CN215580936U - 开关电源电路及应用该电路的开关电源系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种开关电源电路及应用该电路的开关电源系统。所述开关电源电路包括一种开关电源电路，电连接于交流电源与终端设备之间，所述开关电源电路包括电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)滤波电路、输入整流滤波电路、变压器及输出整流滤波电路，所述EMI滤波电路、输入整流滤波电路、变压器及所述输出整流滤波电路依次电连接，其中，所述输入整流滤波电路包括整流桥及π型滤波单元，所述整流桥电连接至所述π型滤波单元，用以对所述EMI滤波电路输出的交流电进行整流滤波，以输出稳定平滑的直流电。本申请提供的开关电源电路有利于实现开关电源的小型化。

Description

开关电源电路及应用该电路的开关电源系统

技术领域

本申请涉及电路领域，更具体地涉及一种开关电源电路及应用该电路的开关电源系统。

背景技术

为了滤除外界电网的高频脉冲对开关电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰，开关电源电路通常需要设置电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)滤波电路及整流滤波电路。现有的EMI滤波电路通常采用两级滤波，并结合整流滤波电路的滤波电容，以对开关电源进行滤波操作。然而上述EMI 滤波电路滤波效果有限，且占用较大的印刷电路板空间，不利于缩小开关电源的体积，无法满足开关电源小型化的技术趋势。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提供一种开关电源电路及应用该电路的开关电源系统，以解决上述至少一问题。

本申请一方面提供一种开关电源电路，电连接于交流电源与终端设备之间，所述开关电源电路包括电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)滤波电路、输入整流滤波电路、变压器及输出整流滤波电路，所述EMI滤波电路、输入整流滤波电路、变压器及所述输出整流滤波电路依次电连接，其中，所述输入整流滤波电路包括整流桥及π型滤波单元，所述整流桥电连接至所述π型滤波单元，用以对所述EMI 滤波电路输出的交流电进行整流滤波，以输出稳定平滑的直流电。

进一步地，所述EMI滤波电路包括共模电感、第一电容、第一电阻及第二电阻，所述共模电感包括第一电感及第二电感，所述第一电感与所述第二电感并联连接，所述第一电感包括第一输入端a及第一输出端c，所述第二电感包括第二输入端b 及第二输出端d，所述第一输入端a与所述第二输入端b分别电连接至所述交流电源的两输出端，所述第一输出端c电连接至所述第一电容的一端，所述第二输出端d 电连接至所述第一电容的另一端，所述第一电阻一端电连接至所述第一电容的一端，所述第一电阻的另一端电连接至所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端电连接至所述第一电容的另一端。

进一步地，所述整流桥包括第三输入端e、第四输入端f、第三输出端g及第四输出端h，所述π型滤波单元包括第二电容、第三电感及第三电容，所述第三输入端e电连接至所述第一电阻与所述第一电容之间，所述第四输入端f电连接至所述第二电阻与所述第一电容之间，所述第三输出端g电连接至所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地，所述第四输出端h接地，所述第三电感一端电连接至所述第三输出端g与所述第二电容之间，所述第三电感的另一端电连接至所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端接地。

进一步地，所述输入整流滤波电路还包括若干电容，所述若干电容与所述第三电容并联，用于增强滤波效果。

进一步地，所述输入整流滤波电路还包括第四电容及第五电容，所述第四电容一端电连接至所述电感与所述第三电容之间，另一端接地，所述第五电容一端电连接至所述第三电容与所述第四电容之间，另一端接地，所述变压器电连接至所述第四电容与所述第五电容之间。

进一步地，所述EMI滤波电路还通过热敏电阻电连接至所述交流电源，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻。

进一步地，所述EMI滤波电路还通过保险丝电连接至所述交流电源。

进一步地，所述开关电源电路还包括功率控制开关，所述变压器的原边包括第一绕组，所述第一绕组的一端电连接至所述输入整流滤波电路中的所述第四电容与所述第五电容之间，所述第一绕组的另一端连接至功率控制开关。

进一步地，所述开关电源电路还包括脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)控制电路，所述变压器的原边还包括第二绕组，所述变压器的副边包括第三绕组，所述第二绕组的一端电连接至PWM控制电路，另一端接地，所述第三绕组的两端均连接至所述输出整流滤波电路。

本申请另一方面还提供一种开关电源系统，包括如上所述的开关电源电路。

本申请通过设置包括共模电感、第一电容、第一电阻及第二电阻的EMI滤波电路，及包括整流桥与π型滤波单元的输入整流滤波电路，以增强对交流电源输入的交流电的滤波效果，从而使所述交流电源输出的直流电保持稳定平滑，并且有利于实现开关电源电路的小型化。

附图说明

图1为本申请一实施例中开关电源系统的电路图。

图2为图1所示开关电源电路的EMI滤波电路及输入整流滤波电路的示意图。

主要元件符号说明

开关电源系统 400

终端设备 300

交流电源 200

开关电源电路 100

EMI滤波电路 10

共模电感 11

第一电感 111

第二电感 112

第一输入端 a

第二输入端 b

第三输入端 e

第四输入端 f

第一输出端 c

第二输出端 d

第三输出端 g

第四输出端 h

第一电容 12

第一电阻 13

第二电阻 14

热敏电阻 15

保险丝 16

输入整流滤波电路 20

整流桥 24

π型滤波单元 25

第二电容 251

第三电感 252

第三电容 253

第四电容 254

第五电容 255

功率控制开关 30

PWM控制电路 40

反馈控制电路 50

变压器 T1

第一绕组 21

第二绕组 22

第三绕组 23

输出整流滤波电路 60

光电耦合器 U1

输出端 70

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请一实施例提供一种开关电源系统400，包括开关电源电路 100、交流电源200与终端设备300。所述开关电源电路100电连接于交流电源200 与终端设备300之间，用于对所述交流电源200输出的交流电进行整流滤波操作，以输出直流电至所述终端设备300。

所述开关电源电路100包括电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)滤波电路10及输入整流滤波电路20。

所述EMI滤波电路10的一端电连接至所述交流电源200，用于滤除由电网进来的各种干扰信号。所述EMI滤波电路10的另一端电连接至所述输入整流滤波电路 20。所述输入整流滤波电路20用于将所述EMI滤波电路10输出的交流电转换成平滑的脉动小的直流电。

请参阅图2，在本实施例中，所述EMI滤波电路10包括共模电感11、第一电容12、第一电阻13及第二电阻14，用以共同滤除所述交流电源200输入的交流电压的干扰信号。

所述共模电感11包括第一电感111及第二电感112。所述第一电感111与所述第二电感112并联连接，所述第一电感111包括第一输入端a及第一输出端c。所述第二电感112包括第二输入端b及第二输出端d。所述第一输入端a与所述第二输入端b分别电连接至所述交流电源200的两输出端，所述第一输出端c电连接至所述第一电容12的一端，所述第二输出端d电连接至所述第一电容12的另一端。所述第一电阻13一端电连接至所述第一电容12的一端，所述第一电阻13的另一端电连接至所述第二电阻14的一端，所述第二电阻14的另一端电连接至所述第一电容12 的另一端。即所述第一电阻13与所述第二电阻14串联后，进而与所述第一电容12 并联。

在本实施例中，所述输入整流滤波电路20包括电连接的整流桥24及π型滤波单元25。所述输入整流滤波电路20用以对所述EMI滤波电路10输出的交流电进行整流滤波，以输出稳定平滑的直流电。

可以理解，所述整流桥24包括第三输入端e、第四输入端f、第三输出端g及第四输出端h。

在本实施例中，所述π型滤波单元25包括第二电容251、第三电感252及第三电容253。

其中，所述第三输入端e电连接至所述第一电阻13与所述第一电容12之间。所述第四输入端f电连接至所述第二电阻14与所述第一电容12之间。所述第三输出端g电连接至所述第二电容251的一端，所述第二电容251的另一端接地，所述第四输出端h接地，所述第三电感252一端电连接至所述第三输出端g与所述第二电容251之间，所述第三电感252的另一端电连接至所述第三电容253的一端，所述第三电容253的另一端接地。

显然，所述第二电容251与所述第三电容253分别连接至所述第三电感252的两端，所述第二电容251与所述第三电容253的另一端均接地，进而使得所述第二电容251，所述第三电感252及所述第三电容253共同构成所述π型滤波单元25。

在一可选实施例中，所述输入整流滤波电路20还包括若干电容，所述若干电容与所述第三电容253并联，用于增强滤波效果。在一可选实施例中，所述若干电容包括第四电容254、第五电容255。其中，所述第四电容254一端电连接至所述第三电感252与所述第三电容253之间，另一端接地。所述第五电容255一端电连接至所述第三电容253与所述第四电容254之间，另一端接地。如此，所述第四电容254 及所述第五电容255均与所述第三电容253并联，再与所述第三电感252串联连接。

在一可选实施例中，所述第一电容12的电容值为0.1微法。所述第二电容251 的电容值为33微法。所述第三电感252的电感值为100微亨。所述第三电容253的电容值为22微法。所述第四电容254的电容值为33微法。所述第五电容255的电容值为22微法。

可以理解，在其他实施例中，上述电子元件的电容值、电感值或电阻值可根据实际需要进行替换，本申请不对电子元件的电容值、电感值或电阻值进行限制。

请再次参阅图2，在一可选实施例中，所述EMI滤波电路10还通过热敏电阻 15电连接至所述交流电源200。所述热敏电阻15为负温度系数热敏电阻器，即所述热敏电阻15的阻值随着温度的升高而降低。如此，所述交流电源200与所述开关电源电路100刚刚电连接时，所述热敏电阻15的温度较低、阻值较高，电流受到限制；所述交流电源200与所述开关电源电路100电连接一段时间后，所述热敏电阻15的温度较高、阻值较低，电流增大，所述开关电源电路100进入正常工作状态，如此，实现所述开关电源电路100的软启动。

在一可选实施例中，所述EMI滤波电路10还通过保险丝16电连接至所述交流电源200，用于保护所述开关电源电路100。

可以理解，本申请通过设置包括共模电感11、第一电容12、第一电阻13及第二电阻14的EMI滤波电路10，及包括整流桥24与π型滤波单元25的输入整流滤波电路20，以增强对交流电源200输入的交流电的滤波效果，从而流经所述EMI 滤波电路10及所述输入整流滤波电路20后输出的直流电保持稳定平滑，并且有利于实现开关电源电路100的小型化。

请再次参阅图1，所述开关电源电路100还包括变压器T1、功率控制开关30、脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)控制电路40、反馈控制电路50、输出整流滤波电路60、光电耦合器U1、输出端70。其中，所述EMI滤波电路10、所述输入整流滤波电路20、所述变压器T1、所述输出整流滤波电路60及所述输出端70 依次电连接。

可以理解，当输入整流滤波电路20包括第四电容254、第五电容255时，所述变压器T1可电连接至所述第五电容255与所述第四电容254之间，用于接收所述输入整流滤波电路20输出的直流电。

所述变压器T1的原边包括第一绕组21及第二绕组22，所述变压器T1的副边包括第三绕组23。所述第一绕组21的一端连接至所述输入整流滤波电路20。具体地，所述第一绕组21的一端电连接至输入整流滤波电路20中的所述第四电容254 与所述第五电容255之间。所述第一绕组21的另一端连接至所述功率控制开关30。所述第二绕组22的一端电连接至PWM控制电路40，另一端接地。所述第三绕组 23的两端均连接至所述输出整流滤波电路60。

所述输出端70包括+DC输出端及-DC输出端。所述+DC输出端及所述-DC输出端分别电连接至所述输出整流滤波电路60，以通过所述输出整流滤波电路60与所述第三绕组23连接。所述输入整流滤波电路20及所述输出整流滤波电路60用于将所述交流电源200在所述功率控制开关30的控制下经所述变压器T1进行变压的波形进行整流滤波以达到相应的纹波要求。

所述功率控制开关30与所述第一绕组21及所述输入整流滤波电路20连接。所述功率控制开关30用于控制所述变压器T1原边的输入端的正常开通和关断，从而使由所述变压器T1的第三绕组23引出的所述输出端70正常输出电压。

所述PWM控制电路40电连接于所述功率控制开关30及所述输入整流滤波电路20，还通过所述第二绕组22接地。

所述反馈控制电路50电连接于所述+DC输出端，所述反馈控制电路50还通过所述光电耦合器U1连接所述PWM控制电路40。可以理解，当所述交流电源200 的电压变化或者输出端帯载电流变化时，所述输出端70的+DC端输出电压传送至所述反馈控制电路50，所述反馈控制电路50根据所述+DC端输出电压的变化量控制所述光电耦合器U1的副边的输出电压，所述光电耦合器U1进而将所述输出电压反馈给所述PWM控制电路40，所述PWM控制电路40对应进行PWM调整，进而控制所述功率控制开关30以达到稳定输出电压的目的。所述第二绕组22用于给所述 PWM控制电路40供电。

进一步地，所述输出整流滤波电路60用于接收所述变压器T1的输出电压，并对所述变压器T1的输出电压进行整流滤波后输出给所述输出端70。

可以理解，所述交流电源200可为市电电源，例如为120V(伏)、220V、频率为 50赫兹或60赫兹的市电电源。

需要强调的是，以上仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本申请的范围内。

Claims (10)

1.一种开关电源电路，电连接于交流电源与终端设备之间，其特征在于：所述开关电源电路包括电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)滤波电路、输入整流滤波电路、变压器及输出整流滤波电路，所述EMI滤波电路、输入整流滤波电路、变压器及所述输出整流滤波电路依次电连接，其中，所述EMI滤波电路包括共模电感、第一电容、第一电阻及第二电阻，所述输入整流滤波电路包括整流桥及π型滤波单元，所述整流桥电连接至所述π型滤波单元，用以对所述EMI滤波电路输出的交流电进行整流滤波，以输出稳定平滑的直流电。

2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：所述共模电感包括第一电感及第二电感，所述第一电感与所述第二电感并联连接，所述第一电感包括第一输入端(a)及第一输出端(c)，所述第二电感包括第二输入端(b)及第二输出端(d)，所述第一输入端(a)与所述第二输入端(b)分别电连接至所述交流电源的两输出端，所述第一输出端(c)电连接至所述第一电容的一端，所述第二输出端(d)电连接至所述第一电容的另一端，所述第一电阻一端电连接至所述第一电容的一端，所述第一电阻的另一端电连接至所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端电连接至所述第一电容的另一端。

3.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于：所述整流桥包括第三输入端(e)、第四输入端(f)、第三输出端(g)及第四输出端(h)，所述π型滤波单元包括第二电容、第三电感及第三电容，所述第三输入端(e)电连接至所述第一电阻与所述第一电容之间，所述第四输入端(f)电连接至所述第二电阻与所述第一电容之间，所述第三输出端(g)电连接至所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地，所述第四输出端(h)接地，所述第三电感一端电连接至所述第三输出端(g)与所述第二电容之间，所述第三电感的另一端电连接至所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端接地。

4.如权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于：所述输入整流滤波电路还包括若干电容，所述若干电容与所述第三电容并联，用于增强滤波效果。

5.如权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于：所述输入整流滤波电路还包括第四电容及第五电容，所述第四电容一端电连接至所述电感与所述第三电容之间，另一端接地，所述第五电容一端电连接至所述第三电容与所述第四电容之间，另一端接地，所述变压器电连接至所述第四电容与所述第五电容之间。

6.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：所述EMI滤波电路还通过热敏电阻电连接至所述交流电源，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻。

7.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：所述EMI滤波电路还通过保险丝电连接至所述交流电源。

8.如权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于：所述开关电源电路还包括功率控制开关，所述变压器的原边包括第一绕组，所述第一绕组的一端电连接至所述输入整流滤波电路中的所述第四电容与所述第五电容之间，所述第一绕组的另一端连接至功率控制开关。

9.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于：所述开关电源电路还包括脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)控制电路，所述变压器的原边还包括第二绕组，所述变压器的副边包括第三绕组，所述第二绕组的一端电连接至PWM控制电路，另一端接地，所述第三绕组的两端均连接至所述输出整流滤波电路。

10.一种开关电源系统，其特征在于：所述开关电源系统包括如权利要求1-9任一项所述的开关电源电路。

Images