实施例中，所述整流桥堆UR为全桥整流桥，所述整流桥堆UR包括四个二极管D3，所述整流桥堆UR的两个输入端跨接在防雷压敏电阻RV的两端，两个输出端跨接在电容C3的两端。

一些实施例中，所述整流桥堆UR为半桥整流桥，所述整流桥堆UR包括串联的电阻R5和一个二极管D4，所述电阻R5的一端连接在保险电阻RF和防雷压敏电阻RV的连接点位置，所述二极管D4与所述电源芯片的DRAIN引脚相连。

一些实施例中，所述电源芯片的DRAIN引脚输入的直流电压为45～600VDC。

一些实施例中，所述二极管D1和电容C2的连接点输出的直流电压为12V。

一些实施例中，所述电源芯片为XD308H。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：无高频噪音，性能稳定，纹波较小，而且元器件较少，成本更低。

本申请实施例提供了一种非隔离型开关电源电路，由于该非隔离型开关电源电路中电源芯片的FB引脚悬空，减少了电阻R1和电阻R2的设置，不仅减少了元器件，减少了元器件之间的高频干扰，对PCB布局简单，成本更低，而且使得该电源电路的无高频噪音，输出电流大，纹波低，可靠性高，性能更优。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的开关电源的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的非隔离型开关电源电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一种非隔离型开关电源电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的第二种非隔离型开关电源电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图2所示，本申请实施例提供了一种非隔离型开关电源电路，其包括电源芯片、二极管D1、电容C1、二极管D2、电感L1和电容C2。

所述电源芯片的DRAIN引脚输入直流电压，所述电源芯片的FB引脚悬空，所述电源芯片的VDD引脚依次经过二极管D1和电容C2后接地，且所述电源芯片的VDD引脚依次经过电容C1和二极管D2后接地，同时，所述电感L1的一端与电容C1和二极管D2的连接点相连，另一端与二极管D1和电容C2的连接点相连，所述电容C1和二极管D2的连接点与所述电源芯片的GND引脚相连，所述二极管D1和电容C2的连接点输出直流电压。

与现有技术相比，本申请实施例的非隔离型开关电源电路中电源芯片的FB引脚悬空，减少了电阻R1和电阻R2的设置，不仅减少了元器件，减少了元器件之间的高频干扰，成本更低，而且使得该电源电路无高频噪音，FB管脚干扰小，输出稳定，性能更优。

需要说明的是，本申请实施例的非隔离型开关电源电路适用于某一固定输出电压的情况下，尤其适用于固定输出电压为12V的情况下，当电源芯片的FB引脚悬空时，该FB引脚的基准电压为1.65V，可以满足当前需求，而且，固定输出电压12V应用场景最为广泛，由于该非隔离型开关电源电路的噪音更小，性能更优，而且成本更低，在实际应用中，具有明显优势。

更进一步地，在本申请实施例中，所述非隔离型开关电源电路还包括电阻R3，所述电阻R3的两端分别与所述电源芯片的GND引脚和CS引脚相连。

更进一步地，在本申请实施例中，所述非隔离型开关电源电路还包括电阻R4，所述电阻R4和电容C2并联。

在本申请实施例中，电阻R3的两端分别与所述电源芯片的GND引脚和CS引脚相连，通过CS电流检测功率的方式来丢弃开关周期的方法来维持输出电压的稳定。当输出电压上升时，流入CS引脚的电流增加；当CS引脚检测输出电压和R3的比值不等于基准值时，则随后的周期就会被丢掉，直到此电流低于IFB值时才会有周期执行开关操作。因此，随着负载的减轻，会有更多的周期被丢掉，而当负载加重时，只有很少的周期被丢掉。如果在预设的时间内没有任何周期被丢掉，模块会进入自动重启动状态，以提供过载保护，并将平均输出功率限制在最大过载功率以上。在轻载或空载情况下，由于输出电压和C2两端电压存在跟踪误差，在输出端就需要一个很小的假性负载，即电阻R4，电阻R4的阻值则根据实际需要进行设置，以保证负载电流在5mA。

具体地，在本申请实施例中，所述电源芯片的DRAIN引脚输入的直流电压为45～600VDC。所述二极管D1和电容C2的连接点输出的直流电压为12V。所述电源芯片为XD308H。

更为具体地，在本申请实施例中，所述二极管D1的负极与所述电源芯片的VDD引脚相连，所述二极管D1的正极与电容C3相连。所述二极管D2的的负极与电容C2相连，所述二极管D2的正极接地。

在本申请实施例中，电容C1取值为1uf/50V，电容C2为ESR值比较小的电解电容，可有效降低纹波，二极管D1和二极管D2均采用ES2J作为续流二极管使用，其中二极管D1还用于钳制电容C1两端的电压。

参见图3所示，更进一步地，在本申请实施例中，所述非隔离型开关电源电路还包括交流电压输入电路，其用于为所述电源芯片的DRAIN引脚输入直流电压。

具体地，在本申请实施例中，所述交流电压输入电路包括保险电阻RF、防雷压敏电阻RV、整流桥堆UR和电容C3，所述保险电阻RF一端与火线相连，另一端与整流桥堆UR和防雷压敏电阻RV相连，所述防雷压敏电阻RV的另一端接零线，所述整流桥堆UR的另一端与所述电源芯片的DRAIN引脚相连，所述电容C3连接在电源芯片的DRAIN引脚和零线之间。

在本申请实施例中，在前端施加85～264V的交流电后，保险丝RF保护后端设备不被损坏，防雷压敏电阻RV在电路中可以起到抑制浪涌电压的作用，并与保险电阻RF共同起到抑制EMI问题的作用。交流电压经过整流桥堆UR的整流后输出给所述电源芯片，可以抑制电压纹波，并为后端电压的稳定输出起到了重要作用。

在本申请实施例中，整流桥堆UR可以为全桥、半桥等，根据实际情况进行选取即可。

参见图3所示，本申请实施例提供了第一种非隔离型开关电源电路的结构示意图，所述整流桥堆UR为全桥整流桥，所述整流桥堆UR包括四个二极管D3，所述整流桥堆UR的两个输入端跨接在防雷压敏电阻RV的两端，两个输出端跨接在电容C3的两端。

在本申请实施例中，采用全桥整流桥的方式，可以使得电源品质质量更高，性能更优，纹波更低。

参见图4所示，本申请实施例提供了第二种非隔离型开关电源电路的结构示意图，所述整流桥堆UR为半桥整流桥，所述整流桥堆UR包括串联的电阻R5和一个二极管D4，所述电阻R5的一端连接在保险电阻RF和防雷压敏电阻RV的连接点位置，所述二极管D4与所述电源芯片的DRAIN引脚相连。

在本申请实施例中，采用半桥整流桥的方式，开关管元器件较少，成本较低，结构也更加简单，在一些对电源品质要求不是太高的情况下使用应用起来较为合适。

在本申请实施例中，所述非隔离型开关电源电路的工作过程为：

上电启动：当外部电源上电时，经过前级的交流电压输入电路进行滤波后，电流传送至所述电源芯片的内部MOSFET功率管的漏极，即电源芯片的DRAIN引脚，同时为所述电源芯片的FB引脚提供一个1.65V的基准电压，当VDD/BP电压逐步上升到7V时，驱动信号管理单元开始工作，内部振荡器起震，电路开始工作，控制器为FB引脚开启25UA的对地电流源，电路进入正常工作；

正常工作：电路完成启动后，振荡器开始工作，触发器输出高电平，高压晶体管与功率管同时导通，电压经斜坡补偿后于基准电压比较，当高于基准源输出高电平，触发器输出低电平，高压管和MOS管同时关闭，电路进入反激工作，在下一个震荡周期到时，电路开始导通工作。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种非隔离型开关电源电路，其特征在于，其包括电源芯片、二极管D1、电容C1、二极管D2、电感L1和电容C2；

所述电源芯片的DRAIN引脚输入直流电压，所述电源芯片第三脚位FB引脚悬空，所述电源芯片的VDD引脚依次经过二极管D1和电容C2后接地，且所述电源芯片的VDD引脚依次经过电容C1和二极管D2后接地，同时，所述电感L1的一端与电容C1和二极管D2的连接点相连，另一端与二极管D1和电容C2的连接点相连，所述电容C1和二极管D2的连接点与所述电源芯片的GND引脚相连，所述二极管D1和电容C2的连接点输出直流电压。

2.如权利要求1所述的非隔离型开关电源电路，其特征在于：还包括电阻R3，所述电阻R3的两端分别与所述电源芯片的GND引脚和CS引脚相连。

3.如权利要求1所述的非隔离型开关电源电路，其特征在于：还包括电阻R4，所述电阻R4和电容C2并联。

4.如权利要求1所述的非隔离型开关电源电路，其特征在于：还包括交流电压输入电路，其用于为所述电源芯片的DRAIN引脚输入直流电压。

5.如权利要求4所述的非隔离型开关电源电路，其特征在于：所述交流电压输入电路包括保险丝RF、防雷压敏电阻RV、整流桥堆UR和电容C3，所述保险丝RF一端与火线相连，另一端与整流桥堆UR和防雷压敏电阻RV相连，所述防雷压敏电阻RV的另一端接零线，所述整流桥堆UR的另一端与所述电源芯片的DRAIN引脚相连，所述电容C3连接在电源芯片的DRAIN引脚和零线之间。

6.如权利要求5所述的非隔离型开关电源电路，其特征在于：所述整流桥堆UR为全桥整流桥，所述整流桥堆UR包括四个二极管D3，所述整流桥堆UR的两个输入端跨接在防雷压敏电阻RV的两端，两个输出端跨接在电容C3的两端。

7.如权利要求5所述的非隔离型开关电源电路，其特征在于：所述整流桥堆UR为半桥整流桥，所述整流桥堆UR包括串联的电阻R5和一个二极管D4，所述电阻R5的一端连接在保险电阻RF和防雷压敏电阻RV的连接点位置，所述二极管D4与所述电源芯片的DRAIN引脚相连。

8.如权利要求1所述的非隔离型开关电源电路，其特征在于：所述电源芯片的DRAIN引脚输入的直流电压为45～600VDC。

9.如权利要求1所述的非隔离型开关电源电路，其特征在于：所述二极管D1和电容C2的连接点输出的直流电压为12V。

10.如权利要求1所述的非隔离型开关电源电路，其特征在于：所述电源芯片为XD308H。

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