CN216312963U - 一种宽范围输出电压的开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽范围输出电压的开关电源，包括反激电源模块、主控模块和串接于反激电源模块的反馈绕组与主控模块电源输入端之间的稳压模块；稳压模块包括整流电路、低通滤波整流电路、主稳压电路和辅助稳压电路；整流电路用于转换反馈绕组同名端输出的交流电得到第一直流电压信号；低通滤波整流电路用于对第一直流电压信号滤波得到第二直流电压信号；辅助稳压电路用于在反馈绕组的非同名端的反向电压值大于其稳压值时输出稳压信号；主稳压电路用于接入并在第二直流电压信号的电压值大于第一阈值时输出第三直流电压信号，还用于接入稳压信号并根据稳压信号的稳压值增大第三直流电压信号的电压值，以避免主控模块的电源输入端触发过压保护。

Description

一种宽范围输出电压的开关电源

技术领域

本实用新型涉及电源领域，具体涉及一种宽范围输出电压的开关电源。

背景技术

传统的开关电源包括主控模块和反激电源模块，其反激电源模块的变压器由初级绕组、次级绕组和反馈绕组组成；其中，初级绕组负责用于储存能量，次级绕组用于提供适于为输出负载供电的电压和电流，反馈绕组用于为主控模块提供工作电压。但是，由于反馈绕组的电压与次级绕组的感应电压比等于二者的匝数比；当反激电源模块的输出电压越高时，反馈绕组给主控模块的工作电压也会随之增大；因此，为了避免触发主控模块的电源输入端随着反馈绕组提供的工作电压增大而触发过压保护导致电路无法正常工作的情况发生，不能将开关电源的输出电压做的太高；如此一来，则限制了开关电源的使用场景。

为了解决上述技术问题，现有技术中存在采用更高耐压值的电源管理芯片的方式来避免过压保护情况的发生；但是，由于电源管理芯片的耐压值也是有极限的，不可能跟随开关电源的输出电压无限增大，因此该技术方案依然不能解决上述问题。

综上，现有技术中的宽范围输出电压的开关电源仍有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种宽范围输出电压的开关电源，以解决反馈绕组的感应电压跟随开关电源输出电压增大而触发主控模块过压保护的情况。

为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种宽范围输出电压的开关电源，包括反激电源模块、主控模块和稳压模块；主控模块用于控制反激电源模块的开关管的主控模块；稳压模块串接于反激电源模块的反馈绕组和主控模块的电源输入端之间，其包括整流电路、低通滤波整流电路、主稳压电路和辅助稳压电路；整流电路用于转换反馈绕组同名端输出的交流电并得到第一直流电压信号；低通滤波整流电路用于对第一直流电压信号滤波并得到第二直流电压信号；辅助稳压电路串接于反馈绕组的非同名端和主稳压电路的接地端之间，用于在反馈绕组的非同名端的反向电压值大于其稳压值时输出稳压信号；主稳压电路用于接入第二直流电压信号并在第二直流电压信号的电压值大于第一阈值时输出第三直流电压信号，还用于接入稳压信号并根据稳压信号的稳压值增大第三直流电压信号的电压值；第一阈值小于所述主控模块的电源输入端的耐压值。

进一步地，辅助稳压电路由至少一个串接于反馈绕组的非同名端和主稳压电路的接地端之间的第一稳压二极管构成；第一稳压二极管的阳极与反馈绕组的非同名端连接，其阴极与主稳压电路的接地端连接。

进一步地，主稳压电路包括第一三端稳压芯片和第一电容；第一三端稳压芯片包括输入端、输出端和接地端；其输入端用于接入第二直流电压信号，其输出端经过第一电容与其接地端连接。

进一步地，低通滤波整流电路包括第一电阻、第一电解电容和第二电容；第一电阻的一端用于接入第一直流电压信号，其另一端与第一三端稳压芯片的输入端连接；第一电解电容的正极与第一三端稳压芯片的输入端连接，其负极与第一三端稳压芯片的接地端连接；第二电容与第一电解电容并联。

进一步地，整流电路包括第一二极管；第一二极管串接于第一电阻和反馈绕组的同名端之间且其阳极与反馈绕组的同名端连接。

进一步地，还包括过流保护模块；过流保护模块用于采集反激电源模块的开关管的源极电流并得到电流反馈信号；主控模块用于接收电流反馈信号，并在电流反馈信号的电压值大于其电流阈值时关断开关管。

进一步地，还包括电压反馈模块；电压反馈模块用于采集反激电源模块的输出电压并得到电压反馈信号；主控模块还用于接收电压反馈信号，并根据电压反馈信号的电压值调整占空比输出脉冲信号至反激电源模块的开关管的控制端。

进一步地，还包括滤波整流模块；滤波整流模块用于接入交流电并转换为直流母线电压输出至反激电源模块的电源输入端。

由上述对本实用新型的描述可知，相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、通过在反激电源模块的反馈绕组与主控模块的电源输入端之间设置稳压模块的方式使得反馈绕组的电压跟随次级绕组的输出电压增大时，主控模块的电源输入端的电压在稳压模块的稳压作用下仍然能够稳定在正常的工作电压范围内，进而避免触发过压保护。其中，反馈绕组同名端输出的交流电经过整流电路转换为脉动直流电压即第一直流电压信号；该脉动直流电压经过低通滤波整流电路后滤波为脉动纹波更小的直流电压即第二直流电压信号；当第二直流电压信号的电压值大于主稳压电路的第一阈值时稳定输出适于为主控模块供电的工作电压即第三直流电压信号；此外，由于辅助稳压电路串接于反馈绕组的非同名端和主稳压电路的接地端之间，因此当反馈绕组的反向电压大于辅助稳压电路的稳压值时，辅助稳压电路输出稳压信号能够增大主稳压电路输出的第三直流电压信号的电压值，以避免主控模块在批量生产时存在参数差异性问题，导致稳压电路稳定输出的工作电压无法满足主控模块供电需求的情况；因此，该辅助稳压电路的设置有利于进一步提高电路的稳定性。

2、通过提供辅助稳压电路的具体电路结构的方式，增大主稳压电路的输出电压，以提高开关电源的稳定性。

3、通过提供主稳压电路的具体电路结构的方式，实现反馈绕组的电压大于第一阈值时能够输出适于为主控模块供电的工作电压，避免主控模块触发过压保护。

4、通过提供低通滤波整流电路的具体电路结构的方式，使得脉动直流电压能够转换为脉动纹波更小的直流电压即第二直流电压信号。

5、通过提供整流电路的具体电路结构的方式，实现交流电与直流电的转换。

6、通过过流保护模块采集开关管的源极电流的方式，使得反激电源模块的次级绕组的输出电流超过主控模块的电流阈值时初级绕组的峰值能够呈相应比例增大，当主控模块检测到其电流反馈端即过流保护模块输出的电流反馈信号的电压值升高时关断开关管，以起到保护作用，直到其电流反馈端的电压恢复正常时才会重启，恢复系统的正常工作。

7、通过设置电压反馈模块的方式，使得主控模块能够控制开关电源输出电压的精度，以时刻满足额定要求。

8、通过设置滤波整流模块的方式，吸收交流输入的共模噪声，抑制EMI共模信号干扰，并将交流输入转换为稳定的直流电压输出。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，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为本实用新型的实施例所述的宽范围输出电压的开关电源的模块连接示意图；

图2为本实用新型的实施例所述的稳压模块的电路连接框图；

图3为本实用新型的实施例所述的稳压模块的电路连接示意图；

图4为本实用新型的实施例所述的主控模块的电路连接示意图；

图5为本实用新型的实施例所述的过流保护模块和电压反馈模块的电路连接示意图；

图6为本实用新型的实施例所述的反激电源模块的电路连接示意图；

图7为本实用新型的实施例所述的滤波整流模块的电路连接示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本实用新型的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本实用新型实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙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或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

参见图1至图7，本实用新型公开了一种宽范围输出电压的开关电源。

如图1所示，包括滤波整流模块1、过流保护模块2、电压反馈模块3、主控模块4、反激电源模块5和稳压模块6。

滤波整流模块1用于接入交流电并转换为直流母线电压至BUS总线。

过流保护模块2用于采集反激电源模块5的开关管Q1的源极电流并得到电流反馈信号CS。

电压反馈模块3用于采集反激电源模块5的输出电压并得到电压反馈信号FB。

主控模块4用于接收电流反馈信号CS和电压反馈信号FB，并根据电压反馈信号FB的电压值调整占空比输出脉冲信号PWM至反激电源模块5的开关管Q1的控制端mos-g以控制反激电源模块5的开关管Q1，还用于在电流反馈信号CS的电压值大于其电流阈值时关断开关管Q1。

稳压模块6串接于反激电源模块5的反馈绕组Nf和主控模块4的电源输入端VCC之间，用于为主控模块4提供工作电压。

如图2所示，在本实用新型的实施例中，稳压模块6包括整流电路61、低通滤波整流电路62、主稳压电路63和辅助稳压电路64。

其中，整流电路61用于转换反激电源模块5的反馈绕组Nf同名端输出的交流电，得到第一直流电压信号S1；低通滤波整流电路62用于接入第一直流电压信号S1并滤波，得到第二直流电压信号S2；主稳压电路63用于接入第二直流电压信号S2，并在第二直流电压信号S2的电压值大于第一阈值时输出第三直流电压信号S3；其中，第一阈值小于主控模块4的电源输入端VCC的耐压值；辅助稳压电路64由至少一个串接于反激电源模块5的反馈绕组Nf的非同名端nf2和主稳压电路63的接地端之间的第一稳压二极管Z1构成，用于在反馈绕组Nf的非同名端nf2的反向电压值大于其稳压值时增大第三直流电压信号S3的电压值。

如图3所示，在本实用新型的实施例中，辅助稳压电路64由一个第一稳压二极管Z1构成；第一稳压二极管Z1的阳极与反激电源模块5的反馈绕组Nf的非同名端nf2连接，其阴极与主稳压电路63的接地端连接；在本实用新型的实施例中，第一稳压二极管Z1的稳压值为2.7V。

在本实用新型的实施例中，主稳压电路63包括第一三端稳压芯片U1和第一电容C1；第一三端稳压芯片U1包括输入端、输出端和接地端；其输入端用于接入第二直流电压信号S2，其输出端经过第一电容C1与其接地端连接；在本实用新型的实施例中，第一三端稳压芯片U1的型号为LM7809,用于稳定输出9V工作电压,当反馈绕组Nf非同名端的反向电压值大于2.7V时，第三直流信号的电压值为11.7V。

在本实用新型的实施例中，低通滤波整流电路62包括第一电阻R1、第一电解电容EC1和第二电容C2；第一电阻R1的一端用于接入第一直流电压信号S1，其另一端与第一三端稳压芯片U1的输入端连接；第一电解电容EC1的正极与第一三端稳压芯片U1的输入端连接，其负极与第一三端稳压芯片U1的接地端连接；第二电容C2与第一电解电容EC1并联。

在本实用新型的实施例中，整流电路61包括第一二极管D1；第一二极管D1串接于第一电阻R1和反激电源模块5的反馈绕组Nf的同名端nf1之间且其阳极与反馈绕组Nf的同名端nf1连接。

如图4所示，在本实用新型的实施例中，主控模块4包括电源管理芯片U2、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电解电容EC2、第三电容C3、第四电阻R4、第二二极管D2、第五电阻R5、第六电阻R6和第四电容C4。在本实用新型的实施例中，电源管理芯片U2的型号为OB2281。

电源管理芯片U2的第一引脚作为主控模块4的接地端接地，其第二引脚作为电压信号反馈端用于接收电压反馈信号FB，其第三引脚作为温度监测端经过第三电容C3接地，其第四引脚作为电流信号接收端用于接收电流反馈信号CS，其第五引脚作为主控模块4的电源输入端VCC经过第二电解电容EC2接地还经过第三电阻R3和第二电阻R2连接BUS总线以接入启动电流，其第六引脚经过第四电阻R4与第五电阻R5的一端连接；第五电阻R5的另一端作为主控模块4的脉冲信号输出端PWM用于输出脉冲信号PWM；第二二极管D2与第四电阻R4并联，且其阴极与电源管理芯片U2的第六引脚连接；第六电阻R6与第四电容C4并联，且其一端连接主控模块4的脉冲信号输出端PWM，其另一端接地。

如图5所示，在本实用新型的实施例中，过流保护模块2包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第五电容C5；在本实用新型的实施例中，电压反馈模块3包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、光电耦合器P1、第二三端稳压芯片U3、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第十五电阻R15和第九电容C9。

第七电阻R7的一端作为过流保护模块2的电流反馈信号CS输出端，其另一端作为过流保护模块2的输入端分别与反激电源模块5的开关管Q1的源极和第八电阻R8的一端连接；第八电路的另一端接地；第九电阻R9与第八电阻R8并联；第五电容C5的一端与过流保护模块2的电流反馈信号CS输出端连接，其另一端与第九电阻R9远离第七电阻R7的一端连接。

第十电阻R10的一端作为电压反馈模块3的输入端与反激电源模块5的第一电源输出端Uo连接，其另一端与光电耦合器P1的第一引脚连接；光电耦合器P1的第二引脚与第二三端稳压芯片U3的第三引脚连接；第二三端稳压芯片U3的第二引脚经过第七电容C7、第八电容C8和第十五电阻R15接地，其第一引脚经过第十四电阻R14与反激电源模块5的第一电源输出端Uo连接；第十一电阻R11跨接于光电耦合器P1的第一引脚和第二引脚之间；第十二电阻R12一端与光电耦合器P1的第二引脚连接，其另一端经过第六电容C6与第二三端稳压芯片U3的第一引脚连接；第十三电阻R13跨接于第二三端稳压芯片U3的第一引脚和第二引脚之间；第九电容C9跨接于光电耦合器P1的第三引脚和第四引脚之间；光电耦合器P1的第三引脚作为电压反馈模块3的输出端与电源管理芯片U2的第二引脚连接，其第四引脚接地。

如图6所示，在本实用新型的实施例中，反激电源模块5包括第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第三二极管D3、第十九电阻R19、开关管Q1、变压器T1、第四二极管D4、第五二极管D5、第三电解电容EC3、第四电解电容EC4、第二十电阻R20、LED灯、第一电感器LF1和第五电解电容EC5；变压器T1包括初级绕组Np、次级绕组Ns和反馈绕组Nf。

第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17和第十八电阻R18彼此并联；且第十五电阻R15的一端连接BUS总线以接入直流母线电压，其另一端与第三二极管D3的阴极连接；第三二极管D3的阳极经过第十九电阻R19与初级绕组Np的同名端连接；初级绕组Np的非同名端与BUS总线连接；开关管Q1的漏极与初级绕组Np的同名端连接，其栅极作为反激电源模块5的开关管Q1的控制端mos-g，其源极作电流采样端供过流保护模块2的输入端采集电流信号；反馈绕组Nf的同名端nf1作为反激电源模块5的辅助电压输出端nf1；次级绕组Ns的同名端与第四二极管D4的阳极连接；第四二极管D4的阴极作为反激电源模块5的第一电源输出端Uo；第五二极管D5与第四二极管D4并联；第三电解电容EC3的正极与第五二极管D5的阴极连接，其负极与次级绕组Ns的非同名端连接；第四电解电容EC4与第三电解电容EC3并联；第二十电阻R20的一端连接反激电源模块5的第一电源输出端Uo，其另一端经过LED灯与次级绕组Ns的非同名端连接；第一电感器LF1包括第一线圈和第二线圈；第一线圈的一端与反激电源模块5的第一电源输出端Uo连接，其另一端与反激电源模块5的第二电源输出端和第五电解电容EC5的正极连接；第二线圈的一端与次级绕组Ns的非同名端和第五电解电容EC5的负极连接；第五电解电容EC5的正极用于连接负载的正极，其负极用于连接负载的负极。

如图7所示，在本实用新型的实施例中，滤波整流模块1由保险丝F1、压敏电阻MOV1、热敏电阻NTC1、第二电感器LF2、第十一电容C11、整流桥DB1和第六电解电容EC6构成；第六电解电容EC6的正极连接BUS总线用于输出直流母线电压，其负极接地。

在具体工作的过程中，反馈绕组Nf同名端输出的交流电经过整流电路61转换为脉动直流电压即第一直流电压信号S1；该脉动直流电压经过低通滤波整流电路62后滤波为脉动纹波更小的直流电压即第二直流电压信号S2；当第二直流电压信号S2的电压值大于主稳压电路63的第一阈值时稳定输出适于为主控模块4供电的工作电压即第三直流电压信号S3；此外，由于辅助稳压电路64串接于反馈绕组Nf的非同名端nf2和主稳压电路63的接地端之间，因此当反馈绕组Nf的反向电压大于辅助稳压电路64的稳压值时，辅助稳压电路64输出稳压信号ZA能够增大主稳压电路63输出的第三直流电压信号S3的电压值，以避免主控模块4在批量生产时存在参数差异性问题，导致稳压电路稳定输出的工作电压无法满足主控模块4供电需求的情况。

综上，本实用新型提供的一种宽范围输出电压的开关电源不仅有效解决了反馈绕组Nf的感应电压跟随开关电源输出电压增大而触发主控模块4过压保护的问题，还有利于提高电路的稳定性。

上述说明书和实施例的描述，用于解释本实用新型保护范围，但并不构成对本实用新型保护范围的限定。通过本实用新型或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本实用新型实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种宽范围输出电压的开关电源，包括反激电源模块和用于控制反激电源模块的开关管的主控模块，其特征在于：还包括稳压模块；

所述稳压模块串接于所述反激电源模块的反馈绕组和主控模块的电源输入端之间；其包括整流电路、低通滤波整流电路、主稳压电路和辅助稳压电路；

所述整流电路用于转换所述反馈绕组同名端输出的交流电，得到第一直流电压信号；

所述低通滤波整流电路用于接入所述第一直流电压信号并滤波，得到第二直流电压信号；

所述辅助稳压电路串接于所述反馈绕组的非同名端和所述主稳压电路的接地端之间，用于在所述反馈绕组的非同名端的反向电压值大于其稳压值时输出稳压信号；

所述主稳压电路用于接入所述第二直流电压信号并在所述第二直流电压信号的电压值大于第一阈值时输出第三直流电压信号，还用于接入所述稳压信号并根据所述稳压信号的稳压值增大所述第三直流电压信号的电压值；所述第一阈值小于所述主控模块的电源输入端的耐压值。

2.如权利要求1所述的一种宽范围输出电压的开关电源，其特征在于：所述辅助稳压电路由至少一个串接于所述反馈绕组的非同名端和所述主稳压电路的接地端之间的第一稳压二极管构成；

所述第一稳压二极管的阳极与所述反馈绕组的非同名端连接，其阴极与所述主稳压电路的接地端连接。

3.如权利要求2所述的一种宽范围输出电压的开关电源，其特征在于：所述主稳压电路包括第一三端稳压芯片和第一电容；

所述第一三端稳压芯片包括输入端、输出端和接地端；其输入端用于接入所述第二直流电压信号，其输出端经过所述第一电容与其接地端连接。

4.如权利要求3所述的一种宽范围输出电压的开关电源，其特征在于：所述低通滤波整流电路包括第一电阻、第一电解电容和第二电容；

所述第一电阻的一端用于接入所述第一直流电压信号，其另一端与所述第一三端稳压芯片的输入端连接；所述第一电解电容的正极与所述第一三端稳压芯片的输入端连接，其负极与所述第一三端稳压芯片的接地端连接；所述第二电容与所述第一电解电容并联。

5.如权利要求4所述的一种宽范围输出电压的开关电源，其特征在于：所述整流电路包括第一二极管；

所述第一二极管串接于所述第一电阻和所述反馈绕组的同名端之间且其阳极与所述反馈绕组的同名端连接。

6.如权利要求1所述的一种宽范围输出电压的开关电源，其特征在于：还包括过流保护模块；所述过流保护模块用于采集所述反激电源模块的开关管的源极电流，得到电流反馈信号；

所述主控模块用于接收所述电流反馈信号，并在所述电流反馈信号的电压值大于其电流阈值时关断所述开关管。

7.如权利要求6所述的一种宽范围输出电压的开关电源，其特征在于：还包括电压反馈模块；所述电压反馈模块用于采集所述反激电源模块的输出电压，得到电压反馈信号；

所述主控模块还用于接收所述电压反馈信号，并根据所述电压反馈信号的电压值调整占空比输出脉冲信号至所述反激电源模块的开关管的控制端。

8.如权利要求7所述的一种宽范围输出电压的开关电源，其特征在于：还包括滤波整流模块；所述滤波整流模块用于接入交流电并转换为直流母线电压输出至所述反激电源模块的电源输入端。

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