CN218678847U - 一种采用电感供电的开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用电感供电的开关电源电路，包括依次串联连接的输入功率单元、输出整流滤波单元和输出负载单元，还包括电感供电单元，电感供电单元通过电感L1与输出整流滤波单元耦合连接，电感L1由原边绕组P1和副边绕组S1构成，原边绕组P1串联在输出整流滤波单元中，副边绕组S1串联在电感供电单元中；利用储能电感特性，采用输出电感增加耦合绕组同时通过耦合方式进行取电，然后进一步整流滤波得到相对稳定的供电电压，在电路结构和工艺上极大优化了辅助源的设计以及主功率变压器的绕制工艺，进一步的降低成本和体积。

Description

一种采用电感供电的开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，具体涉及一种采用电感供电的开关电源电路。

背景技术

对于电子电路领域，常常面临着低压控制电路的供电方式选择问题，现有开关电源的供电方式，大多数方案是采用辅助电源、变压器辅助绕组进行控制端供电。对于辅助电源供电方案的设计，极大的增加电路设计的复杂度，使得电路难以模块化，间接增加体积和成本。对于变压器辅助绕组供电方式，在工艺上增加了变压器的工艺难度，同时面临高低压绕组的耐压问题。这些供电方案在一定程度上对成本和体积造成较大限制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种采用电感供电的开关电源电路，通过输出滤波电感增加二次侧绕组，将电感电压耦合到二次侧绕组进行整流后以提供低压取电端口，在电路结构和工艺上极大优化了辅助源的设计以及主功率变压器的绕制工艺，进一步的降低成本和体积。本实用新型提供的技术方案如下：

一种采用电感供电的开关电源电路，包括依次串联连接的输入功率单元、输出整流滤波单元和输出负载单元，还包括电感供电单元，所述电感供电单元通过电感L1与输出整流滤波单元耦合连接，所述电感L1由原边绕组P1和副边绕组S1构成，原边绕组P1串联在输出整流滤波单元中，副边绕组S1串联在电感供电单元中；

所述电感供电单元还包括二极管D3、二极管D4、二极管D5、电容C1、电容C2和电容C3，所述电感L1副边绕组S1的第一端与电容C1的第一端、二极管D3的阴极、二极管D4的阳极连接，所述电感L1副边绕组S1的第二端与电容C2的第一端、二极管D5的阳极连接，二极管D4的阴极和二极管D5的阴极与电容C3的第一端连接，电容C3的第二端与电容C1的第二端、二极管D3的阳极、电容C2的第二端连接。

一种采用电感供电的开关电源电路，包括依次串联连接的输入功率单元、输出整流滤波单元和输出负载单元，还包括电感供电单元，所述电感供电单元通过电感L1与输出整流滤波单元耦合连接，所述电感L1由原边绕组P1、副边绕组S1和副边绕组S2构成，原边绕组P1串联在输出整流滤波单元中，副边绕组S1和副边绕组S2串联在电感供电单元中；

所述电感供电单元还包括二极管D4、二极管D5和电容C3，所述电感L1副边绕组S1的第一端与二极管D4的阳极连接，所述电感L1副边绕组S2的第一端与二极管D5的阳极连接，二极管D4的阴极和二极管D5的阴极与电容C3的第一端连接，电容C3的第二端与所述电感L1副边绕组S1的第二端和所述电感L1副边绕组S2的第二端连接。

优选地，所述电感供电单元还包括线性稳压电路和电阻R1，线性稳压电路串联在二极管D4的阴极与电容C3的第一端之间，电阻R1串联在二极管D5的阴极与电容C3的第一端之间。

优选地，所述开关电源电路还包括隔离单元，所述隔离单元由变压器构成，变压器的原边绕组与输入功率单元连接，变压器的副边绕组与输出整流滤波单元和输出负载单元连接。

优选地，所述输入功率单元为正激电路。

优选地，所述输入功率单元为Buck电路或Buck-Boost电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型通过在输出滤波电感增加二次侧绕组，进行耦合整流后提供低压取电端口，在结构上容易实现，对于成本可以有效降低。

2.对于现有的方案，控制电路供电方式大多数是通过增加主变压器辅助绕组或增加独立辅助电源来实现，从而造成变压器工艺、成本、体积的问题，本实用新型通过在输出滤波电感增加二次侧绕组，进行耦合整流后提供低压取电端口，可以减少辅助绕组或独立辅助电源的使用，有效优化了方案，同时简单实用。

3.通过输出滤波电感增加二次侧绕组进行整流取电，采用正反激取电方式，在启机瞬间，C3两端电压快速建立，有效解决传统反激取电的延时问题，同时确保C3两端电压在不同负载下能够保证稳定。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的电路图；

图2为本实用新型第二实施例的电路图；

图3为本实用新型第三实施例的电路图；

图4为本实用新型第四实施例的电路图；

图5为本实用新型第五实施例的电路图；

图6为本实用新型第六实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

第一实施例

本实施例的开关电源电路以隔离型正激电路为例进行说明，如图1所示，为本实施例一种采用电感供电的开关电源电路的具体电路图，电路包括输入功率单元、隔离单元、输出整流滤波单元、输出负载单元和电感供电单元，输入功率单元通过隔离单元依次与输出整流滤波单元、输出负载单元相连接，电感供电单元通过电感L1与输出整流滤波单元耦合连接，其中，电感L1由原边绕组P1和副边绕组S1构成，原边绕组P1串联在输出整流滤波单元中，副边绕组S1串联在电感供电单元中。

隔离单元由变压器T1构成，变压器T1的原边绕组与输入功率单元连接，变压器T1的副边绕组与输出整流滤波单元和输出负载单元连接；输出整流滤波单元包括二极管D1、二极管D2、电感L1和电容C4，其中二极管D1的阴极和二极管D2的阴极相连接后与电感L1原边绕组P1的第一端相连接，二极管D1的阳极与变压器T1副边绕组的第一端相连接，二极管D2的阳极与变压器T1副边绕组的第二端相连接，电感L1原边绕组P1的第二端连接电容C4的正极和输出负载单元的正极；电容C4的负极连接输出负载单元的负极和隔离单元变压器T1副边绕组的第二端。

电感供电单元包括电感L1、二极管D3、二极管D4、二极管D5、电容C1、电容C2、电容C3、线性稳压电路和电阻R1，电感L1副边绕组S1的第一端与电容C1的正极、二极管D3的阴极、二极管D4的阳极连接，电感L1副边绕组S1的第二端与电容C2的正极、二极管D5的阳极连接，二极管D4的阴极和二极管D5的阴极与电容C3的正极连接，电容C3的负极与电容C1的负极、二极管D3的阳极、电容C2的负极连接，线性稳压电路串联在二极管D4的阴极与电容C3的正极之间，电阻R1串联在二极管D5的阴极与电容C3的正极之间，当电路应用无需线性稳压电路应用时，此线性稳压电路也可以省略不用，其不影响电感供电单元的应用。电感供电单元的低压取电端口可与电容C3正极相连接。

本实施例电路的工作原理为：

在实际应用时，正激变换器进行能量传递，输出电感滤波单元根据电感特性，电流不能突变，在二极管D1整流阶段，电感L1原边绕组P1进行激磁，原边绕组P1的第一端为正，副边绕组S1的第一端感应正压，副边绕组S1第一端电压经二极管D4以及线性稳压电路后给电容C3充电，经电容C2放电回到电感L1副边绕组S1的第二端，构成正激供电阶段，电容C3的电压快速建立。

在二极管D2续流阶段，电感L1原边绕组P1第二端电压近似等于负载输出电压，此时，通过磁场耦合，电感L1副边绕组S1的第二端电压等于电感L1原边绕组P1的电压除以匝比。耦合后的副边绕组S1第二端电压经过二极管D5、电阻R1整流限流滤波后给电容C3充电，并通过二极管D3回到电感L1副边绕组S1第一端，构成反激供电阶段，电容C3的电压稳定建立。

本实施例通过输出滤波电感增加二次侧绕组进行整流取电，采用正反激取电方式，在启机瞬间，电容C3两端电压快速建立，有效解决传统反激取电的延时问题，同时确保电容C3两端电压在不同负载下能够保证稳定。

第二实施例

如图2所示，为本实施例一种采用电感供电的开关电源电路的具体电路图，电路包括依次串联连接的输入功率单元、输出整流滤波单元和输出负载单元，电感供电单元通过电感L1与输出整流滤波单元耦合连接，本实施例的电路结构和电感供电单元的工作原理和第一实施例类似，区别在于输入功率单元为非隔离型Buck电路。

输入功率单元包括输入电源Vin和MOS管Q1，其输入电源Vin的正极与MOS管的漏极相连接，MOS管的源极与电感L1原边绕组P1的第一端相连接；输出整流滤波单元包括二极管D2、电感L1和电容C4，二极管D2的阴极与电感L1原边绕组P1的第一端相连接，二极管D2的阳极与输入电源Vin的负极相连接。电感L1由原边绕组P1和副边绕组S1构成，原边绕组P1的第一端连接二极管D2的阴极，原边绕组P1第二端连接电容C4的正极和输出负载单元的正极，电容C4的负极连接输出负载单元的负极和输入电源Vin的负极。

电感供电单元包括电感L1、二极管D3、二极管D4、二极管D5、电容C1、电容C2、电容C3、线性稳压电路和电阻R1，电感L1副边绕组S1的第一端与电容C1的正极、二极管D3的阴极、二极管D4的阳极连接，电感L1副边绕组S1的第二端与电容C2的正极、二极管D5的阳极连接，二极管D4的阴极和二极管D5的阴极与电容C3的正极连接，电容C3的负极与电容C1的负极、二极管D3的阳极、电容C2的负极连接，线性稳压电路串联在二极管D4的阴极与电容C3的正极之间，电阻R1串联在二极管D5的阴极与电容C3的正极之间，当电路应用无需线性稳压电路应用时，此线性稳压电路也可以省略不用，其不影响电感供电单元的应用。电感供电单元的低压取电端口可与电容C3正极相连接。

本实施例电感供电单元的工作原理和第一实施例类似，在此不再赘述。

第三实施例

如图3所示，为本实施例一种采用电感供电的开关电源电路的具体电路图，电路包括依次串联连接的输入功率单元、输出整流滤波单元和输出负载单元，电感供电单元通过电感L1与输出整流滤波单元耦合连接，本实施例的电路结构和电感供电单元的工作原理和第一实施例类似，区别在于输入功率单元为非隔离型Buck-Boost电路。

输入功率单元包括输入电源Vin和MOS管Q1，输入电源Vin的正极与MOS管Q1的漏极相连接，MOS管Q1的源极与电感L1原边绕组P1的第一端、二极管的D2阴极相连接，电感L1原边绕组P1的第一端与输入电源Vin的负极连接，二极管D2阳极与输出负载单元负极、电容C4的负极相连接，电容C4的正极连接输出负载单元正极。

电感供电单元包括电感L1、二极管D3、二极管D4、二极管D5、电容C1、电容C2、电容C3、线性稳压电路和电阻R1，电感L1副边绕组S1的第一端与电容C1的正极、二极管D3的阴极、二极管D4的阳极连接，电感L1副边绕组S1的第二端与电容C2的正极、二极管D5的阳极连接，二极管D4的阴极和二极管D5的阴极与电容C3的正极连接，电容C3的负极与电容C1的负极、二极管D3的阳极、电容C2的负极连接，线性稳压电路串联在二极管D4的阴极与电容C3的正极之间，电阻R1串联在二极管D5的阴极与电容C3的正极之间，当电路应用无需线性稳压电路应用时，此线性稳压电路也可以省略不用，其不影响电感供电单元的应用。电感供电单元的低压取电端口可与电容C3正极相连接。

本实施例电感供电单元的工作原理和第一实施例类似，在此不再赘述。

第四实施例

如图4所示，为本实施例一种采用电感供电的开关电源电路的具体电路图，电路包括输入功率单元、隔离单元、输出整流滤波单元、输出负载单元和电感供电单元，输入功率单元通过隔离单元依次与输出整流滤波单元、输出负载单元相连接，电感供电单元通过电感L1与输出整流滤波单元耦合连接，其中，电感L1由同向耦合的原边绕组P1和副边绕组S1构成，原边绕组P1串联在输出整流滤波单元中，副边绕组S1串联在电感供电单元中。

本实施例的电路结构和电感供电单元的工作原理和第一实施例类似，区别在于：电感供电单元中电感L1的副边绕组由两个绕组构成，分别为副边绕组S1和副边绕组S2。其中，副边绕组S1和原边绕组P1为正向耦合(正激)关系，副边绕组S2和原边绕组P1为反向耦合(反激)关系。

具体地，电感供电单元包括电感L1、二极管D4、二极管D5、电容C3、线性稳压电路和电阻R1，电感L1副边绕组S1的第一端与二极管D4的阳极连接，电感L1副边绕组S2的第一端与二极管D5的阳极连接，二极管D4的阴极和二极管D5的阴极与电容C3的正极连接，电容C3的负极与副边绕组S1的第二端和副边绕组S2的第二端连接，线性稳压电路串联在二极管D4的阴极与电容C3的正极之间，电阻R1串联在二极管D5的阴极与电容C3的正极之间，当电路应用无需线性稳压电路应用时，此线性稳压电路也可以省略不用，其不影响电感供电单元的应用。本实施例除电感供电单元外，其它输入功率单元、隔离单元、输出整流滤波单元和输出负载单元的电联接关系与第一实施例相同，在此不赘述，电感供电单元的低压取电端口可与电容C3正极相连接。

本实施例的工作原理为：二极管D1开通整流时，电感L1励磁，原边绕组P1第一端电压为正，副边绕组S1第一端电压为正，通过二极管D4整流后经过线性稳压电路给电容C3充电，并回到副边绕组S1第二端，构成正激供电。二极管D1截止，二极管D2续流时，电感L1电流不能突变，原边绕组P1第二端电压为正，副边绕组S2第一端电压为正，通过二极管D5和电阻R1整流限流后给电容C3充电，并回到副边绕组S2第二端端，构成反激供电。

第五实施例

如图5所示，为本实施例所述一种采用电感供电的开关电源电路的具体电路图，本实施例的电路结构和电感工作原理和第二实施例类似，区别在于：电感供电单元中电感L1的副边绕组由两个绕组构成，分别为副边绕组S1和副边绕组S2。

具体地，电感供电单元包括电感L1、二极管D4、二极管D5、电容C3、线性稳压电路和电阻R1，电感L1副边绕组S1的第一端与二极管D4的阳极连接，电感L1副边绕组S2的第一端与二极管D5的阳极连接，二极管D4的阴极和二极管D5的阴极与电容C3的正极连接，电容C3的负极与副边绕组S1的第二端和副边绕组S2的第二端连接，线性稳压电路串联在二极管D4的阴极与电容C3的正极之间，电阻R1串联在二极管D5的阴极与电容C3的正极之间，当电路应用无需线性稳压电路应用时，此线性稳压电路也可以省略不用，其不影响电感供电单元的应用。本实施例除电感供电单元外，其它输入功率单元、隔离单元、输出整流滤波单元和输出负载单元的电联接关系与第二实施例相同，在此不赘述，电感供电单元的低压取电端口可与电容C3正极相连接。

本实施例电感供电单元的工作原理和第四实施例类似，在此不再赘述。

第六实施例

如图6所示，为本实施例所述一种采用电感供电的开关电源电路的具体电路图，本实施例的电路结构和电感工作原理和第三实施例类似，区别在于：电感供电单元中电感L1的副边绕组由两个绕组构成，分别为副边绕组S1和副边绕组S2。

具体地，电感供电单元包括电感L1、二极管D4、二极管D5、电容C3、线性稳压电路和电阻R1，电感L1副边绕组S1的第一端与二极管D4的阳极连接，电感L1副边绕组S2的第一端与二极管D5的阳极连接，二极管D4的阴极和二极管D5的阴极与电容C3的正极连接，电容C3的负极与副边绕组S1的第二端和副边绕组S2的第二端连接，线性稳压电路串联在二极管D4的阴极与电容C3的正极之间，电阻R1串联在二极管D5的阴极与电容C3的正极之间，当电路应用无需线性稳压电路应用时，此线性稳压电路也可以省略不用，其不影响电感供电单元的应用。本实施例除电感供电单元外，其它输入功率单元、隔离单元、输出整流滤波单元和输出负载单元的电联接关系与第三实施例相同，在此不赘述，电感供电单元的低压取电端口可与电容C3正极相连接。

本实施例电感供电单元的工作原理和第四实施例类似，在此不再赘述。

Claims (6)

1.一种采用电感供电的开关电源电路，包括依次串联连接的输入功率单元、输出整流滤波单元和输出负载单元，其特征在于：

还包括电感供电单元，所述电感供电单元通过电感L1与输出整流滤波单元耦合连接，所述电感L1由原边绕组P1和副边绕组S1构成，原边绕组P1串联在输出整流滤波单元中，副边绕组S1串联在电感供电单元中；

所述电感供电单元还包括二极管D3、二极管D4、二极管D5、电容C1、电容C2和电容C3，所述电感L1副边绕组S1的第一端与电容C1的第一端、二极管D3的阴极、二极管D4的阳极连接，所述电感L1副边绕组S1的第二端与电容C2的第一端、二极管D5的阳极连接，二极管D4的阴极和二极管D5的阴极与电容C3的第一端连接，电容C3的第二端与电容C1的第二端、二极管D3的阳极、电容C2的第二端连接。

2.一种采用电感供电的开关电源电路，包括依次串联连接的输入功率单元、输出整流滤波单元和输出负载单元，其特征在于：

还包括电感供电单元，所述电感供电单元通过电感L1与输出整流滤波单元耦合连接，所述电感L1由原边绕组P1、副边绕组S1和副边绕组S2构成，原边绕组P1串联在输出整流滤波单元中，副边绕组S1和副边绕组S2串联在电感供电单元中；

所述电感供电单元还包括二极管D4、二极管D5和电容C3，所述电感L1副边绕组S1的第一端与二极管D4的阳极连接，所述电感L1副边绕组S2的第一端与二极管D5的阳极连接，二极管D4的阴极和二极管D5的阴极与电容C3的第一端连接，电容C3的第二端与所述电感L1副边绕组S1的第二端和所述电感L1副边绕组S2的第二端连接。

3.根据权利要求1或2任一所述的采用电感供电的开关电源电路，其特征在于：所述电感供电单元还包括线性稳压电路和电阻R1，线性稳压电路串联在二极管D4的阴极与电容C3的第一端之间，电阻R1串联在二极管D5的阴极与电容C3的第一端之间。

4.根据权利要求1或2任一所述的采用电感供电的开关电源电路，其特征在于：所述开关电源电路还包括隔离单元，所述隔离单元由变压器构成，变压器的原边绕组与输入功率单元连接，变压器的副边绕组与输出整流滤波单元和输出负载单元连接。

5.根据权利要求1或2任一所述的采用电感供电的开关电源电路，其特征在于：所述输入功率单元为正激电路。

6.根据权利要求1或2任一所述的采用电感供电的开关电源电路，其特征在于：所述输入功率单元为Buck电路或Buck-Boost电路。

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