CN215682139U - 一种开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源电路，该开关电源电路包括：高频变压器，输入滤波电路，包括陶瓷电容、母线电解电容和电感，所述电感的第一端适于与直流母线连接，所述电感的第二端与所述初级侧的第一端连接；所述陶瓷电容的一端与所述电感的第一端连接，所述陶瓷电容的另一端接地；所述母线电解电容的一端与所述电感的第一端连接，所述母线电解电容的另一端接地。如此设置，通过将陶瓷电容与母线电解电容并联，由于陶瓷电容的电容量远小于母线电解电容，所以根据电容并联所带来的特性，电压回路会经过陶瓷电容，而不经过母线电解电容，从而可以明显减小直流母线环路的面积，在提升电磁兼容效果的同时，还能提升整体电路能效。

Description

一种开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源电路技术领域，具体涉及一种开关电源电路。

背景技术

反激式开关电源电路中的PCB布局会对整体电路系统能效以及EMC性能产生很大影响，如果PCB布局的电压信号回路的环路面积较大，会产生比较严重的空间耦合干扰与能量损耗。其中，高频变压器、开关管与母线电解电容是电路中体积最大的关键器件，可占整体电路一半以上的体积，因此布局的调整基本无法有效缩小母线回路环路面积。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于现有技术中存在的PCB布局的环路面积较大，空间耦合干扰与能量损耗比较严重的问题，从而提供一种开关电源电路。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种开关电源电路，该开关电源电路包括：高频变压器，设置有初级侧和次级侧；输入滤波电路，包括陶瓷电容、母线电解电容和电感，所述电感的第一端适于与直流母线连接，所述电感的第二端与所述初级侧的第一端连接；所述陶瓷电容的一端与所述电感的第一端连接，所述陶瓷电容的另一端接地；所述母线电解电容的一端与所述电感的第一端连接，所述母线电解电容的另一端接地；所述陶瓷电容的电容量在所述母线电解电容的电容量的1/5000至1/3000之间；开关管，所述开关管的控制端用于接收控制器输出的驱动信号，所述开关管的第一端与所述初级侧的第二端连接，所述开关管的第二端接地。

可选地，所述母线电解电容由两个并联的滤波电容构成。

可选地，两个并联的滤波电容的电容量分别为32uF和10uF。

可选地，所述开关电源电路还包括：RCD吸收电路，所述RCD吸收电路的输入端与所述电感的第二端连接，所述RCD吸收电路的第一输出端与所述高频变压器的初级侧的第一端连接，所述RCD吸收电路的第二输出端与所述高频变压器的初级侧的第二端连接。

可选地，所述开关电源电路还包括：输出滤波电路，所述输出滤波电路的第一输入端与所述次级侧的第一端连接，所述输出滤波电路的第二输入端与所述次级侧的第二端连接。

可选地，所述开关电源电路还包括：反馈回路，所述反馈回路的第一端与所述输出滤波电路连接，所述反馈回路的第二端与所述控制器的输入端连接。

可选地，所述开关电源电路还包括：开关电路，所述开关电路的控制端与所述反馈回路的第二端连接，所述开关电路的第一端与所述控制器的输入端连接，所述开关电路的第二端接地。

可选地，所述所述开关电路为光耦合器。

可选地，所述开关电源电路还包括：整流二极管，所述整流二极管的阳极与所述次级侧的第一端连接，所述整流二极管的阴极与所述输出滤波电路的第一输入端连接。

本实用新型技术方案与现有技术相比，具有如下优点：

1.本实用新型实施例提供了一种开关电源电路，该开关电源电路包括：高频变压器，设置有初级侧和次级侧；输入滤波电路，包括陶瓷电容、母线电解电容和电感，所述电感的第一端适于与直流母线连接，所述电感的第二端与所述初级侧的第一端连接；所述陶瓷电容的一端与所述电感的第一端连接，所述陶瓷电容的另一端接地；所述母线电解电容的一端与所述电感的第一端连接，所述母线电解电容的另一端接地；所述陶瓷电容的电容量在所述母线电解电容的电容量的1/5000至1/3000之间；开关管，所述开关管的控制端用于接收控制器输出的驱动信号，所述开关管的第一端与所述初级侧的第二端连接，所述开关管的第二端接地。

如此设置，通过将陶瓷电容与母线电解电容并联，由于陶瓷电容的电容量远小于母线电解电容，所以根据电容并联所带来的特性，电压回路会经过陶瓷电容，而不经过母线电解电容，从而可以明显减小直流母线环路的面积，在提升电磁兼容效果的同时，还能提升整体电路能效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通工人来讲，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为本实用新型实施例开关电源电路的整体示意图；

图2为本实用新型实施例输入滤波电路的示意图；

图3为本实用新型实施例开关电源电路的EMC-CE测试结果；

图4为现有技术的EMC-CE测试结果。

附图标记：

1、高频变压器；2、输入滤波电路；3、开关管；4、控制器；5、RCD吸收电路；6、输出滤波电路；7、反馈回路；8、开关电路；9、整流二极管；L、电感；C1、陶瓷电容；C2、母线电解电容。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通工人在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通工人而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

反激式开关电源电路中的PCB布局会对整体电路系统能效以及EMC性能产生很大影响，如果PCB布局的电压信号回路的环路面积较大，会产生比较严重的空间耦合干扰与能量损耗。其中，高频变压器、开关管与母线电解电容是电路中体积最大的关键器件，可占整体电路一半以上的体积，因此布局的调整基本无法有效缩小母线回路环路面积。

因此，本实用新型要解决的技术问题在于现有技术中存在的PCB布局的环路面积较大，空间耦合干扰与能量损耗比较严重的问题，从而提供一种开关电源电路。

实施例1

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种开关电源电路，该开关电源电路包括：高频变压器1、输入滤波电路2以及开关管3。

具体地，在本实用新型实施例中，高频变压器1设置有初级侧和次级侧，输入滤波电路2具体包括陶瓷电容C1、母线电解电容C2和电感L，所述电感L的第一端适于与直流母线连接，所述电感L的第二端与所述初级侧的第一端连接。所述陶瓷电容C1的一端与所述电感L的第一端连接，所述陶瓷电容C1的另一端接地。所述母线电解电容C2的一端与所述电感L的第一端连接，所述母线电解电容C2的另一端接地。所述开关管3的控制端用于接收控制器4输出的驱动信号，所述开关管3的第一端与所述初级侧的第二端连接，所述开关管3的第二端接地。

在本实用新型实施例中，为了减小母线回路的环路面积，所以需要并联一个低容值小体积的陶瓷电容C1。由于陶瓷电容C1体积本身就小，所以只需要将陶瓷电容C1的电容量值控制到很小即可。例如，可以将所述陶瓷电容C1的电容量设置在所述母线电解电容C2的电容量的1/5000至1/3000之间。由于将陶瓷电容C1的电容量设置在所述母线电解电容C2的电容量的1/5000至1/3000之间时，能够在大幅缩小母线回路环路面积的同时，还能最大程度地减小空间耦合干扰，以及减少能量损耗。

当然，本实施例仅仅是对陶瓷电容C1的电容量进行举例说明，并不加以限制，本领域技术人员可以根据实际情况确定陶瓷电容C1的电容量，能够起到相同的技术效果即可。

如此设置，通过将陶瓷电容C1与母线电解电容C2并联，由于陶瓷电容C1的电容量远小于母线电解电容C2，所以根据电容并联所带来的特性，电压回路会经过陶瓷电容C1，而不经过母线电解电容C2，从而可以明显减小直流母线环路的面积，在提升电磁兼容效果的同时，还能提升整体电路能效。并且，无需采用两个或多个小电解电容并联的方案来取代单个大电解电容的方案，从而无需增加电解电容数量，进而可以简化电路，节约电路成本。

在本实用新型的一个可选实施例中，所述母线电解电容C2可以由两个并联的滤波电容构成。具体地，两个并联的滤波电容的电容量可以分别为32uF和10uF。

当然，本实施例仅仅是对两个并联的滤波电容的电容量进行举例说明，并不加以限制，本领域技术人员可以根据实际情况确定两个并联的滤波电容的电容量，能够起到相同的技术效果即可。

进一步地，在本实用新型的一个可选实施例中，所述开关电源电路还包括RCD吸收电路5。具体地，所述RCD吸收电路5的输入端与所述电感L的第二端连接，所述RCD吸收电路5的第一输出端与所述高频变压器1的初级侧的第一端连接，所述RCD吸收电路5的第二输出端与所述高频变压器1的初级侧的第二端连接。

进一步地，在本实用新型的一个优选实施例中，所述开关电源电路还包括输出滤波电路6，所述输出滤波电路6的第一输入端与所述次级侧的第一端连接，所述输出滤波电路6的第二输入端与所述次级侧的第二端连接。

进一步地，在本实用新型的一个优选实施例中，所述开关电源电路还包括反馈回路7，所述反馈回路7的第一端与所述输出滤波电路6连接，所述反馈回路7的第二端与所述控制器4的输入端连接。

进一步地，在本实用新型的一个优选实施例中，所述开关电源电路还包括开关电路8，所述开关电路8的控制端与所述反馈回路7的第二端连接，所述开关电路8的第一端与所述控制器4的输入端连接，所述开关电路8的第二端接地。在本实用新型实施例中，所述所述开关电路8可以为光耦合器。

当然，本实施例仅仅是对开关电路8的类型进行举例说明，但是并不对开关电路8的类型进行限制，本领域技术人员可以根据实际情况对其进行改变，例如还可以是三极管、MOS管以及场效应管等，能够实现相同的技术效果即可。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述开关电源电路还包括整流二极管9，所述整流二极管9的阳极与所述次级侧的第一端连接，所述整流二极管9的阴极与所述输出滤波电路6的第一输入端连接。

在一个具体实施例中，高频变压器1采用EE22，开关管3与控制器4整体为集成开关芯片，封装为DIP8，母线电解电容C2分为32uF+10uF两个并联，其中10uF电容靠近高频变压器1的初级侧。限于三个器件体积及电路整板空间限制，在电气安全距离的前提上将原母线回路环路做到最小时，原母线回路环路依旧较大。在母线电解电容C2前加入一颗小容值陶瓷电容C1之后，母线回路环路较小，具体地，加入陶瓷电容C1后的环路面积较之前相比减小了近一半以上，由此，在不改变电路其他部分布局以及不影响电路整体性能的同时，大幅缩小了母线回路环路面积，减小了空间耦合干扰与能量损耗。

如图3和图4所示，将本技术方案的开关电源电路的EMC-CE测试结果与传统结构电气布局的EMC-CE测试结果对比，结果可以明显看出，本技术方案的开关电源电路可以明显改善400kHz-3MHz之间的噪声。同时经过具体实施例测试结果可以发现，本技术方案的结构布局可以提升0.5％左右的能效。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通工人来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种开关电源电路，其特征在于，包括：

高频变压器(1)，设置有初级侧和次级侧；

输入滤波电路(2)，包括陶瓷电容(C1)、母线电解电容(C2)和电感(L)，所述电感(L)的第一端适于与直流母线连接，所述电感(L)的第二端与所述初级侧的第一端连接；所述陶瓷电容(C1)的一端与所述电感(L)的第一端连接，所述陶瓷电容(C1)的另一端接地；所述母线电解电容(C2)的一端与所述电感(L)的第一端连接，所述母线电解电容(C2)的另一端接地；所述陶瓷电容(C1)的电容量在所述母线电解电容(C2)的电容量的1/5000至1/3000之间；

开关管(3)，所述开关管(3)的控制端用于接收控制器(4)输出的驱动信号，所述开关管(3)的第一端与所述初级侧的第二端连接，所述开关管(3)的第二端接地。

2.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述母线电解电容(C2)由两个并联的滤波电容构成。

3.根据权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，两个并联的滤波电容的电容量分别为32uF和10uF。

4.根据权利要求1至3任一项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：

RCD吸收电路(5)，所述RCD吸收电路(5)的输入端与所述电感(L)的第二端连接，所述RCD吸收电路(5)的第一输出端与所述高频变压器(1)的初级侧的第一端连接，所述RCD吸收电路(5)的第二输出端与所述高频变压器(1)的初级侧的第二端连接。

5.根据权利要求1至3任一项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：

输出滤波电路(6)，所述输出滤波电路(6)的第一输入端与所述次级侧的第一端连接，所述输出滤波电路(6)的第二输入端与所述次级侧的第二端连接。

6.根据权利要求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：

反馈回路(7)，所述反馈回路(7)的第一端与所述输出滤波电路(6)连接，所述反馈回路(7)的第二端与所述控制器(4)的输入端连接。

7.根据权利要求6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：

开关电路(8)，所述开关电路(8)的控制端与所述反馈回路(7)的第二端连接，所述开关电路(8)的第一端与所述控制器(4)的输入端连接，所述开关电路(8)的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电路(8)为光耦合器。

9.根据权利要求6至8任一项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：

整流二极管(9)，所述整流二极管(9)的阳极与所述次级侧的第一端连接，所述整流二极管(9)的阴极与所述输出滤波电路(6)的第一输入端连接。

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