CN216390793U - 小瓦数高pf值电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小瓦数高PF值电源，包括交直流转换模块、变压器、变压控制模块和输出滤波电路，通过变压控制器内设有功率因素PF值校准模块，所述功率因素PF值校准模块用于检测所述输入电源的电压相位，以对输出脉宽调制控制信号进行相位的校准；所述变压控制器内还设有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块一端与所述功率因素PF值校准模块连接，以接收所述功率因素PF值校准模块输出的PF值校正信号；通过逻辑控制模块控制输出与输入电源同相的脉宽调制信号，以较少输入电压与电流的相位差，实现高PH值。且无需采用专用的高PH值芯片来实现，使得电路巧小，生产成本低，适用与小瓦数电源的便捷和低成本的应用要求。

Description

小瓦数高PF值电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种小瓦数高PF值电源。

背景技术

PF值是指功率因素，是指输入电压和输入电流的相位差的余弦值COS；其中，功率因素＝有功功率/视在功率，视在功率的平方＝有功功率的平方+ 无功功率的平方。PF值低会增大电网的损耗，PF越高就越省电；一般5W以下功率因数0.5以上，5W上0.7以上。高功率因数一般PFC都是＞0.9。普通低功率因数一般0.4～0.6，填谷PFC可以做到0.7～0.9，APFC一般都0.9以上。PFC，是指功率因数校正。功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高，好的电源PF值可以做到 0.95以上。比如，在一些电源的应用领域，特别是欧洲/澳洲/韩国等，对电源有功率因数的要求，以降低对电网的干扰。

现有技术中，实现高PF值的小瓦数电源主要采用专用的高PF值芯片实现，这种实现方式导致电路庞大，生产成本高，不适用于小瓦数电源的便捷和低成本的应用要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种小瓦数高PF值电源。

一方面，为实现上述目的，根据本发明实施例的小瓦数高PF值电源，所述小瓦数高PF值电源包括：

交直流转换模块，所述交直流转换模块与输入交流电连接，以将输入电源转换为第一直流电；

变压器，所述变压器的初级线圈的一端与所述交直流转换模块的第一直流电输出端连接；

变压控制模块，所述变压控制模块包括一变压控制器，所述变压控制器的变压控制端通过开关管与所述初级线圈的另一端连接，以对所述第一直流电进行变压脉宽调制控制；所述变压控制器内设有功率因素PF值校准模块，所述功率因素PF值校准模块用于检测所述输入电源的电压相位，以对输出脉宽调制控制信号进行相位的校准；所述变压控制器内还设有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块一端与所述功率因素PF值校准模块连接，以接收所述功率因素PF值校准模块输出的PF值校正信号，所述逻辑控制模块控制输出端通过内置或外置开关管与所述变压器的初级线圈的所述另一端连接，以对所述开关管进行开关控制；

输出滤波电路，所述输出滤波电路与所述变压器的次级线圈连接，以将所述变压器变压输出的脉宽调制直流电转换为稳定的低压直流电，并输出。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述小瓦数高PF值电源包括输入采样电路，所述输入采样电路包括：

电阻R21，所述电阻R21的一端与所述变压器的辅助线圈的一端连接，所述辅助线圈的另一端与参考地连接；

电阻R26，所述电阻R26通过电阻R28与所述电阻R21的另一端连接，所述电阻R26的另一端与参考地连接，所述电阻R26的所述一端还与所述变压控制器的输入电压检测端连接；

所述功率因素PF值校准模块与所述变压控制器的输入电压检测端连接，以检测所述输入电源电的电压相位。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内设有变压器故障保护模块，所述变压器故障保护模块用于检测所述变压器的电流和/或电压，以将变压器出现故障时，进行故障保护。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述小瓦数高PF值电源还包括电流采样电路，所述电流采样电路包括：

电阻R32，所述电阻R32的一端与参考地连接，所述电阻R32的另一端通过所述开关管与所述变压器初级线圈的所述另一端连接，所述电阻R32的所述另一端还与所述变压控制器的电流反馈端连接。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内设有电流检测模块，所述电流检测模块与所述变压控制器的电流反馈端连接，所述电流检测模块用于检测变压器的初级线圈的电流。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内设有异常电流保护模块，所述异常电流保护模块与所述变压控制器的电流反馈端连接，所述异常电流保护模块用于检测变压器的初级线圈的电流，并在电流量出现异常时，进行故障保护。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内还设有逐周期限流保护模块，所述逐周期限流保护模块与所述变压控制器的电流检测端连接，以在每次开关管管导通期间，对流过开关管的最大电感电流进行限制。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内设有谐波失真校准模块，所述谐波失真校准模块用于检测输入输出电源电的谐波信号，以对输出脉宽调制控制信号进行谐波失真的校准。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内还设有高压启动模块，所述高压启动模块与电源供电端连接，以将高压输入电源转换成控制器的供电电源；

芯片供电电源产生模块，所述芯片供电电源产生模块与所述高压启动模块连接，以将宽范围输入电源转换成控制器的供电电源。

进一步地，根据本发明的一个实施例，所述变压控制器内还设有故障保护模块，所述故障保护模块与所述逻辑控制模块连接，以向所述逻辑控制模块输出故障信号；

所述故障保护模块包括过流保护模块、短路保护模块、过温保护模块和过压欠压保护模块中的一种或多种。

本发明实施例提供的小瓦数高PF值电源，通过变压控制器内设有功率因素PF值校准模块，所述功率因素PF值校准模块用于检测所述输入电源的电压相位，以对输出脉宽调制控制信号进行相位的校准；所述变压控制器内还设有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块一端与所述功率因素PF值校准模块连接，以接收所述功率因素PF值校准模块输出的PF值校正信号；通过逻辑控制模块控制输出与输入电源同相的脉宽调制信号，以较少输入电压与电流的相位差，实现高PH值。且无需采用专用的高PH值芯片来实现，使得电路巧小，生产成本低，适用与小瓦数电源的便捷和低成本的应用要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的小瓦数高PF值电源结构示意图；

图2为本发明实施例提供的变压控制器内部电路结构框图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

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发明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。

参阅图1和图2，本发明实施例提供一种小瓦数高PF值电源，包括：交直流转换模块、变压器、变压控制模块和输出滤波电路，所述交直流转换模块与输入交流电连接，以将输入电源转换为第一直流电；通过所述交直流转换模块可将市电交流电转换为第一直流电，所述第一直流电为高压直流电。

所述变压器的初级线圈的一端与所述交直流转换模块的第一直流电输出端连接；通过所述变压器，可将脉宽调整后的第一直流电进行变压输出，从而将高压直流电转换为低压直流电输出，为低压用电设备供电。

所述变压控制模块包括一变压控制器，所述变压控制器的变压控制端通过开关管与所述初级线圈的另一端连接，以对所述第一直流电进行变压脉宽调制控制；所述变压控制器设置在所述变压器与参考地之间，从而可对变压器与参考地之间的导通进行控制，实现对变压器初级线圈的第一直流电的脉宽调制。

所述变压控制器内设有功率因素PF值校准模块，所述功率因素PF值校准模块用于检测所述输入电源的电压相位，以对输出脉宽调制控制信号进行相位的校准；通过所述功率因素PF值校准模块来获取输入电源的电压的相位信息。以根据所述输入电源的电压的相位信息来实现对脉宽调制信号的相位的调节控制，使得调制脉宽信号的限位与输入交流电的相位可以保留一致。在此基础上，使得电源电路上的电流与输入电压的相位差减小。由于PF值为功率因素，PF值是指输入电压和输入电流的相位差的余弦值COS；通过电源电路上的电流与输入电压的相位差减小，以达到提高PF值。由于通过变压控制器直接获取输入电源的相位来提高电路的PF值，无需采用额外的专用芯片来提供PF值，使得电源电路更加的简单，生产成也相对较低。

所述变压控制器内还设有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块一端与所述功率因素PF值校准模块连接，以接收所述功率因素PF值校准模块输出的PF 值校正信号，所述逻辑控制模块控制输出端通过内置或外置开关管与所述变压器的初级线圈的所述另一端连接，以对所述开关管进行开关控制；所述逻辑控制模块用于产生脉宽调制信号，以所述开关管对变压器的初级线圈的直流电压进行脉宽调制。逻辑控制模块可接收所述功率因素PF值校准模块输出的PF值校正信号，以及时对脉宽调制信号进行及时的调整，保证脉宽调制信号与输入电源相位的一致性。

所述输出滤波电路与所述变压器的次级线圈连接，以将所述变压器变压输出的脉宽调制直流电转换为稳定的低压直流电，并输出。通过变压器的次级线圈输出的是经过脉宽调制以及变压后的脉动直流电，通过所述输入滤波电路可将脉动直流电转换为稳定的低压直流电，从而为用电设备供电。

本发明实施例提供的小瓦数高PF值电源，通过变压控制器内设有功率因素PF值校准模块，所述功率因素PF值校准模块用于检测所述输入电源的电压相位，以对输出脉宽调制控制信号进行相位的校准；所述变压控制器内还设有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块一端与所述功率因素PF值校准模块连接，以接收所述功率因素PF值校准模块输出的PF值校正信号；通过逻辑控制模块控制输出与输入电源同相的脉宽调制信号，以较少输入电压与电流的相位差，实现高PH值。且无需采用专用的高PH值芯片来实现，使得电路巧小，生产成本低，适用与小瓦数电源的便捷和低成本的应用要求。

所述小瓦数高PF值电源包括输入采样电路，所述输入采样电路包括：电阻R21和电阻R26，所述电阻R21的一端与所述变压器的辅助线圈的一端连接，所述辅助线圈的另一端与参考地连接；所述电阻R26通过电阻R28与所述电阻 R21的另一端连接，所述电阻R26的另一端与参考地连接，所述电阻R26的所述一端还与所述变压控制器的输入电压检测端连接；通过所述阻R21和电阻 R26构成分压电路，将辅助线圈的电压进行分压后，反馈至所述变压控制器的输入电压检测端。以满足变压控制器电压采样要求。

所述功率因素PF值校准模块与所述变压控制器的输入电压检测端连接，以检测所述输入电源电的电压相位。所述功率因素PF值校准模块只需要通过电压采样的方式，持续一个周期的检测，即可获取到辅助线圈上的电压的相位关系。通过将所述变压器的辅助线圈与所述初级线圈之间同相设置。这样，可获取输入电源的相位。

所述变压控制器内设有变压器故障保护模块，所述变压器故障保护模块用于检测所述变压器的电流和/或电压，以将变压器出现故障时，进行故障保护。所述变压器故障保护模块与变压控制器的输入电压检测端连接。通过采用原边电压反馈的方式，来获取变压器的电压和/或电流。当变压器设计不合理或其他故障时，可通过所述变压控制器的输入电压检测端进行检测，并获取变压器出现故障时，产生一个变压器故障信号。该故障信号输出，以便于逻辑控制模块获取该变压器故障信号，并进行相应的故障处理。

所述小瓦数高PF值电源还包括电流采样电路，所述电流采样电路包括电阻R32，所述电阻R32的一端与参考地连接，所述电阻R32的另一端通过所述开关管与所述变压器初级线圈的所述另一端连接，所述电阻R32的所述另一端还与所述变压控制器的电流反馈端连接。通过所述电阻R32可对所述变压器初级线圈及开关管上的电流进行采样，并输出至所述变压控制器的电流反馈端。

所述变压控制器内设有电流检测模块，所述电流检测模块与所述变压控制器的电流反馈端连接，所述电流检测模块用于检测变压器的初级线圈的电流。由于原边电流的反馈值与第二直流电的输出电流成一定的比例关系，所述电流检测模块通过获取初级线圈的电流量以后，可获取第二直流电的输出电流量。另外，通过所述电流检测模块也可获取电路的电流分量信息。

所述变压控制器内设有异常电流保护模块，所述异常电流保护模块与所述变压控制器的电流反馈端连接，所述异常电流保护模块用于检测变压器的初级线圈的电流，并在电流量出现异常时，进行故障保护。并在第二直流电的输出电流值出现异常时，及时调整脉宽调制信号的脉宽，以保证输出电流的稳定性或者在出现过流时，将输出供电断开连接。

所述变压控制器内还设有逐周期限流保护模块，所述逐周期限流保护模块与所述变压控制器的电流检测端连接，以在每次开关管管导通期间，对流过开关管的最大电感电流进行限制。通过所述逐周期限流保护模块，在每次功率MOSFET开关管导通期间，PWM IC变压控制器都会对流过MOSFET 开关管的最大电感电流进行限制，当采样电阻上的电压超过峰值电流基准 Vcs ocp时功率MOSFET会立即被关断。从而保证电路的最大峰值电流。保证电路处于安全的电流状态，避免输出过大电流产生电路故障，设置炸机危险。

所述变压控制器内设有谐波失真校准模块，所述谐波失真校准模块用于检测输入输出电源电的谐波信号，以对输出脉宽调制控制信号进行谐波失真的校准。通过所述谐波失真校准模块来获取输入电源信号和输出电源信号的信息，并在检查出所述输出电源信号有较多的谐波成分时，

所述变压控制器内还设有高压启动模块，所述高压启动模块与电源供电端连接，以将高压输入电源转换成控制器的供电电源；通过高压启动模块可在电源控制器开始工作时，将输入的高压直流电转换为电源控制器的供电电源VCC，并为电源控制器供电。电源控制器启动后高压启动模块关闭，变压器的辅助线圈供电。另外，还可通过功率管的集电极端可引入启动电源电压，并通过内部电阻分别压后作为启动电源电压，如此减少启动电路的外置电阻。

芯片供电电源产生模块，所述芯片供电电源产生模块与所述高压启动模块连接，以将宽范围输入电源转换成控制器的供电电源。通过芯片供电电源产生模块给电源控制器供电电压，且当次级输出电压为0V时，电源控制器IC 供电切换至内置高压启动模块401供电。此电源控制器IC的设计VCC供电范围宽5-50V，以保证电源输出恒流电压为CV宽范围。

所述变压控制器内还设有故障保护模块，所述故障保护模块与所述逻辑控制模块连接，以向所述逻辑控制模块输出故障信号；所述故障保护模块包括过流保护模块、短路保护模块、过温保护模块和过压欠压保护模块中的一种或多种。通过所述异常保护模块可获取电源电路的各类异常故情况，并输出故障异常信号至所述逻辑控制模块，所述逻辑控制模块在接收到故障异常信号以后，可对各路故障进行相应保护处理，保证电源电路的安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种小瓦数高PF值电源，其特征在于，包括：

交直流转换模块，所述交直流转换模块与输入交流电连接，以将输入电源转换为第一直流电；

变压器，所述变压器的初级线圈的一端与所述交直流转换模块的第一直流电输出端连接；

变压控制模块，所述变压控制模块包括一变压控制器，所述变压控制器的变压控制端通过开关管与所述初级线圈的另一端连接，以对所述第一直流电进行变压脉宽调制控制；所述变压控制器内设有功率因素PF值校准模块，所述功率因素PF值校准模块用于检测所述输入电源的电压相位，以对输出脉宽调制控制信号进行相位的校准；所述变压控制器内还设有逻辑控制模块，所述逻辑控制模块一端与所述功率因素PF值校准模块连接，以接收所述功率因素PF值校准模块输出的PF值校正信号，所述逻辑控制模块控制输出端通过内置或外置开关管与所述变压器的初级线圈的所述另一端连接，以对所述开关管进行开关控制；

输出滤波电路，所述输出滤波电路与所述变压器的次级线圈连接，以将所述变压器变压输出的脉宽调制直流电转换为稳定的低压直流电，并输出。

2.根据权利要求1所述的小瓦数高PF值电源，其特征在于，还包括输入采样电路，所述输入采样电路包括：

电阻R21，所述电阻R21的一端与所述变压器的辅助线圈的一端连接，所述辅助线圈的另一端与参考地连接；

电阻R26，所述电阻R26通过电阻R28与所述电阻R21的另一端连接，所述电阻R26的另一端与参考地连接，所述电阻R26的所述一端还与所述变压控制器的输入电压检测端连接；

所述功率因素PF值校准模块与所述变压控制器的输入电压检测端连接，以检测所述输入电源电的电压相位。

3.根据权利要求1所述的小瓦数高PF值电源，其特征在于，所述变压控制器内设有变压器故障保护模块，所述变压器故障保护模块用于检测所述变压器的电流和/或电压，以将变压器出现故障时，进行故障保护。

4.根据权利要求1所述的小瓦数高PF值电源，其特征在于，还包括电流采样电路，所述电流采样电路包括：

电阻R32，所述电阻R32的一端与参考地连接，所述电阻R32的另一端通过所述开关管与所述变压器初级线圈的所述另一端连接，所述电阻R32的所述另一端还与所述变压控制器的电流反馈端连接。

5.根据权利要求4所述的小瓦数高PF值电源，其特征在于，所述变压控制器内设有电流检测模块，所述电流检测模块与所述变压控制器的电流反馈端连接，所述电流检测模块用于检测变压器的初级线圈的电流。

6.根据权利要求4所述的小瓦数高PF值电源，其特征在于，所述变压控制器内设有异常电流保护模块，所述异常电流保护模块与所述变压控制器的电流反馈端连接，所述异常电流保护模块用于检测变压器的初级线圈的电流，并在电流量出现异常时，进行故障保护。

7.根据权利要求4所述的小瓦数高PF值电源，其特征在于，所述变压控制器内还设有逐周期限流保护模块，所述逐周期限流保护模块与所述变压控制器的电流检测端连接，以在每次开关管管导通期间，对流过开关管的最大电感电流进行限制。

8.根据权利要求1所述的小瓦数高PF值电源，其特征在于，所述变压控制器内设有谐波失真校准模块，所述谐波失真校准模块用于检测输入输出电源电的谐波信号，以对输出脉宽调制控制信号进行谐波失真的校准。

9.根据权利要求1所述的小瓦数高PF值电源，其特征在于，所述变压控制器内还设有高压启动模块，所述高压启动模块与电源供电端连接，以将高压输入电源转换成控制器的供电电源；

芯片供电电源产生模块，所述芯片供电电源产生模块与所述高压启动模块连接，以将宽范围输入电源转换成控制器的供电电源。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的小瓦数高PF值电源，其特征在于，所述变压控制器内还设有故障保护模块，所述故障保护模块与所述逻辑控制模块连接，以向所述逻辑控制模块输出故障信号；

所述故障保护模块包括过流保护模块、短路保护模块、过温保护模块和过压欠压保护模块中的一种或多种。

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