CN217388546U - 一种隔离开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隔离开关电源电路。所述隔离开关电源电路，包括buck电源芯片电路，场效应管以及变压器；电压输入正极端经变压器一次侧绕组以及场效应管、电流检测电阻后到地；电压输入正极端通过ZD1与buck电源芯片电路的电源输入端连接；场效应管的栅极通过ZD3、ZQ2、ZR4与buck电源芯片电路的输出端连接；变压器二次侧包括多个绕组，变压器二次侧的多个绕组与负载连接；buck电源芯片电路的电流反馈端与场效应管源极的电流检测电阻连接。开机BUCK电源芯片通过ZD1得到工作电压，输出PWM信号，场效应管工作后，变压器N4输出受控的15V电压，BUCK电源芯片就由N4通过ZR10、ZD4整流的15V电压供电，保证了场效应管开关管得到的稳定PWM信号，使其进入良好的开关状态。

Description

一种隔离开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，具体涉及一种隔离开关电源电路。

背景技术

目前隔离型开关电源电路都采用PWM芯片来实现，而PWM芯片的输入电压须在12V以上才能启动工作，使得现有的隔离型开关电源不能适用于输入电压低于12V的低电压的应用场景中，限制了隔离型开关电源的使用场景，即隔离型开关电源芯片不能应用于许多电池供电又需要隔离输出的应用中。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的隔离型开关电源采用PWM芯片不适应低电压工作场景的不足，提供一种适用于低电压应用场景的隔离开关电源电路，使得隔离开关电源可以适用于低电压的应用场景，特别是应用于许多电池供电又需要隔离输出的应用中。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种隔离开关电源电路，包括buck电源芯片电路，输入保护电路，控制电路，场效应管以及变压器；电压输入正极端经变压器一次侧绕组、场效应管以及电流检测电阻后(ZR2、ZR3)接地；电压输入正极端通过输入电路(二极管ZD1)与buck电源芯片电路的电源输入端连接；场效应管的栅极与buck电源芯片的输出端通过控制电路连接；变压器二次侧包括多个绕组，变压器二次侧的多个绕组与负载连接；buck电源芯片电路的电流反馈端与场效应管的源极连接。

优选地，所述场效应管为N沟增强型MOS管，电压输入正极端经变压器一次侧绕组、场效应管的漏极、场效应管的源极、电流检测电阻后接地。

优选地，所述电压输入正极端分别与第一电容和第九电容的一端连接，第一电容和第九电容的另一端接地；电压输入正极端分别与第一电阻、第八电容以及变压器一次侧绕组的一端连接，第一电阻和第八电容的另一端均与第二二极管的负极连接，第二二极管的正极和变压器一次侧绕组的另一端均与N沟增强型MOS管的漏极连接，N沟增强型MOS管的源极分别与第二PNP三极管的集电极、buck电源芯片的第五引脚以及第九电阻、第二电阻和第三电阻的一端连接，第二电阻和第三电阻的另一端接地，N沟增强型MOS管的栅极分别与第九电阻的另一端、第二PNP三极管的发射极以及第三二极管的负极连接，第二PNP三极管的基极以及第三二极管的正极均与buck电源芯片的第一引脚和第二引脚连接；电压输入正极端与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极分别与buck电源芯片的第七引脚和第八引脚连接；buck电源芯片的第二引脚经第四电阻与buck电源芯片的第三引脚连接，buck电源芯片的第三引脚接地，buck电源芯片的第四引脚经第五电阻后接地；变压器二次侧第一绕组的一端分别与第十三电阻、第四电容、第七电容的一端以及地线连接，变压器二次侧第一绕组的另一端与第五二极管的正极连接，第五二极管的负极分别与第十三电阻、第四电容以及第七电容的另一端连接；第五二极管的正极经第十电阻、第四二极管后分别与第二电容、第三电容的一端以及buck电源芯片的第七引脚连接，第二电容和第三电容的另一端接地；第五二极管的负极经第七电阻与第六电阻后与buck电源芯片的第四引脚连接。

优选地，所述变压器二次侧还包括第二绕组，变压器二次侧第二绕组的一端与第七二极管的正极连接，第六电容、第八电阻、第八稳压二极管以及第十一电阻均并联于变压器二次侧第二绕组和第七二极管两端，第十一电阻的两端还分别与第二排插的第四引脚和第五引脚连接。

优选地，所述变压器二次侧还包括第三绕组，变压器二次侧第三绕组的一端与第六二极管的正极连接，第五电容以及第十二电阻均并联于变压器二次侧第三绕组和第六二极管两端，第十二电阻的两端还分别与第二排插的第一引脚和第二引脚连接。

优选地，所述buck电源芯片的型号为XL4001。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本申请应用常见的buck电源芯片，再组合功率MOS管、高频变压器等，设计出性能稳定可靠、效率极高的隔离开关电源。由于BUCK电源芯片能在极低的工作电压稳定工作的特性，使得隔离开关电源适用于低电压的应用场景。

开机BUCK电源芯片通过ZD1得到工作电压，输出PWM信号，场效应管开关管工作后，变压器N4输出受控的稳定15V电压，BUCK电源芯片就由N4通过ZR10、ZD4整流的15V稳定电压供电，保证了场效应管开关管得到的稳定PWM信号,使其进入良好的开关状态。

附图说明：

图1为本实用新型示例性实施例1的隔离开关电源电路的详细的电路连接图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种隔离开关电源电路，包括buck电源芯片电路，输入电路，控制电路，场效应管以及变压器；电压输入正极端经变压器一次侧绕组、场效应管、电流检测电阻(ZR2、ZR3)后接地；电压输入正极端通过输入保护电路与buck电源芯片电路的7、8脚电源输入端连接；场效应管的栅极与buck电源芯片通过开通二极管及快速关闭三极管与输出端连接；变压器二次侧包括多个绕组，变压器二次侧的多个绕组与负载连接；buck电源芯片电路的电流反馈端与变压器二次侧一个绕组的一端连接。buck电源芯片电路工作时，输出电压至场效应管的栅极，场效应管导通，此时变压器的一次侧导通，变压器的二次侧为负载供电，同时buck电源芯片电路的电流反馈端采集场效应管的工作电流，使buck电源芯片根据的反馈电流进行调节，使输出具有稳定的电流电压。本申请应用常见的buck电源芯片，再组合功率MOS管、高频变压器等，设计出性能稳定可靠、效率极高的隔离开关电源。由于buck电源芯片应用范围广，能在极低的工作电压(常见4.5V)稳定工作的特性，使得隔离开关电源适用于低电压的应用场景。

具体的，本实施例采用的buck电源芯片的型号为XL4001，本实施例采用的场效应管为N沟增强型MOS管，电压输入正极端经变压器一次侧绕组、场效应管的漏极、场效应管的源极、电流检测电阻后接地。

具体的，电路连接方式为：

所述控制电路为第二PNP三极管ZQ2以及第三二极管ZD3；所述输入电路为第一二极管ZD1；所述电流检测电阻为第二电阻ZR2和第三电阻ZR3；电压输入正极端分别与第一电容ZC1和第九电容ZC9的一端连接，第一电容ZC1和第九电容ZC9的另一端接地；电压输入正极端分别与第一电阻ZR1、第八电容ZC8以及变压器一次侧绕组N1的一端连接，第一电阻ZR1和第八电容ZC8的另一端均与第二二极管ZD2的负极连接，第二二极管ZD2的正极和变压器一次侧绕组N1的另一端均与N沟增强型MOS管ZQ1的漏极连接，N沟增强型MOS管ZQ1的源极分别与第二PNP三极管ZQ2的集电极、buck电源芯片ZU1的第五引脚以及第九电阻ZR9、第二电阻ZR2和第三电阻ZR3的一端连接，第二电阻ZR2和第三电阻ZR3的另一端接地，N沟增强型MOS管ZQ1的栅极分别与第九电阻ZR9的另一端、第二PNP三极管ZQ2的发射极以及第三二极管ZD3的负极连接，第二PNP三极管ZQ2的基极以及第三二极管ZD3的正极均与buck电源芯片ZU1的第一引脚和第二引脚连接；电压输入正极端与第一二极管ZD1的正极连接，第一二极管ZD1的负极分别与buck电源芯片ZU1的第七引脚和第八引脚连接；buck电源芯片ZU1的第二引脚经第四电阻ZR4与buck电源芯片ZU1的第三引脚连接，buck电源芯片ZU1的第三引脚接地，buck电源芯片ZU1的第四引脚经第五电阻ZR5后接地；变压器二次侧第一绕组N4的一端分别与第十三电阻ZR13、第四电容ZC4、第七电容ZC7的一端以及地线连接，变压器二次侧第一绕组N4的另一端与第五二极管ZD5的正极连接，第五二极管ZD5的负极分别与第十三电阻ZR13、第四电容ZC4以及第七电容ZC7的另一端连接；第五二极管ZD5的正极经第十电阻ZR10、第四二极管ZD4后分别与第二电容ZC2、第三电容ZC3的一端以及buck电源芯片ZU1的第七引脚连接，第二电容ZC2和第三电容ZC3的另一端接地；第五二极管ZD5的负极经第七电阻ZR7与第六电阻ZR6后与buck电源芯片ZU1的第四引脚连接。电源电压经第一电容ZC1和第九电容ZC9滤波后通过二极管ZD1与buck芯片的7.8供电脚连接，buck电源芯片工作时输出电压通过ZD3至N沟增强型MOS管ZQ1的栅极，MOS管导通，此时变压器一次侧导通，为变压器二次侧的负载供电，此时变压器一次侧与二次侧隔离，实现低电压供电场景的隔离开关电源的设计。变压器二次侧第一绕组N4通过相关电路还分别与buck电源芯片ZU1的第四引脚连接，实现buck电源芯片的电压反馈，使输出电压保持稳定，同时第一绕组N4连接ZR10、ZD4整流滤波为buck电源芯片ZU1提供稳定的工作电源,在稳压过程中ZQ1需要调小占空比或者关闭时，ZU1的1.2脚输出为低，ZQ2通过电阻ZR4导通，ZQ1快速关闭。

本实施例中，开机时，BUCK电源芯片通过ZD1得到工作电压，输出PWM信号，场效应管开关管工作后，变压器N4输出受控的稳定15V电压，BUCK电源芯片就由N4通过ZR10、ZD4整流的15V稳定电压供电，保证了场效应管开关管得到的稳定PWM信号,使其进入良好的开关状态。

变压器二次侧第二绕组N2的一端与第七二极管ZD7的正极连接，第六电容ZC6、第八电阻ZR8、第八稳压二极管ZD8以及第十一电阻ZR11均并联于变压器二次侧第二绕组N2和第七二极管ZD7两端，第十一电阻ZR11的两端还分别与第二排插CZA2的第四引脚和第五引脚连接。

变压器二次侧第三绕组N3的一端与第六二极管ZD6的正极连接，第五电容ZC5以及第十二电阻ZR12均并联于变压器二次侧第三绕组N3和第六二极管ZD6两端，第十二电阻ZR12的两端还分别与第二排插CZA2的第一引脚和第二引脚连接。根据实际需求设计多个负载电路，满足应用需求。

以上所述，仅为本实用新型具体实施方式的详细说明，而非对本实用新型的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种隔离开关电源电路，其特征在于，包括buck电源芯片电路，控制电路，场效应管以及变压器；电压输入正极端经变压器一次侧绕组、场效应管以及电流检测电阻后接地；电压输入正极端通过输入保护电路与buck电源芯片电路的电源输入端连接；场效应管的栅极通过控制电路与buck电源芯片电路的输出端连接；变压器二次侧包括多个绕组，变压器二次侧的多个绕组与负载连接；buck电源芯片电路的电流反馈端与场效应管源极连接。

2.根据权利要求1所述的隔离开关电源电路，其特征在于，所述场效应管为N沟增强型MOS管，电压输入正极端经变压器一次侧绕组、场效应管的漏极、场效应管的源极、电流检测电阻后接地。

3.根据权利要求2所述的隔离开关电源电路，其特征在于，所述电压输入正极端分别与第一电容和第九电容的一端连接，第一电容和第九电容的另一端接地；电压输入正极端分别与第一电阻、第八电容以及变压器一次侧绕组的一端连接，第一电阻和第八电容的另一端均与第二二极管的负极连接，第二二极管的正极和变压器一次侧绕组的另一端均与N沟增强型MOS管的漏极连接，N沟增强型MOS管的源极分别与第二PNP三极管的集电极、buck电源芯片的第五引脚以及第九电阻、第二电阻和第三电阻的一端连接，第二电阻和第三电阻的另一端接地，N沟增强型MOS管的栅极分别与第九电阻的另一端、第二PNP三极管的发射极以及第三二极管的负极连接，第二PNP三极管的基极以及第三二极管的正极均与buck电源芯片的第一引脚和第二引脚连接；电压输入正极端与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极分别与buck电源芯片的第七引脚和第八引脚连接；buck电源芯片的第二引脚经第四电阻与buck电源芯片的第三引脚连接，buck电源芯片的第三引脚接地，buck电源芯片的第四引脚经第五电阻后接地；变压器二次侧第一绕组的一端分别与第十三电阻、第四电容、第七电容的一端以及地线连接，变压器二次侧第一绕组的另一端与第五二极管的正极连接，第五二极管的负极分别与第十三电阻、第四电容以及第七电容的另一端连接；第五二极管的正极经第十电阻、第四二极管后分别与第二电容、第三电容的一端以及buck电源芯片的第七引脚连接，第二电容和第三电容的另一端接地；第五二极管的负极经第七电阻与第六电阻后与buck电源芯片的第四引脚连接。

4.根据权利要求3所述的隔离开关电源电路，其特征在于，所述变压器二次侧还包括第二绕组，变压器二次侧第二绕组的一端与第七二极管的正极连接，第六电容、第八电阻、第八稳压二极管以及第十一电阻均并联于变压器二次侧第二绕组和第七二极管两端，第十一电阻的两端还分别与第二排插的第四引脚和第五引脚连接。

5.根据权利要求3所述的隔离开关电源电路，其特征在于，所述变压器二次侧还包括第三绕组，变压器二次侧第三绕组的一端与第六二极管的正极连接，第五电容以及第十二电阻均并联于变压器二次侧第三绕组和第六二极管两端，第十二电阻的两端还分别与第二排插的第一引脚和第二引脚连接。

6.根据权利要求3所述的隔离开关电源电路，其特征在于，所述buck电源芯片的型号为XL4001。

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