CN220043246U - 一种恒压电源 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种恒压电源，包括：依次串联的输入电流采样电路、变压器和输出整流电路，所述输入电流采样电路连接所述恒压电源的输入端，所述输出整流电路连接所述恒压电源的输出端，其中所述恒压电源还包括PWM控制电路和输出稳压采样电路，其中所述PWM控制电路控制连接所述输入电流采样电路，并控制连接所述输出整流电路；所述输出稳压采样电路连接在所述输出滤波电路与所述PWM控制电路之间。通过本申请的技术方案能够通过输入输出同步驱动实现次级同步整流，降低整流功耗。

Description

一种恒压电源

技术领域

本申请一般地涉及电子技术领域，尤其涉及一种恒压电源。

背景技术

恒压电源是指在允许的负载下输出电压恒定，不会因负载电阻、输入端电压、温度的变化而发生改变的电源。恒压电源可广泛应用于电力、工控、通信、电子产品、医疗设备、半导体设备等行业。

目前市面上恒压电源虽然有很多种类，但无法通过精细控制实现次级同步整流，导致整流功耗较高。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本申请提供了一种恒压电源，以期通过输入输出同步驱动实现次级同步整流，降低整流功耗。

本申请提供了一种恒压电源，包括：依次串联的输入电流采样电路、变压器和输出整流电路，所述输入电流采样电路连接所述恒压电源的输入端，所述输出整流电路连接所述恒压电源的输出端，其中所述恒压电源还包括PWM控制电路和输出稳压采样电路，其中所述PWM控制电路控制连接所述输入电流采样电路，并控制连接所述输出整流电路；所述输出稳压采样电路连接在所述输出滤波电路与所述PWM控制电路之间。

在一个实施例中，所述恒压电源还包括数字隔离驱动电路，所述数字隔离驱动电路连接在所述PWM控制电路与所述输出整流电路之间。

在一个实施例中，所述恒压电源还包括反向驱动电路，所述反向驱动电路连接在所述数字隔离驱动电路与所述输出整流电路之间。

在一个实施例中，所述恒压电源还包括输入滤波电路，所述输入滤波电路的输出端连接所述输入电流采样电路。

在一个实施例中，所述恒压电源还包括输出滤波电路，所述输出滤波电路连接所述输出整流电路的输出端。

在一个实施例中，所述恒压电源还包括辅助电源电路，所述辅助电源电路连接在所述输入滤波电路与所述PWM控制电路之间。

在一个实施例中，所述恒压电源还包括次级辅助电源电路，所述次级辅助电源电路一端连接所述输出滤波电路，另一端连接所述数字隔离驱动电路、所述反向驱动电路和所述输出稳压采样电路。

在一个实施例中，所述恒压电源还包括输出过压保护电路，所述输出过压保护电路连接在所述输出滤波电路与所述PWM控制电路之间。

在一个实施例中，所述输出整流电路包括两个并联的MOS管。

在一个实施例中，所述输出稳压采样电路包括运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接基准电压输入端，同相输入端连接所述输出滤波电路，输出端连接所述PWM控制电路。

本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

本申请的恒压电源通过PWM控制电路控制输入输出同步驱动，实现次级同步整流，从而降低整流功耗。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是根据本申请实施例的恒压电源的组成示意图；

图2是根据本申请实施例的恒压电源的主回路的电路原理图；

图3是根据本申请实施例的恒压电源的PWM控制电路的电路原理图；

图4是根据本申请实施例的恒压电源的数字隔离驱动电路、反向驱动电路和输出稳压采样电路的电路原理图；

图5是根据本申请实施例的恒压电源的输出过压保护电路的电路原理图；

图6是根据本申请实施例的恒压电源的辅助电源电路的电路原理图；

图7根据本申请实施例的恒压电源的次级辅助电源电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，当本申请的权利要求、说明书及附图使用术语“第一”、“第二”等时，其仅是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

本申请提供了一种恒压电源。图1是根据本申请实施例的恒压电源的组成示意图。如图1所示，所述恒压电源包括：依次串联的输入电流采样电路2、变压器3和输出整流电路4，所述输入电流采样电路2连接所述恒压电源的输入端，所述输出整流电路4连接所述恒压电源的输出端，其中所述恒压电源还包括PWM控制电路6和输出稳压采样电路11，所述PWM控制电路6控制连接所述输入电流采样电路2，并控制连接所述输出整流电路4，以便在输入侧和输出侧同时进行调节，精细控制整流功能；所述输出稳压采样电路11连接在所述输出滤波电路5与所述PWM控制电路7之间，用于采样所述输出滤波电路5的输出电压反馈给所述PWM控制电路7形成反馈回路实现稳压功能。

在一些实施例中，所述恒压电源还可以包括数字隔离驱动电路8，所述数字隔离驱动电路8连接在所述PWM控制电路7与所述输出整流电路4之间，以便实现输入与输出电信号之间的隔离，防止信号干扰，提高电路的安全性和可靠性。

在一些实施例中，所述恒压电源还可以包括反向驱动电路9，所述反向驱动电路9连接在所述数字隔离驱动电路8与所述输出整流电路4之间，以便将前级数字隔离驱动信号进行放大并且反向。

在一些实施例中，所述恒压电源还可以包括输入滤波电路1，所述输入滤波电路1的输出端连接所述输入电流采样电路2，以便滤除输入电流中的交流成分。

在一些实施例中，所述恒压电源还可以包括输出滤波电路5，所述输出滤波电路5连接所述输出整流电路4的输出端，以便滤除输出电流中的交流成分。

在一些实施例中，所述恒压电源还可以包括辅助电源电路6，所述辅助电源电路6连接在所述输入滤波电路与所述PWM控制电路7之间，以便为所述PWM控制电路7供电。

在一些实施例中，所述恒压电源还可以包括次级辅助电源电路10，所述次级辅助电源电路10一端连接所述输出滤波电路5，另一端连接所述数字隔离驱动电路8、所述反向驱动电路9和所述输出稳压采样电路11连接，用于分别为所述数字隔离驱动电路8、所述反向驱动电路9和所述输出稳压采样电路11供电。

在一些实施例中，所述恒压电源还可以包括输出过压保护电路12，所述输出过压保护电路12连接在所述输出滤波电路与所述PWM控制电路之间，以便实现过压保护功能，防止输出电压过大损坏后级电路。

在一些实施例中，所述输出整流电路4包括两个并联的MOS管，以提高所述恒压电源的输出功率。

在一些实施例中，所述输出稳压采样电路11包括运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接基准电压输入端，同相输入端连接所述输出滤波电路，输出端连接所述PWM控制电路7，以便比较所述输出滤波电路5的输出电压与所述基准电压输入端输入的基准电压，并将比较结果反馈给所述PWM控制电路7，从而控制所述输出电压恒定。

以下详细描述图1中恒压电源的各模块的电路组成和原理。

图2是根据本申请实施例的恒压电源的主回路的电路原理图。如图2所示，所述主回路包括输入滤波电路1、输入电流采样电路2、变压器3、输出整流电路4和输出滤波电路5。

输入滤波电路1为二级滤波电路，其一级滤波包括共模电感L2，二级滤波包括电容C8～C11。所述一级滤波中共模电感L2与二级滤波连接，二级滤波中C8～C11并联之后与变压器3的初级连接。

输入电流采样电路2包括检流变压器T2，二极管D2，电阻R5～R8。所述检流变压器T2的1脚连接二极管D2到所述恒压电源的输出负极端，2脚连接采样电阻R5到PWM控制电路7中PWM控制芯片的3脚，3脚连接输出PWM控制电路7中的驱动MOS管Q2的D极，4脚连接变压器3的初级绕组。

在变压器3中，1、2脚为初级绕组，3、4脚为次级绕组，5、6脚为辅助绕组。所述初级绕组与上述二级滤波电路并联，其1脚连接输入滤波电路1的输出端，2脚连接输入电流采样电路2后与PWM控制电路7的驱动MOS管Q2的D极连接。次级绕组的3脚连接输出整流电路4，4脚连接输出整流电路4。辅助绕组的5脚和6脚连接次级辅助电源电路10。

输出整流电路4包括MOS管M1、M2，电阻R2、R3、R9，二极管D1，电容C3。MOS管M1、M2并联后串联在变压器3的次级绕组的3脚，二极管D1与电容C3串联后并联在MOS管M1、M2两端，电阻R2、R3并联后串联在二极管D1与电容C3之间与变压器3的次级绕组的4脚连接。所述电阻R9连接在MOS管M1、M2的栅极与所述恒压电源的输出负极端。输出整流电路4使用双MOS并联，可以提高输出功率，使用电容C3在变压器次级绕组放电时进行储能，输出关断时将能量通过电阻R2、R3进行释放。同步整流驱动为有源钳位驱动，实现死区驱动，死区时间通过PWM控制电路进行设定，一般设定为100ns。

输出滤波电路5包括电容C2、C4～C6、C12；电阻R1、R4；共模电感L1。电容C4～C6并联在输出整流电路4后级，串联共模电感L1后，并联滤波电容C7，共模电感L1与滤波电容C7的连接点与所述恒压电源的输出正极端连接。电容C2、电阻R1并联后串联在所述恒压电源的输出正极端，电容C12、电阻R4并联后串联在模块输出负极。

图3是根据本申请实施例的恒压电源的PWM控制电路的电路原理图。如图3所示，所述PWM控制电路7包括脉冲PWM控制芯片U2，电阻R11～R13、R15、R18～R23，电容C13～C15、C17、C18、C20～C22、C26，二极管D3、D7，稳压二极管D8，以及MOS管Q1、Q2。所述脉冲PWM控制芯片U2的1、7脚连接辅助电源电路6的正输出端；2脚串联电阻R11、R15后与所述恒压电源的输入正极端连接，串联电阻R21后与所述恒压电源的输入负极端连接；3脚通过电阻R5与输入电流采样电路中的检流变压器的2脚连接；4脚连接电容C21后与所述恒压电源的输入负极端连接；5脚连接电阻R23后与所述恒压电源的输入负极端连接；6脚与输出稳压采样电路11中的光耦次级连接；8脚通过电阻R13与MOS管Q2的栅极连接；9脚通过电容C17与MOS管Q1的栅极连接，另一路串联电阻R19与电容C18后与数字隔离驱动电路8中的数字隔离芯片的2脚连接；10、11脚与所述恒压电源的输入负极端短接；12脚连接电容C22后与所述恒压电源的输入负极端连接；13脚与输出稳压采样电路11的次级连接；14脚串联电阻R18、R22后与所述恒压电源的输入负极端连接；15脚为空引脚；16脚连接电阻R22后与所述恒压电源的输入负极端连接。PWM控制电路7主要由PWM芯片以及外围电路组成，控制芯片主要实现电压和电流的反馈环，最终控制MOS管斩波稳压输出。

图4是根据本申请实施例的恒压电源的数字隔离驱动电路、反向驱动电路和输出稳压采样电路的电路原理图。如图4所示，所述数字隔离驱动电路8包括数字隔离芯片U5，电容C19、C24，电阻R25，二极管D9、D11。数字隔离芯片U5的1脚连接到PWM控制芯片U2的6脚；2脚与1脚之间连接二极管D9，2脚与4脚之间连接二极管D11，二极管D11与电阻R25并联；3、4脚与所述恒压电源的输入负极端短接；5脚与所述恒压电源的输出负极端短接；6脚为空引脚；7脚与反向驱动电路9中的反向驱动芯片的2脚连接；8脚与次级辅助电源电路10连接，连接电容C19后所述恒压电源的输出负极端短接。

反向驱动电路9包括驱动芯片U3、电容C23和电阻R16。驱动芯片U3的1、4、5、8脚为空引脚；2脚与数字隔离驱动芯片U5的7脚连接；3脚与所述恒压电源的输出负极端连接；6脚与次级辅助电源电路10连接，并通过电容C23与所述恒压电源的输出负极端连接；7脚通过电阻R16与输出整流电路4中的MOS管M1、M2的栅极连接。因为本电路主回路采用反激工作原理，所以需要采用反向驱动芯片来将驱动波形进行反向。

输出稳压采样电路11包括运算放大器U6，电阻R24、R26～R36，光耦U7，以及齐纳二极管U8，以及电容C25、C27、C28、C30～C35。运算放大器U6的1脚连接输出分压采样电阻R24、R30、R34，电阻R24、R30两端并联电阻R27和电容C27，R34两端并联电容C31；2脚连接所述恒压电源的输出−S端，3脚电阻R33到齐纳二极管U8；3、4脚之间连接R35和电容C35；4脚连接光耦U7的1脚；5脚连接辅助电源电路6；光耦U7的2脚连接电阻R36和电容C30后连接所述恒压电源的输出−S端，光耦U7的3脚连接电阻R37后与所述恒压电源的输出负极端连接，4脚连接至PWM控制芯片的6脚。通过在运算放大器U6的同相输入端接反馈采样电压，在运放反相输入端输入基准电压，将两个输入信号进行比较控制运算放大器U6的输出，输出信号控制光耦最终与PWM控制芯片形成反馈环，实现电源电压稳定输出。

图5是根据本申请实施例的恒压电源的输出过压保护电路的电路原理图。如图5所示，输出过压保护电路12包括光耦OP1、电阻R38和稳压管D12。光耦OP1的初级1脚连接电阻R38后连接到所述恒压电源的输出正极端，2脚连接稳压管D12后连接到所述恒压电源的输出负极端，光耦OP1的次级3脚与脉冲PWM控制芯片U2的13脚连接，光耦OP1的次级4脚与脉冲PWM控制芯片U2的6脚连接。输出过压保护电路12通过稳压管D12控制光耦OP1，当输出电压超过稳压管D12的阈值，光耦导通，将PWM控制芯片的REF端拉低，电源停止工作。

图6是根据本申请实施例的恒压电源的辅助电源电路的电路原理图。如图6所示，辅助电源电路6包括同步降压转换器U9，电容C36～C41，电阻R39～R44，以及共模电感L3。同步降压转换器U9的2脚连接所述恒压电源的输入正极端，1脚连接所述恒压电源的输入负极端，1、2脚之间并联滤波电容C40、C41，同步降压转换器U9的3脚连接在电阻R40、R44之间实现分压，4脚连接调频电阻R41后连接所述恒压电源的输入负极端，5脚与8脚之间并联电阻R39和电容C37，5脚与芯片的接地引脚之间并联电阻R42、R43，7脚与8脚之间连接电容C36，进一步连接共模电感L3，滤波电容C38、C39并联在同步降压转换器U9的输出端。辅助电源电路6的输入电压范围为4.5V～100V，输出电压计算公式为Vout=1.2*（1+Rf1/Rf2）。本电路将模块输入电压18～36V，降为11.6V单独给PWM控制芯片供电。

图7根据本申请实施例的恒压电源的次级辅助电源电路的电路原理图。如图7所示，次级辅助电源电路10提供输出电压VCC1与输出电压VCC2，并包括二极管D5、D6，稳压二极管D4、D10，电容C16，电阻R14、R17、R20，以及MOS管U1、U4。二极管D5、D6串联后与变压器3的辅助绕组6脚连接，另一端有三路，一路与输出稳压采样电路11中的运算放大器的5脚连接以为其供电，一路与MOS管U1的D极连接进而与数字隔离驱动电路8中的数字隔离芯片U5连接以为其供电，一路通过电阻R20与MOS管U4的D极连接进而与反向驱动电路9中的反向驱动芯片U3连接以为其供电，二极管D5、D6之间连接电阻R14与电容C16与变压器3的辅助绕组6脚连接。MOS管U1的D极通过电阻R17与MOS管U1的G极连接，MOS管U1的G极连接稳压管D4后与所述恒压电源的输出负极端连接；MOS管U4的D极连接电阻R20后与MOS管U4的G极连接，MOS管U4的G极连接稳压管D10后与所述恒压电源的输出负极端连接。所述次级辅助电源电路分别将反馈电压稳定在5V和11V左右。

所述恒压电源的输入电源为DC18V～36V时，输出+24V的恒定电压。

本申请的恒压电源通过PWM控制电路控制输入输出同步驱动，实现次级同步整流，从而降低整流功耗。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本申请的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本申请方案的限制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种恒压电源，其特征在于，包括：依次串联的输入电流采样电路、变压器和输出整流电路，所述输入电流采样电路连接所述恒压电源的输入端，所述输出整流电路连接所述恒压电源的输出端，所述恒压电源还包括输出滤波电路，所述输出滤波电路连接所述输出整流电路的输出端，其中

所述恒压电源还包括PWM控制电路和输出稳压采样电路，其中所述PWM控制电路控制连接所述输入电流采样电路，并控制连接所述输出整流电路；所述输出稳压采样电路连接在所述输出滤波电路与所述PWM控制电路之间。

2.根据权利要求1所述的恒压电源，其特征在于，所述恒压电源还包括数字隔离驱动电路，所述数字隔离驱动电路连接在所述PWM控制电路与所述输出整流电路之间。

3.根据权利要求2所述的恒压电源，其特征在于，所述恒压电源还包括反向驱动电路，所述反向驱动电路连接在所述数字隔离驱动电路与所述输出整流电路之间。

4.根据权利要求1所述的恒压电源，其特征在于，所述恒压电源还包括输入滤波电路，所述输入滤波电路的输出端连接所述输入电流采样电路。

5.根据权利要求4所述的恒压电源，其特征在于，所述恒压电源还包括辅助电源电路，所述辅助电源电路连接在所述输入滤波电路与所述PWM控制电路之间。

6.根据权利要求3所述的恒压电源，其特征在于，所述恒压电源还包括次级辅助电源电路，所述次级辅助电源电路一端连接所述输出滤波电路，另一端连接所述数字隔离驱动电路、所述反向驱动电路和所述输出稳压采样电路。

7.根据权利要求1所述的恒压电源，其特征在于，所述恒压电源还包括输出过压保护电路，所述输出过压保护电路连接在所述输出滤波电路与所述PWM控制电路之间。

8.根据权利要求1所述的恒压电源，其特征在于，所述输出整流电路包括两个并联的MOS管。

9.根据权利要求1所述的恒压电源，其特征在于，所述输出稳压采样电路包括运算放大器，所述运算放大器的反相输入端连接基准电压输入端，同相输入端连接所述输出滤波电路，输出端连接所述PWM控制电路。