CN216751544U - 一种反激开关电源电路和电源设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种反激开关电源电路和电源设备，该电路包括反激变压器、开关电路以及第一整流滤波电路，其中，开关电路控制反激变压器中的初级绕组与次级绕组的电流耦合，将直流电源转换为输出电压，并经第一整流滤波电路的第三端输出，实现开关电源的基本功能，同时，开关电路的电源端接入输出地，开关电路的接地端接入输出电压，输出电压与输出地之间具有电压差，因此，输出地可以经开关电源的电源端直接向开关电路供电，节省传统开关电源电路中的向开关电路供电的供电绕组，简化电路结构，进而提高开关电源电路的可靠性，减小电路成本。

Description

一种反激开关电源电路和电源设备

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，特别是涉及一种反激开关电源电路和电源设备。

背景技术

开关电源具有低功耗、高效率的特点，其用途也越来越广泛，影响着各个工业领域的发展。开关电源通过开关电路控制变压器初级绕组与次级绕组的能量耦合，进而向负载提供稳定的输出电压。而在传统的开关电源电路中，不仅含有能量传递作用的初级绕组和次级绕组，还含有向开关电路供电的供电绕组及对应外围电路，使得电路结构复杂，可靠性低，电路成本增加。

实用新型内容

本实用新型实施例旨在提供一种反激开关电源电路和开关电源，其能够提高反激开关电源电路的可靠性，降低电路成本。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：

在第一方面，本实用新型实施例提供一种反激开关电源电路，所述反激开关电源电路包括：反激变压器、开关电路以及第一整流滤波电路；

所述反激变压器包括耦合连接的初级绕组与次级绕组，所述初级绕组的第一端与直流电源电性连接，所述初级绕组的第二端与所述开关电路的输入端电性连接，所述次级绕组的第一端与所述第一整流滤波电路的第一端电性连接，所述次级绕组的第二端分别与所述第一整流滤波电路的第二端、所述开关电路的电源端以及输出地电性连接，所述反激变压器用于将所述直流电源转换为输出电压；以及，

所述第一整流滤波电路的第三端分别与所述开关电路的接地端和所述开关电路的反馈端电性连接，所述第一整流滤波电路的第三端用于输出所述输出电压，所述开关电路用于控制所述初级绕组与所述次级绕组的电流耦合。

在一些实施例中，所述第一整流滤波电路包括第一二极管和第一电容；

所述第一二极管的阴极与所述次级绕组的第一端连接，所述第一二极管的阳极分别与所述第一电容的一端和所述开关电路的反馈端连接；

所述第一电容的另一端分别与所述次级绕组的第二端、所述开关电路的电源端以及所述输出地连接。

在一些实施例中，还包括：第二整流滤波电路，所述第二整流滤波电路的第一端与交流电源的火线端电性连接，所述第二整流滤波电路的第二端与所述交流电源的零线端以及所述输出地电性连接，所述第二整流滤波电路的第三端与所述初级绕组的第一端电性连接，所述第二整流滤波电路用于将所述交流电源转换为所述直流电源。

在一些实施例中，所述第二整流滤波电路包括第二二极管和第二电容；

所述第二二极管的阳极与所述交流电源的火线端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第二电容的一端和所述初级绕组的第一端连接；

所述第二电容的另一端分别与所述交流电源的零线端和所述输出地连接。

在一些实施例中，还包括防倒灌电路，所述防倒灌电路的第一端与所述输出地电性连接，所述防倒灌电路的第二端与所述开关电路的接地端电性连接，所述防倒灌电路的第三端与所述开关电路的电源端电性连接，所述防倒灌电路用于防止所述开关电路的电源倒灌。

在一些实施例中，所述防倒灌电路包括第三二极管、第一电阻以及第三电容；

所述第三二极管的阳极与所述输出地连接，所述第三二极管的阴极与所述第一电阻的一端连接；

所述第一电阻的另一端分别与所述开关电路的电源端和所述第三电容的一端连接；

所述第三电容的另一端与所述开关电路的接地端连接。

在一些实施例中，还包括反馈电路，所述反馈电路的第一端与所述第一整流滤波电路的第三端电性连接，所述反馈电路的第二端与所述输出地电性连接，所述反馈电路的第三端与所述开关电路的反馈端电性连接，所述反馈电路用于将所述输出电压反馈至所述开关电路的反馈端。

在一些实施例中，所述反馈电路包括第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的一端与所述第一整流滤波电路的第三端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端和所述开关电路的反馈端连接，所述第三电阻的另一端与所述输出地连接。

在一些实施例中，还包括吸收电路，所述吸收电路的一端与所述初级绕组的第一端连接，所述吸收电路的另一端分别与所述初级绕组的第二端和所述开关电路的输入端连接，当所述开关电路处于断路状态时，所述吸收电路用于钳位所述开关电路的开关电压。

在一些实施例中，所述吸收电路包括第四电容、第四电阻以及第四二极管；

所述第四电容的一端分别与所述第四电阻的一端和所述初级绕组的一端连接，所述第四电容的另一端分别与所述第四电阻的另一端和所述第四二极管的阴极连接；

所述第四二极管的阳极分别与所述初级绕组的第二端以及所述开关电路的输入端连接。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种电源设备，所述电源设备包括：如上所述的反激开关电源电路。

在本实用新型各个实施例中，该反激开关电源电路包括反激变压器、开关电路以及第一整流滤波电路，其中，反激变压器包括耦合连接的初级绕组与次级绕组，初级绕组的第一端与直流电源电性连接，初级绕组的第二端与开关电路的输入端电性连接，次级绕组的第一端与第一整流滤波电路的第一端电性连接，次级绕组的第二端分别与第一整流滤波电路的第二端、开关电路的电源端以及输出地电性连接，第一整流滤波电路的第三端分别与开关电路的接地端和开关电路的反馈端电性连接。因此，开关电路控制初级绕组与次级绕组的电流耦合，将直流电源转换为输出电压，并经第一整流滤波电路的第三端输出，实现开关电源的基本功能，同时，开关电路的电源端接入输出地，开关电路的接地端接入输出电压，输出电压与输出地之间具有电压差，因此，输出地可以经开关电源的电源端直接向开关电路供电，节省传统开关电源电路中的向开关电路供电的供电绕组，简化电路结构，进而提高开关电源电路的可靠性，减小电路成本。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的其中一种电源设备结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的其中一种反激开关电源电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的其中一种反激开关电源电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的其中一种反激开关电源电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种电源设备的结构示意图。如图1所示，该电源设备包括反激开关电源电路100、电源200和负载300。

电源200与反激开关电源电路100连接，为反激开关电源电路100提供电源，电源200可以为直流电源或交流电源，当电源200为交流电源时，经过整流滤波以后，为反激开关电源电路100提供直流电源，并且，电源200可以为由任意合适分立元件构成的电源电路，例如，在一些实施例中，电源200由滤波电路、整流电路、稳压电路组成的电源电路，再例如，在一些实施例中，电源200为集成电源芯片。

反激开关电源电路100将电源200提供的电源作处理，得到次级高压信号，该次级高压信号的电压为输出电压，该次级高压信号可以为高压脉冲波，亦可以为其它形状的高压波。

反激开关电源电路100与负载300连接，向负载300提供输出电压，负载300根据次级高压信号的驱动，实施对应的负载300控制逻辑。

反激开关电源电路100包括初级绕组、次级绕组以及开关电路，开关电路控制初级绕组和次级绕组之间的电流耦合，电源200经初级绕组和次级绕组的耦合，转换为次级高压信号，作用于负载300。传统的反激开关电源电路100中，反激开关电源电路100还包括供电绕组，电源200经过初级绕组和供电绕组的耦合，向开关电路供电，电路结构复杂，成本较高。因此，本实用新型提供一种反激开关电源电路100，简化电路结构，进而提高电路可靠性，降低电路成本。

请参阅图2，图2是本实用新型实施例提供的一种反激开关电源电路100，应用于吸尘器，如图2所示，该反激开关电源电路100包括反激变压器10、开关电路20以及第一整流滤波电路30，其中，反激变压器10包括耦合连接的初级绕组与次级绕组，初级绕组的第一端与直流电源201电性连接，初级绕组的第二端与开关电路20的输入端电性连接，次级绕组的第一端与第一整流滤波电路30的第一端电性连接，次级绕组的第二端分别与第一整流滤波电路30的第二端、开关电路20的电源端以及输出地电性连接，第一整流滤波电路30的第三端分别与开关电路20的接地端、开关电路20的反馈端和负载300电性连接。

开关电路20控制初级绕组与次级绕组的耦合，具体地，当开关电路20处于通路状态时，直流电源201、初级绕组、开关电路20以及第一整流滤波电路30形成原边闭合回路，初级绕组储能，且电流经第一整流滤波电路30的第三端向负载300提供输出电压，当开关电路20处于断路状态时，原边闭合回路断开，初级绕组的能量耦合至次级绕组，且耦合后得到的电流经第一整流滤波电路30的第三端向负载300提供输出电压。输出电压还经开关电路20的反馈端反馈，开关电路20根据反馈的电压控制其驱动信号的占空比，以稳定输出电压。因此，该反激开关电源电路100可以实现开关电源端的基本功能，即向负载300提供稳定输出电压。

而开关电路20的电源端接入输出地，开关电路20的接地端接入输出电压，输出电压与输出地之间具有电压差，输出地可向开关电路20直接供电，以使得开关电路20能够正常工作。

因此，开关电路20控制初级绕组与次级绕组的电流耦合，将直流电源201转换为输出电压，并经第一整流滤波电路30的第三端输出，实现开关电源的基本功能，同时，开关电路20的电源端接入输出地，开关电路20的接地端接入输出电压，输出电压与输出地之间具有电压差，因此，输出地可以经开关电源的电源端直接向开关电路20供电，节省传统开关电源电路中的向开关电路20供电的供电绕组，简化电路结构，进而提高开关电源电路的可靠性，减小电路成本。

请参阅图3，图3是本实用新型实施例提供的一种反激开关电源电路100的电路结构示意图，如图3所示，该反激开关电源电路100还包括第二整流滤波电路40，所述第二整流滤波电路40的第一端与交流电源202的火线端电性连接，所述第二整流滤波电路40的第二端与所述交流电源202的零线端以及所述输出地电性连接，所述第二整流滤波电路40的第三端与所述初级绕组的第一端电性连接。

所述第二整流滤波电路40将所述交流电源202转换为所述直流电源201，并将所述直流电源201传送至初级绕组，以供后续的耦合传输。该交流电源202可以为220V市电，也可以为其他交流电，具体数值可以根据需要而设置。

在一些实施例中，该反激开关电源电路100还包括防倒灌电路50，所述防倒灌电路50的第一端与所述输出地电性连接，所述防倒灌电路50的第二端与所述开关电路20的接地端电性连接，所述防倒灌电路50的第三端与所述开关电路20的电源端电性连接。

所述防倒灌电路50用于防止所述开关电路20的电源倒灌，保证电源互相独立、不出现反灌现象。防倒灌电路50一般为单向导通电路。

在一些实施例中，该反激开关电源电路100还包括反馈电路60，所述反馈电路60的第一端与所述第一整流滤波电路30的第三端电性连接，所述反馈电路60的第二端与所述输出地电性连接，所述反馈电路60的第三端与所述开关电路20的反馈端电性连接。

所述反馈电路60用于将所述输出电压反馈至所述开关电路20的反馈端，以使开关电路20根据反馈的电压改变开关电路20的驱动信号的占空比，进而控制开关电路20的闭合和断开时间，以使得输出电压稳定。

在一些实施例中，该反激开关电源电路100还包括吸收电路70，所述吸收电路70的一端与所述初级绕组的第一端电性连接，所述吸收电路70的另一端分别与所述初级绕组的第二端和所述开关电路20的输入端电性连接。

当所述开关电路20处于断路状态时，蓄积在反激开关电源电路100的寄生电感中能量通过开关电路20中的寄生电容充电，开关电路20的开关电压上升，当开关电压上升至一定值时，吸收电路70将所述开关电路20的开关电压钳位，以抑制开关电压。吸收电路70可以有多种形式，例如吸收电路70可以是由电容和电阻组成的电路，吸收电路70还可以是由电阻、电容以及二极管组成的电路等。

请参阅图4，图4是本实用新型实施例提供的一种反激开关电源电路100的电路结构示意图，如图4所示，反激变压器10为变压器T1，变压器T1的初级绕组Np的第一端为1脚，第二端为2脚，变压器T1的次级绕组Ns的第一端为6脚，第二端为7脚，变压器T1初级绕组Np的第二端和次级绕组Ns的第二端为同名端，即变压器T1的2脚和7脚为同名端，变压器T1匝数比可以根据需要而设置。

第一整流滤波电路30包括第一二极管D1和第一电容C1，所述第一二极管D1的阴极与所述次级绕组Ns的第一端连接，所述第一二极管D1的阳极分别与所述第一电容C1的一端和所述开关电路20的反馈端连接，所述第一电容C1的另一端分别与所述次级绕组Ns的第二端、所述开关电路20的电源端以及所述输出地连接。在本实施例中，第一电容C1的正极与次级绕组Ns的第二端连接，第一电容C1的负极与第一二极管D1的阳极连接。

所述第二整流滤波电路40包括第二二极管D2和第二电容C2，所述第二二极管D2的阳极与所述交流电源202的火线端连接，所述第二二极管D2的阴极分别与所述第二电容C2的一端和所述初级绕组Np的第一端连接，所述第二电容C2的另一端分别与所述交流电源202的零线端和所述输出地连接。在本实施例中，第二电容C2的正极与第二二极管D2的阴极连接，第二电容C2的负极分别与交流电源202的零线端和输出地连接。

所述防倒灌电路50包括第三二极管D3、第一电阻R1以及第三电容C3。所述第三二极管D3的阳极与所述输出地连接，所述第三二极管D3的阴极与所述第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端分别与所述开关电路20的电源端和所述第三电容C3的一端连接，所述第三电容C3的另一端与所述开关电路20的接地端连接。

所述反馈电路60包括第二电阻R2和第三电阻R3。所述第二电阻R2的一端与所述第一整流滤波电路30的第三端连接，具体地，与所述第一二极管D1的阳极连接，所述第二电阻R2的另一端分别与所述第三电阻R3的一端和所述开关电路20的反馈端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述输出地连接。

所述吸收电路70包括第四电容C4、第四电阻R4以及第四二极管D4。所述第四电容C4的一端分别与所述第四电阻R4的一端和所述初级绕组Np的第一端连接，所述第四电容C4的另一端分别与所述第四电阻R4的另一端和所述第四二极管D4的阴极连接，所述第四二极管D4的阳极分别与所述初级绕组Np的第二端以及所述开关电路20的输入端连接。

所述开关电路20为开关电源芯片U1，其输入端为4引脚，接地端为5、6、7、8引脚，电源端为1引脚，反馈端为2引脚。开关电源芯片U1内部中包含MOS管，4引脚为MOS管的漏极，5、6、7、8引脚为MOS管的源极。

该反激开关电源电路100的工作过程可以描述如下：

交流电源202经过第二二极管D2和第二电容C2的整流滤波，转换为直流电源201。当开关电源芯片U1的内置MOS管导通时，变压器T1初级绕组Np两端的相位是1脚正2脚负，耦合到次级绕组Ns的电压相位是6脚正7脚负，因此，第一二极管D1反向截止，初级绕组Np储能，电流回路是：第二电容C2正极→初级绕组Np→开关电源芯片U1→第一电容C1的负极→第二电容C2的负极(第一电容C1的正极)，第一电容C1放电，向负载300提供输出电压；

当开关电源芯片U1的内置MOS管断开时，根据楞次定律，变压器T1初级绕组Np两端的电压反向，相位是1脚负2脚正，耦合到次级绕组Ns两端的电压相位是6脚负7脚正，第一二极管D1正向导通，初级绕组Np存储的能量向次级绕组Ns释放，给第一电容C1充电，同时，向负载300提供输出电压。在本实施例中，输出电压为-12V。

同时，开关电源芯片U1的5/6/7/8引脚均接入输出电压，输出地经第三二极管D3、第一电阻R1接入开关电源芯片U1的1引脚，即开关电源芯片U1的电源端，因此，输出地相对于开关电源芯片U1的接地端的电位差为12V，所以输出地可以通过第三二极管D3和第一电阻R1直接向开关电源芯片U1供电，无需供电绕组耦合。另外，输出开关电源芯片U1的第三二极管D3单向导通，其可以防止开关电源芯片U1的电压向输出端反灌，第三电容C3对向开关电源芯片U1供电的供电信号滤波。

同时，第二电阻R2和第三电阻R3对输出电压进行分压，分压信号传送至开关电源芯片U1的2引脚，使得开关电源芯片U1根据该分压信号控制其驱动信号的占空比，以稳定输出电压。

综上所述，该反激开关电源电路中开关电路的电源端接入输出地，开关电路的接地端接入输出电压，输出电压与输出地之间具有电压差，输出地可以经开关电路的电源端直接向开关电路供电，节省传统开关电源电路中的向开关电路供电的供电绕组，简化电路结构，进而提高开关电源电路的可靠性，减小电路成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种反激开关电源电路，其特征在于，所述反激开关电源电路包括：反激变压器、开关电路以及第一整流滤波电路；

所述反激变压器包括耦合连接的初级绕组与次级绕组，所述初级绕组的第一端与直流电源电性连接，所述初级绕组的第二端与所述开关电路的输入端电性连接，所述次级绕组的第一端与所述第一整流滤波电路的第一端电性连接，所述次级绕组的第二端分别与所述第一整流滤波电路的第二端、所述开关电路的电源端以及输出地电性连接，所述反激变压器用于将所述直流电源转换为输出电压；以及，

所述第一整流滤波电路的第三端分别与所述开关电路的接地端和所述开关电路的反馈端电性连接，所述第一整流滤波电路的第三端用于输出所述输出电压，所述开关电路用于控制所述初级绕组与所述次级绕组的电流耦合。

2.根据权利要求1所述的反激开关电源电路，其特征在于，所述第一整流滤波电路包括第一二极管和第一电容；

所述第一二极管的阴极与所述次级绕组的第一端连接，所述第一二极管的阳极分别与所述第一电容的一端和所述开关电路的反馈端连接；

所述第一电容的另一端分别与所述次级绕组的第二端、所述开关电路的电源端以及所述输出地连接。

3.根据权利要求1所述的反激开关电源电路，其特征在于，还包括：第二整流滤波电路，所述第二整流滤波电路的第一端与交流电源的火线端电性连接，所述第二整流滤波电路的第二端与所述交流电源的零线端以及所述输出地电性连接，所述第二整流滤波电路的第三端与所述初级绕组的第一端电性连接，所述第二整流滤波电路用于将所述交流电源转换为所述直流电源。

4.根据权利要求3所述的反激开关电源电路，其特征在于，所述第二整流滤波电路包括第二二极管和第二电容；

所述第二二极管的阳极与所述交流电源的火线端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第二电容的一端和所述初级绕组的第一端连接；

所述第二电容的另一端分别与所述交流电源的零线端和所述输出地连接。

5.根据权利要求1所述的反激开关电源电路，其特征在于，还包括防倒灌电路，所述防倒灌电路的第一端与所述输出地电性连接，所述防倒灌电路的第二端与所述开关电路的接地端电性连接，所述防倒灌电路的第三端与所述开关电路的电源端电性连接，所述防倒灌电路用于防止所述开关电路的电源倒灌。

6.根据权利要求5所述的反激开关电源电路，其特征在于，所述防倒灌电路包括第三二极管、第一电阻以及第三电容；

所述第三二极管的阳极与所述输出地连接，所述第三二极管的阴极与所述第一电阻的一端连接；

所述第一电阻的另一端分别与所述开关电路的电源端和所述第三电容的一端连接；

所述第三电容的另一端与所述开关电路的接地端连接。

7.根据权利要求1所述的反激开关电源电路，其特征在于，还包括反馈电路，所述反馈电路的第一端与所述第一整流滤波电路的第三端电性连接，所述反馈电路的第二端与所述输出地电性连接，所述反馈电路的第三端与所述开关电路的反馈端电性连接，所述反馈电路用于将所述输出电压反馈至所述开关电路的反馈端。

8.根据权利要求7所述的反激开关电源电路，其特征在于，所述反馈电路包括第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的一端与所述第一整流滤波电路的第三端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端和所述开关电路的反馈端连接，所述第三电阻的另一端与所述输出地连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的反激开关电源电路，其特征在于，还包括吸收电路，所述吸收电路的一端与所述初级绕组的第一端连接，所述吸收电路的另一端分别与所述初级绕组的第二端和所述开关电路的输入端连接，当所述开关电路处于断路状态时，所述吸收电路用于钳位所述开关电路的开关电压。

10.根据权利要求9所述的反激开关电源电路，其特征在于，所述吸收电路包括第四电容、第四电阻以及第四二极管；

所述第四电容的一端分别与所述第四电阻的一端和所述初级绕组的一端连接，所述第四电容的另一端分别与所述第四电阻的另一端和所述第四二极管的阴极连接；

所述第四二极管的阳极分别与所述初级绕组的第二端以及所述开关电路的输入端连接。

11.一种电源设备，其特征在于，所述电源设备包括：如权利要求1-10任一项所述的反激开关电源电路。

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