CN213125847U - 开关电源及家用电器 - Google Patents

Abstract

本申请公开开关电源及家用电器，包括第一电回路，包括输入电容、开关芯片和储能电感；输入电容接收输入电压，当开关芯片导通时，第一电回路导通，输入电压在第一电回路中产生输入电流以对储能电感进行充电储能；第二电回路，包括单向导通件、输出电容、放电电感和负载；单向导通件连接至储能电感的抽头端以使储能电感中的部分作为放电电感，从而使得放电电感、单向导通件和负载形成第二电回路；当开关芯片断开时，第二电回路导通，储能电感中存储的能量在第二电回路中输出负载电流，并在输出电容上产生输出电压。本申请开关电源可以使得开关电源的负载电流不再受限于开关芯片的工作电流，从而达到降低成本的目的。

Description

开关电源及家用电器

技术领域

本申请涉及开关电源技术领域，特别是涉及开关电源及家用电器。

背景技术

开关电源，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。

然而，传统的非隔离开关电源的输出负载能力完全受限于其内部的开关芯片，也就是开关电源需要输出0.5A的负载电流就需要设置工作电流为0.5A的开关芯片，输开关电源需要输出1A的负载电流就需要设置工作电流为1A的开关芯片。开关电源的负载电流能力完全受限于开关芯片的电流能力，导致了开关电源的成本很大程度上受限于开关芯片的成本。

实用新型内容

本申请提供开关电源及家用电器，以解决现有技术中开关电源的负载电流受限制和无法降低成本的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种开关电源，包括：第一电回路，包括输入电容、开关芯片和储能电感，其中，输入电容接收输入电压，当开关芯片导通时，第一电回路导通，输入电压在第一电回路中产生输入电流以对储能电感进行充电储能；第二电回路，包括单向导通件、输出电容、放电电感和负载，其中，单向导通件连接至储能电感的抽头端以使储能电感中的部分作为放电电感，从而使得放电电感、单向导通件和负载形成第二电回路，当开关芯片断开时，第二电回路导通，储能电感中存储的能量在第二电回路中输出负载电流，并在输出电容上产生输出电压。

为解决上述技术问题，本申请提出一种家用电器，包括上述开关电源。

本申请公开一种开关电源，包括第一电回路，包括输入电容、开关芯片和储能电感；输入电容接收输入电压，当开关芯片导通时，第一电回路导通，输入电压在第一电回路中产生输入电流以对储能电感进行充电储能；第二电回路，包括单向导通件、输出电容、放电电感和负载；单向导通件连接至储能电感的抽头端以使储能电感中的部分作为放电电感，从而使得放电电感、单向导通件和负载形成第二电回路；当开关芯片断开时，第二电回路导通，储能电感中存储的能量在第二电回路中输出负载电流，并在输出电容上产生输出电压。本申请开关电源可以使得开关电源的负载电流不再受限于开关芯片的工作电流，从而达到降低电路制作成本的目的。

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是本申请开关电源一实施例的电路结构示意图；

图2是本申请开关电源另一实施例的电路结构示意图；

图3是本申请开关电源又一实施例的电路结构示意图；

图4是本申请家用电器一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对实用新型所提供的开关电源及家用电器进一步详细描述。

为了提高开关电源的负载电流的灵活性，使得开关电源的输出电源不再受限于其内部的开关芯片，本申请提出一种开关电源。请参阅图1，图1是本申请开关电源一实施例的电路结构示意图。本实施例的开关电源100可以包括第一电回路和第二电回路。

第一电回路可以包括输入电容C1、开关芯片IC和储能电感L。输入电容C1可以接收输入电压Vin。第二电回路可以包括单向导通件110、输出电容C2、放电电感L1和负载120。单向导通件110可以连接至储能电感L的抽头端以使储能电感L中的部分作为放电电感L1，从而使得放电电感L1、单向导通件110和负载120形成第二电回路。

其中，输入电压Vin可以是市交流电经过整流电路以后的直流电压，或者是其他电源变换产生的直流电压。输入电容C1是开关电源100输入端的电容，在一些情况下也可以看作是几颗电容并联。

开关芯片IC内可以封装有功率管，当功率管导通时，开关芯片IC导通；当功率管截止时，开关芯片IC断开。在其他实施例中，也可以利用功率开关管替代开关芯片IC，其中功率开关管可以受开关电源100的控制器的控制。

输出电容C2是开关电源100输出端的电容，在一些情况下也可以看作是几颗电容并联。单向导通件100可以为二极管，例如续流二极管等。储能电感L可以为抽头电感，储能电感L可以包括三个连接端，分别为第一端、第二端和抽头端。

当开关芯片IC导通时，第一电回路可以导通，输入电压Vin在第一电回路中产生输入电流以对储能电感L进行充电；当开关芯片IC断开时，第二电回路可以导通，储能电感L中存储的能量在第二电回路中输出负载电流Io，并在输出电容C2上产生输出电压Vo。

此时，开关电源100的输出的负载电流Io不再受限于流经开关芯片IC的输入电流(即开关芯片IC的工作电流)，负载电流Io可以由放电电感L1与储能电感L的匝数比进行调节，因此用户可以根据产品需要灵活设置所需的负载电流Io，从而达到降低成本的目的。

进一步地，放电电感L1与储能电感L的匝数比可以小于1，且开关电源100输出的负载电流Io可以分别大于流经开关芯片IC的输入电流的平均电流Isw和有效值电流Irms。优选地，放电电感L1与储能电感L的匝数比可位于0.1～0.5的范围内。

如图1所示，输入电容C1的第一端可以连接开关芯片IC的第一端并接收输入电压Vin，开关芯片IC的第二端可以连接储能电感L的第一端，储能电感L的第二端可以连接至输出电容C2的第一端和负载120的第一端，单向导通件110的阴极可以连接储能电感L的抽头端。其中，输入电容C1的第二端、单向导通件110的阳极、输出电容C2的第二端和负载120的第二端接地。

当开关芯片IC导通时，单向导通件110截止，第一电回路中可以形成输入电流，如①所示。输入电流①从输入电容C1流经开关芯片IC、储能电感L、输出电容C2和负载120，此时储能电感L充电储能。

当开关芯片IC断开时，单向导通件110导通，第二电回路中可以形成负载电流，如②所示。负载电流②从放电电感L1流经负载120、输出电容C2和单向导通件110，此时储能电感L中的放电电感释放能量。

若储能电感L的匝数为N1+N2，放电电感L1的匝数为N2。因此根据安匝平衡关系可以得出，流经开关芯片IC的输入电流的平均电流Isw与开关电源100输出的负载电流Io之间的比值可以等于放电电感L1与储能电感L的匝数比，即：

开关芯片IC的导通占空比D为输出电压Vo与输入电压Vin的比值，和储能电感L与放电电感L1的匝数比的乘积，即：

结合(1)(2)，可以得知流经开关芯片IC的输入电流的有效值电流Irms为流入电流的平均电流Isw，与开关芯片IC的导通占空比D的平方根值的乘积，即：

举个例子，如果Vin＝Vin＝180Vdc，Vo＝18Vdc，要求负载电流Io＝1A，(N1+N2)：N2＝4：1，导通占空比D＝0.4；流经开关芯片IC内的输入电流的平均电流Isw＝0.25A；在整个开关电源100周期上的有效值电流Irms＝0.158A。

可见，输出同样的负载电流Io，可以通过调节储能电感L与放电电感L1的匝数比(N1+N2)：N2，从而降低流经开关芯片IC内的输入电流的平均电流Isw。

从所举实例来看，同样是输出18V/1A的输出，可以让流经开关芯片IC内的输入电流的平均电流降低到0.25A，经开关芯片IC内的输入电流的有效值电流Irms降低到了0.158A。因此负载电流Io可以不再受限于流经开关芯片IC内的输入电流，用户可以扩展了传统开关电源的负载能力。

此外，本申请的开关电源100还可以为其他电路拓扑形式。请参阅图2和图3，图2是本申请开关电源另一实施例的电路结构示意图，图3是本申请开关电源又一实施例的电路结构示意图。

如图2所示，输入电容C1的第一端可以连接开关芯片IC的第一端并接收输入电压Vin，开关芯片IC的第二端可以连接储能电感L的第一端，储能电感L的第二端可以连接输入电容C2的第二端并接地。

单向导通件110的阴极可以连接至储能电感L的抽头端，单向导通件的阳极可以连接输出电容C2的第一端和负载120的第一端，而输出电容C2的第二端和负载120的第二端可以接地。

当开关芯片IC导通时，单向导通件110截止，第一电回路中可以形成输入电流，如①所示。输入电流①从输入电容C1流经开关芯片IC、储能电感L，此时储能电感L充电储能。

当开关芯片IC断开时，单向导通件110导通，第二电回路中可以形成负载电流，如②所示。负载电流②从放电电感L1流经负载120、输出电容C2和单向导通件，此时储能电感L中的放电电感释放能量。

请参阅图3，输入电容C1的第一端可以连接储能电感L的第一端并接收输入电压Vin，储能电感L的第二端可与连接开关芯片IC的第一端，开关芯片IC的第二端可以连接输入电容C1的第二端并接地。

单向导通件110的阳极可以连接至储能电感L1的抽头端，单向导通件110的阴极可以连接输出电容C2的第一端和负载120的第一端，而输出电容C2的第二端和负载120的第二端接地。

当开关芯片IC导通时，单向导通件110截止，第一电回路中可以形成输入电流，如①所示。输入电流①从输入电容C1流经储能电感L、开关芯片IC，此时储能电感L充电储能。

当开关芯片IC断开时，单向导通件110导通，第二电回路中可以形成负载电流，如②所示。负载电流②从放电电感L1流经单向导通件110、负载120、输出电容C2和输入电容C1，此时储能电感L中的放电电感释放能量。

图2和图3中的开关电源100的工作原理跟图1中的开关电源100的工作原理相同，具体可参考上述实施例，在此不再赘述。

请参阅图4，图4是本申请家用电器一实施例的结构示意图。家用电器200可以包括上述实施例中的开关电源100。在本实施例中，家用电器200可以为小型家用电器例如电磁炉、豆浆机、饮水机、微波炉等。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

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申请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。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种开关电源，其特征在于，包括：

第一电回路，包括输入电容、开关芯片和储能电感，其中，所述输入电容接收输入电压，当所述开关芯片导通时，所述第一电回路导通，所述输入电压在所述第一电回路中产生输入电流以对所述储能电感进行充电储能；

第二电回路，包括单向导通件、输出电容、放电电感和负载，其中，所述单向导通件连接至所述储能电感的抽头端以使所述储能电感中的部分作为所述放电电感，从而使得所述放电电感、所述单向导通件和所述负载形成所述第二电回路，当所述开关芯片断开时，所述第二电回路导通，所述储能电感中存储的能量在所述第二电回路中输出负载电流，并在所述输出电容上产生输出电压。

2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述放电电感与所述储能电感的匝数比小于1，且所述开关电源输出的所述负载电流大于流经所述开关芯片的所述输入电流的平均电流和有效值电流。

3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述放电电感与所述储能电感的匝数比位于0.1～0.5范围内。

4.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，流经所述开关芯片的所述输入电流的平均电流与所述开关电源输出的所述负载电流之间的比值等于所述放电电感与所述储能电感的匝数比。

5.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述开关芯片的导通占空比为所述输出电压与所述输入电压的比值，和所述储能电感与所述放电电感的匝数比的乘积。

6.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，流经所述开关芯片的所述输入电流的有效值电流为所述输入电流的平均电流，与所述开关芯片的导通占空比的平方根值的乘积。

7.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述输入电容的第一端连接所述开关芯片的第一端并接收所述输入电压，所述开关芯片的第二端连接所述储能电感的第一端，所述储能电感的第二端连接至所述输出电容的第一端和所述负载的第一端，所述单向导通件的阴极连接所述储能电感的所述抽头端；

所述输入电容的第二端、所述单向导通件的阳极、所述输出电容的第二端和所述负载的第二端接地。

8.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述输入电容的第一端连接所述开关芯片的第一端并接收所述输入电压，所述开关芯片的第二端连接所述储能电感的第一端，所述储能电感的第二端连接所述输入电容的第二端并接地；

所述单向导通件的阴极连接至所述储能电感的所述抽头端，所述单向导通件的阳极连接所述输出电容的第一端和所述负载的第一端，而所述输出电容的第二端和所述负载的第二端接地。

9.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述输入电容的第一端连接所述储能电感的第一端并接收所述输入电压，所述储能电感的第二端连接所述开关芯片的第一端，所述开关芯片的第二端连接所述输入电容的第二端并接地；

所述单向导通件的阳极连接至所述储能电感的所述抽头端，所述单向导通件的阴极连接所述输出电容的第一端和所述负载的第一端，而所述输出电容的第二端和所述负载的第二端接地。

10.一种家用电器，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的开关电源。

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