CN217563536U - 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，包括EMC电路、整流桥、滤波电容C1、谐振变换电路、高频整流电路、电容C5、MCU检测控制电路，所述EMC电路的输出端连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上，所述滤波电容C1的端口连接在所述谐振变换电路的输入端上，且所述滤波电容C1的输出端、所述谐振变换电路的输入端均连接在所述MCU检测控制电路的输入端上。有益效果：通过利用谐振变换电路与环路控制电路实现宽范围输入与宽范围输出电压的控制，谐振变换电路配套相应的环路控制电路，还可实现谐振变换电路全程工作软开关状态，降低功率变换器件的损耗，提高了电路的效率，极大程度的减少了电路的结构，从而降低了电路成本。

Description

一种开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及电源电路技术领域，具体来说，涉及一种开关电源电路。

背景技术

目前市场上的开关电源电路或逆变电源电路，为改善功率因数问题、宽供电电压输入、宽范围输出等问题，电源设计都是由两级电路去完成实现，前级用PFC电路，后级用DC/DC变换电路组成，前级的PFC电路一般采用boost电路拓扑或其他开关电路，为后级电路提供一个稳定的直流输入电压，同时去完成电路功率因数改善、校正等需求；后级DC/CD变换电路采用一般采用LLC谐振变换电路，这一电源电路的设计虽能完成功率因数的改善与宽供电电压输入，但也导致了电路结构复杂，体积较大，成本较高等问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种开关电源电路，将谐振变换电路配套相应的环路控制电路，实现谐振变换电路全程工作软开关状态，降低功率变换器件的损耗，降低的器件的温升，提高了电路的效率，最大程度的减少了电路的结构，降低了电路成本。

为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种开关电源电路，包括EMC电路、整流桥、滤波电容C1、谐振变换电路、高频整流电路、电容C5、MCU检测控制电路，所述EMC电路的输出端连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上，所述滤波电容C1的端口连接在所述谐振变换电路的输入端上，且所述滤波电容C1的输出端、所述谐振变换电路的输入端均连接在所述MCU检测控制电路的输入端上，所述谐振变换电路的输出端连接在所述高频整流电路的输入端上，且所述谐振变换电路的一个端口与所述MCU检测控制电路连接，所述高频整流电路的输出端均与所述电容C5、所述MCU检测控制电路的输出端连接。

作为优选，包括EMC电路、整流桥、滤波电容C1、谐振变换电路、高频整流电路、电容C5、MCU检测控制电路，所述EMC电路的输出端连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上，所述滤波电容C1的端口连接在所述谐振变换电路的输入端上，所述谐振变换电路的输入端连接在所述MCU检测控制电路的输入端上，所述谐振变换电路的输出端连接在所述高频整流电路的输入端上，所述高频整流电路的输出端均与所述电容C5、所述MCU检测控制电路的输出端连接。

作为优选，所述谐振变换电路还包括三极管Q1、三极管Q2、电容C2、电感L1、电容C4与变压器T1，所述三极管Q1的基极、所述三极管Q2的基极均与所述检测控制电路连接，所述三极管Q1与所述三极管Q2、所述滤波电容C1构成串联电路，所述三极管Q1的发射极、所述三极管Q2的集电极均与所述电容C2并联，所述三极管Q2与所述电容C2、所述电感L1、所述电容C4构成串联电路，且该串联电路并联在所述变压器T1的输入端，所述变压器T1的输出端连接在所述高频整流电路上。

作为优选，所述EMC电路包括两个input端口、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、变压器T1、以及两个OUT端口，两个所述input端口串联在所述电容C1上，所述电容C1与所述电容C3、所述电容C4构成并联电路，所述电容C3的负极、所述电容C4的负极均与电源的接地端GND连接，所述变压器T1的输入端并联在所述电容C1的两端，所述变压器T1的输出端与所述电容C2并联，所述电容C2的两端分别连接在两个所述OUT端口上，两个所述OUT端口连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上。

作为优选，所述MCU检测控制电路包括开关管驱动电路、控制IC与电压采样电路，所述开关管驱动电路的输入端连接有驱动信号，所述电压采样电路的输出端连接有电压信号，所述驱动信号、所述开关管驱动电路、所述控制IC、所述电压采样电路、电压信号均通过串联的方式连接，所述MCU检测控制电路的两个输出端口分别与所述电容C4、所述高频整流电路的输出端连接。

作为优选，所述高频整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，所述二极管D1正极、所述二极管D3负极均与所述变压器T1的一个输出端口连接，所述二极管D2正极、所述二极管D4负极均与所述变压器T1的另一个输出端口连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极均连接在所述电容C5的一端，所述二极管D3的正极与所述二极管D4的正极均连接在所述电容C5的另一端，所述二极管D1、所述二极管D2、所述二极管D3、所述二极管D4与所述电容C5构成并联电路，且该并联电路连接在所述MCU检测控制电路的一个输出端口上。

作为优选，所述电容C5为滤波储能电容，所述滤波电容C1为小容量高频滤波电容。

作为优选，所述三极管Q1、所述三极管Q2均为PNP型管。

作为优选，位于谐振变换电路中的所述电容C2与所述电容C4为谐振电容，所述电感L1为谐振电感。

本实用新型的有益效果为：通过利用谐振变换电路与环路控制电路实现宽范围输入与宽范围输出电压的控制，谐振变换电路配套相应的环路控制电路，实现了谐振变换电路全程工作软开关状态，降低功率变换器件的损耗，提高了电路的效率，极大程度的减少了电路的结构，从而降低了电路成本；

此外，利用在无PFC电路的情况下实现PFC电路的输出特性，同时实现了使得谐振电路具有很宽的输入与输出电压范围，由于谐振电路工作的特点，使得电路具有工作效率较高、电路的结构简洁、稳定性好、成本低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是根据本实用新型实施例的一种开关电源电路的电路原理示意图之一；

图2是根据本实用新型实施例的一种开关电源电路的电路原理示意图之二；

图3是根据本实用新型实施例的一种开关电源电路的EMC电路原理示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本实用新型的实施例，提供了一种开关电源电路。

实施例一，如图1-3所示，根据本实用新型实施例的一种开关电源电路，包括EMC电路、整流桥、滤波电容C1、谐振变换电路、高频整流电路、电容C5、MCU检测控制电路，所述EMC电路的输出端连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上，所述滤波电容C1的端口连接在所述谐振变换电路的输入端上，且所述滤波电容C1的输出端、所述谐振变换电路的输入端均连接在所述MCU检测控制电路的输入端上，所述谐振变换电路的输出端连接在所述高频整流电路的输入端上，且所述谐振变换电路的一个端口与所述MCU检测控制电路连接，所述高频整流电路的输出端均与所述电容C5、所述MCU检测控制电路的输出端连接。

实施例二，如图1-3所示，根据本实用新型实施例的一种开关电源电路，包括EMC电路、整流桥、滤波电容C1、谐振变换电路、高频整流电路、电容C5、MCU检测控制电路，所述EMC电路的输出端连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上，所述滤波电容C1的端口连接在所述谐振变换电路的输入端上，且所述滤波电容C1的输出端、所述谐振变换电路的输入端均连接在所述MCU检测控制电路的输入端上，所述谐振变换电路的输出端连接在所述高频整流电路的输入端上，且所述谐振变换电路的一个端口与所述MCU检测控制电路连接，所述高频整流电路的输出端均与所述电容C5、所述MCU检测控制电路的输出端连接，所述谐振变换电路包括三极管Q1、三极管Q2、电容C2、电容C3、电感L1、电容C4与变压器T1，所述三极管Q1的基极、所述三极管Q2的基极均与所述检测控制电路连接，所述三极管Q1与所述三极管Q2、所述滤波电容C1构成串联电路，所述三极管Q2与所述电容C2、所述电感L1、所述电容C4构成串联电路，所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q2的集电极均连接在所述电感L1上，所述电感L1的输出端连接在所述电容C4上，且所述电容C4分别并联在所述电容C3与所述变压器T1上，所述变压器T1的输出端连接在所述高频整流电路的输入端上。

实施例三，如图1-3所示，根据本实用新型实施例的一种开关电源电路，包括EMC电路、整流桥、滤波电容C1、谐振变换电路、高频整流电路、电容C5、MCU检测控制电路，所述EMC电路的输出端连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上，所述滤波电容C1的端口连接在所述谐振变换电路的输入端上，且所述滤波电容C1的输出端、所述谐振变换电路的输入端均连接在所述MCU检测控制电路的输入端上，所述谐振变换电路的输出端连接在所述高频整流电路的输入端上，且所述谐振变换电路的一个端口与所述MCU检测控制电路连接，所述高频整流电路的输出端均与所述电容C5、所述MCU检测控制电路的输出端连接，所述谐振变换电路还包括三极管Q1、三极管Q2、电容C2、电感L1、电容C4与变压器T1，所述三极管Q1的基极、所述三极管Q2的基极均与所述检测控制电路连接，所述三极管Q1与所述三极管Q2、所述滤波电容C1构成串联电路，所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q2的集电极与所述电容C2并联，所述电容C2与所述电感L1、所述电容C4构成串联电路，且该串联电路并联在所述变压器T1的输入端，所述变压器T1的输出端连接在所述高频整流电路上，从上述的设计不难看出，通过谐振变换电路，可使谐振变换电路用于半桥逆变电路，通过半桥变换电路，使得脉动直流电经该电路后变换成高频高压谐振交流电，再由变压器T1的副边绕组输出，通过采样输入电压Vin和负载输出电压Vout，通过计算，对谐振变换电路的工作参数进行调整最优调节方案，从而最大限度的实现宽输入电压与宽输出电压范围。

实施例四，如图1-3所示，根据本实用新型实施例的一种开关电源电路，包括EMC电路、整流桥、滤波电容C1、谐振变换电路、高频整流电路、电容C5、MCU检测控制电路，所述EMC电路的输出端连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上，所述滤波电容C1的端口连接在所述谐振变换电路的输入端上，且所述滤波电容C1的输出端、所述谐振变换电路的输入端均连接在所述MCU检测控制电路的输入端上，所述谐振变换电路的输出端连接在所述高频整流电路的输入端上，且所述谐振变换电路的一个端口与所述MCU检测控制电路连接，所述高频整流电路的输出端均与所述电容C5、所述MCU检测控制电路的输出端连接，所述EMC电路包括两个input端口、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、变压器T1、以及两个OUT端口，两个所述input端口串联在所述电容C1上，所述电容C1与所述电容C3、所述电容C4构成并联电路，所述电容C3的负极、所述电容C4的负极均与电源的接地端GND连接，所述变压器T1的输入端并联在所述电容C1的两端，所述变压器T1的输出端与所述电容C2并联，所述电容C2的两端分别连接在两个所述OUT端口上，两个所述OUT端口连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上，所述MCU检测控制电路包括开关管驱动电路、控制IC与电压采样电路，所述开关管驱动电路的输入端连接有驱动信号，所述电压采样电路的输出端连接有电压信号，所述驱动信号、所述开关管驱动电路、所述控制IC、所述电压采样电路、电压信号均通过串联的方式连接，所述MCU检测控制电路的两个输出端口分别与所述电容C4、所述高频整流电路的输出端连接，所述高频整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，所述二极管D1正极、所述二极管D3负极均与所述变压器T1的一个输出端口连接，所述二极管D2正极、所述二极管D4负极均与所述变压器T1的另一个输出端口连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极均连接在所述电容C5的一端，所述二极管D3的正极与所述二极管D4的正极均连接在所述电容C5的另一端，所述二极管D1、所述二极管D2、所述二极管D3、所述二极管D4与所述电容C5构成并联电路，该并联电路连接在所述MCU检测控制电路的一个输出端口上，所述电容C5为滤波储能电容，所述滤波电容C1为小容量高频滤波电容，所述三极管Q1、所述三极管Q2均为PNP型管，位于谐振变换电路中的所述电容C2与所述电容C4为谐振电容，所述电感L1为谐振电感，从上述的设计不难看出，通过MCU检测控制电路可以检测输出负载的电压值从而来调节输出，另外MCU检测控制电路还可检测谐振变换电路的工作波形从而来调整谐振变换电路的最佳工作状态。

在实际应用中，将市电依次通过EMC电路、整流桥、滤波电容C1，然后将交流电整流成脉动直流电，由于滤波电容C1容量较小，所以滤波后的波形为脉动直流电，从而对脉动直流波形进行采样计算，脉动直流电再经谐振变换电路，把脉动直流电变换成所需的高频高压交流电，再由变压器T1输出，使用谐振变换电路，使得电源为很好的实现更宽范围的输入电压，利用谐振变换电路实现PFC电路的功率因数校正特性，通过MCU检测控制电路检测整流桥输出的脉动直流电，从而调节了谐振变换电路工作频率，对输入电流电压间的相位差进行补偿，让输入电流的波形可以很好的对于输入电压波形相位进行跟踪，同时谐振变换电路具有很好的电压增益调节范围，通过调节工作频率，可以实现在输入电压很低的同时得到很高的输出电压，从而也可以实现在输入电压很高的同时得到很低的输出电压，MCU检测控制电路检测输出负载的电压值，从而调节输出，另外MCU检测控制电路检测谐振变换电路的工作波形，从而调整谐振变换电路的最佳工作状态，由于谐振变换电路有很好的恒流特性，为了节省电路成本可以省去该检测电路，从而不会对电路的稳定性造成影响，结合这两种主要的性能特点，从而当去掉PFC电路的同时，又可以得到很宽的输出电压范围。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种开关电源电路，包括EMC电路、整流桥、滤波电容C1、谐振变换电路、高频整流电路、电容C5、MCU检测控制电路，其特征在于，所述EMC电路的输出端连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上，所述滤波电容C1的端口连接在所述谐振变换电路的输入端上，且所述滤波电容C1的输出端、所述谐振变换电路的输入端均连接在所述MCU检测控制电路的输入端上，所述谐振变换电路的输出端连接在所述高频整流电路的输入端上，且所述谐振变换电路的一个端口与所述MCU检测控制电路连接，所述高频整流电路的输出端均与所述电容C5、所述MCU检测控制电路的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种开关电源电路，其特征在于，所述谐振变换电路包括三极管Q1、三极管Q2、电容C2、电容C3、电感L1、电容C4与变压器T1，所述三极管Q1的基极、所述三极管Q2的基极均与所述MCU检测控制电路连接，所述三极管Q1与所述三极管Q2、所述滤波电容C1构成串联电路，所述电容C2与所述电容C3、所述三极管Q1、所述三极管Q2构成并联电路，所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q2的集电极均连接在所述电感L1上，所述电感L1的输出端连接在所述电容C4上，且所述电容C4分别并联在所述电容C3与所述变压器T1上，所述变压器T1的输出端连接在所述高频整流电路的输入端上。

3.根据权利要求1所述的一种开关电源电路，其特征在于，所述谐振变换电路还包括三极管Q1、三极管Q2、电容C2、电感L1、电容C4与变压器T1，所述三极管Q1的基极、所述三极管Q2的基极均与所述MCU检测控制电路连接，所述三极管Q1与所述三极管Q2、所述滤波电容C1构成串联电路，所述三极管Q1的发射极、所述三极管Q2的集电极均与所述电容C2并联，所述三极管Q2与所述电容C2、所述电感L1、所述电容C4构成串联电路，且该串联电路并联在所述变压器T1的输入端，所述变压器T1的输出端连接在所述高频整流电路上。

4.根据权利要求1所述的一种开关电源电路，其特征在于，所述EMC电路包括两个input端口、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、变压器T1、以及两个OUT端口，两个所述input端口串联在所述电容C1上，所述电容C1与所述电容C3、所述电容C4构成并联电路，所述电容C3的负极、所述电容C4的负极均与电源的接地端GND连接，所述变压器T1的输入端并联在所述电容C1的两端，所述变压器T1的输出端与所述电容C2并联，所述电容C2的两端分别连接在两个所述OUT端口上，两个所述OUT端口连接在所述整流桥的输入端上，所述整流桥的输出端连接在所述滤波电容C1上。

5.根据权利要求1所述的一种开关电源电路，其特征在于，所述MCU检测控制电路包括开关管驱动电路、控制IC与电压采样电路，所述开关管驱动电路的输入端连接有驱动信号，所述电压采样电路的输出端连接有电压信号，所述驱动信号、所述开关管驱动电路、所述控制IC、所述电压采样电路、电压信号均通过串联的方式连接，所述MCU检测控制电路的两个输出端口分别与所述电容C4、所述高频整流电路的输出端连接。

6.根据权利要求1所述的一种开关电源电路，其特征在于，所述高频整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，所述二极管D1正极、所述二极管D3负极均与所述变压器T1的一个输出端口连接，所述二极管D2正极、所述二极管D4负极均与所述变压器T1的另一个输出端口连接，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极均连接在所述电容C5的一端，所述二极管D3的正极与所述二极管D4的正极均连接在所述电容C5的另一端，所述二极管D1、所述二极管D2、所述二极管D3、所述二极管D4与所述电容C5构成并联电路，且该并联电路连接在所述MCU检测控制电路的一个输出端口上。

7.根据权利要求1所述的一种开关电源电路，其特征在于，所述电容C5为滤波储能电容，所述滤波电容C1为小容量高频滤波电容。

8.根据权利要求2所述的一种开关电源电路，其特征在于，所述三极管Q1、所述三极管Q2均为PNP型管。

9.根据权利要求2所述的一种开关电源电路，其特征在于，位于谐振变换电路中的所述电容C2与所述电容C4为谐振电容，所述电感L1为谐振电感。

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