CN220475622U - 开关电源电路及充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源电路及充电器，包括整流模块和滤波模块，所述整流模块的输入端与市电输入线路相连，所述整流模块的输出端与所述滤波模块相连，所述滤波模块包括第一滤波电容、第二滤波电容、第一差模电感、第二差模电感和电磁干扰抑制单元；所述第二差模电感的第一端与所述整流模块的第二输出端相连，所述第二差模电感的第二端接地；所述电磁干扰抑制单元，与所述第二差模电感并联设置，用于减少开关电源电路产生的电磁干扰信号。该开关电源电路，通过在第二差模电感两端并联电磁干扰抑制单元，能够滤除整流后得到的电压中的交流成分，防止对开关电源产生干扰，同时也抑制开关电源内部产生的高频噪声干扰电网。

Description

开关电源电路及充电器

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源电路及充电器。

背景技术

开关电源是将功率半导体器件作为开关元件并通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。由于开关电源瞬态响应较差，且为提高功率密度，通常采用高频率开关MOS管，实现更高的功率等级，但随着开关速度的提高，功率开关管通/断时的电压对时间的变化率也会随之升高，会产生电磁干扰(以下简称EMI)信号，而这些EMI信号经过传导和辐射，不仅会对开关电源产生干扰，还会对电网产生电磁污染。因此，需要在开关电源电路中设置滤波模块来吸收EMI信号，但吸收效果不佳且器件体积较大，不能满足市场需求。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种开关电源电路及充电器，以解决现有的开关电源中对于EMI信号吸收效果不佳的问题。

本实用新型提供一种开关电源电路，包括整流模块和滤波模块，所述整流模块的输入端与市电输入线路相连，所述整流模块的输出端与所述滤波模块相连，所述滤波模块包括第一滤波电容、第二滤波电容、第一差模电感、第二差模电感和电磁干扰抑制单元；

所述第一差模电感的第一端与所述整流模块的第一输出端相连，所述第一差模电感的第二端与所述滤波模块的第一输出端相连；

所述第二差模电感的第一端与所述整流模块的第二输出端相连，所述第二差模电感的第二端接地；

所述第一滤波电容跨接在所述整流模块的第一输出端与第二输出端之间；

所述第二滤波电容跨接在所述滤波模块2的第一输出端与地之间；

所述电磁干扰抑制单元，与所述第二差模电感并联设置，用于减少开关电源电路产生的电磁干扰信号。

优选地，所述电磁干扰抑制单元包括磁珠；

所述磁珠的第一端与所述第一滤波电容和第二差模电感之间的连接节点相连，所述磁珠的第二端接地，用于减少开关电源电路产生的电磁干扰信号。

优选地，所述磁珠为贴片磁珠。

优选地，所述滤波模块还包括第一电阻；

所述第一电阻的第一端与所述第一滤波电容和第一差模电感之间的连接节点相连，所述磁珠的第二端与所述第二滤波电容和第一差模电感之间的连接节点相连。

优选地，所述整流模块包括桥式整流电路和第三滤波电容；

所述桥式整流电路的第一输入端与市电输入线路的火线相连；所述桥式整流电路的第二输入端与市电输入线路的零线相连，所述桥式整流电路的第一输出端和第二输出端与所述滤波模块2相连；

所述第三滤波电容的第一端与所述桥式整流电路和市电输入线路的火线的连接节点相连，所述第三滤波电容的第二端与所述桥式整流电路和市电输入线路的零线的连接节点相连。

优选地，所述整流模块1还包括第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻和第三电阻串联形成泄放电路，所述泄放电路与所述第三滤波电容并联设置。

优选地，所述开关电源电路还包括变压器模块和功率输出模块，

所述变压器模块的输入端与所述滤波模块的第一输出端相连，用于对第一直流电压信号进行降压处理，输出第二直流电压信号；

所述功率输出模块的输入端与所述变压器模块的输出端相连，所述功率输出模块的输出端用于连接外部终端，为外部终端供电。

优选地，所述变压器模块包括反激式变压器，所述反激式变压器包括原边绕组、副边绕组、控制管和电源充电控制单元；

所述原边绕组的第一端与整流滤波模块的输出端相连，所述原边绕组的第二端与所述控制管的第一端相连；

所述控制管的第二端与所述电源充电控制单元相连，所述控制管的第三端接地。

优选地，所述功率输出模块包括输出端滤波单元、功率输出控制单元和输出接口；

所述输出端滤波单元的输入端与所述副边绕组的输出端相连，所述输出端滤波单元的输出端与所述输出接口相连；

所述功率输出控制单元的第一端与所述输出端滤波单元的输出端相连，所述功率输出控制单元的第二端与所述输出接口通讯连接。

本实用新型还提供一种充电器，包括外壳和上述的开关电源电路，所述开关电源电路设置在所述外壳内。

本实用新型提供的开关电源电路，通过在第二差模电感两端并联电磁干扰抑制单元，能够滤除整流后得到的电压中的交流成分，防止对开关电源产生干扰，同时也抑制开关电源内部产生的高频噪声干扰电网，弱化其对电网的电磁污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中整流模块与滤波模块的一电路示意图；

图2是本实用新型一实施例中开关电源电路的示意图。

图中：1、整流模块；2、滤波模块；3、变压器模块；4、功率输出模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

本实用新型实施例提供一种开关电源电路，包括整流模块1和滤波模块2，整流模块1的输入端与市电输入线路相连，整流模块1的输出端与滤波模块2相连，滤波模块2包括第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一差模电感L1、第二差模电感L2和电磁干扰抑制单元；第一差模电感L1的第一端与整流模块1的第一输出端相连，第一差模电感L1的第二端与滤波模块2的第一输出端相连；第二差模电感L2的第一端与整流模块1的第二输出端相连，第二差模电感L2的第二端接地；第一滤波电容C1跨接在整流模块1的第一输出端与第二输出端之间；第二滤波电容C2跨接在滤波模块2的第一输出端与地之间；电磁干扰抑制单元，与第二差模电感L2并联设置，用于减少开关电源电路产生的电磁干扰信号。

作为一示例，该开关电源电路包括整流模块1和滤波模块2。整流模块1的输入端与市电输入线路相连，用于将交流电压转变为直流电压。整流模块1的输出端与滤波模块2相连，滤波模块2用于进一步滤除整流模块1输出的直流电压中的交流成分。滤波模块2包括第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一差模电感L1和第二差模电感L2，第一差模电感L1的第一端与整流模块1的第一输出端相连，第一差模电感L1的第二端与滤波模块2的第一输出端相连；第二差模电感L2的第一端与整流模块1的第二输出端相连，第二差模电感L2的第二端接地；第一滤波电容C1跨接在整流模块1的第一输出端与第二输出端之间，第二滤波电容C2跨接在滤波模块2的第一输出端与地之间。第一差模电感L1具有阻直流通交流的功能，从整流模块1输出的电压首先经过第一滤波电容C1和第二差模电感L2的滤波，将大部分的交流成分滤除，同时电压中的直流部分进入到第一差模电感L1和第二滤波电容C2中，第二滤波电容C2再进一步对电压中的直流部分进行滤波处理，最终从第一差模电感的第二端输出第一直流电压信号V1。该滤波模块2还包括电磁干扰抑制单元，电磁干扰抑制单元并联在第二差模电感L2两端，且第二差模电感L2的第二端接地，电磁干扰抑制单元能够与第一滤波电容C1配合进一步吸收高频噪声，减少电磁干扰。该滤波模块2通过采用第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一差模电感L1和第二差模电感L2，并附加电磁干扰抑制单元，能够滤除整流后得到的电压中的交流成分，防止对开关电源产生干扰，同时也抑制开关电源内部产生的高频噪声干扰电网，弱化其对电网的电磁污染。

在一实施例中，电磁干扰抑制单元包括磁珠BL1；磁珠BL1的第一端与第一滤波电容C1和第二差模电感L2之间的连接节点相连，磁珠BL1的第二端接地，用于减少开关电源电路产生的电磁干扰信号。

作为一示例，电磁干扰抑制单元包括一并联在第二差模电感L2两端的磁珠BL1。磁珠BL1该磁珠BL1的第一端与第一滤波电容C1和第二差模电感L2之间的连接节点相连，磁珠BL1的第二端接地。磁珠BL1本身能够在不同频段下呈现不同特性，能够在高频下呈现电容特性，在中频段呈现电阻特性，在低频下呈现电感特性，因此能够吸收高频噪声。第一滤波电容C1滤波过程中，高频噪声被第一滤波电容C1吸收后需通过第二差模电感L2导通到地，而第二差模电感L2对交流成分具有阻隔作用，通过在第二差模电感L2两端并联磁珠BL1，能够进一步滤除整流后得到的电压中的交流成分，将交流成分导通到地，防止对开关电源产生干扰，同时磁珠BL1也能够吸收开关电源内部产生的高频噪声，防止其干扰电网，弱化对电网的电磁污染，且磁珠BL1本身体积较小，有利于电路的整体布局，减小电路整体体积。

在一实施例中，磁珠BL1为贴片磁珠。

作为一示例，磁珠BL1选用贴片磁珠的形式，能够方便设置于PCB板的传输线结构中。

在一实施例中，滤波模块2还包括第一电阻R1；第一电阻R1的第一端与第一滤波电容C1和第一差模电感L1之间的连接节点相连，第一电阻R1的第二端与第二滤波电容C2和第一差模电感L1之间的连接节点相连。

作为一示例，滤波模块2还包括并联在第一差模电感L1两端的第一电阻R1；第一电阻R1的第一端与第一滤波电容C1和第一差模电感L1之间的连接节点相连，第一电阻R1的第二端与第二滤波电容C2和第一差模电感L1之间的连接节点相连，用于防止第一差模电感L1和第二滤波电容C2产生谐振，导致第二差模电感L2在某个频率下失效。

在一实施例中，整流模块1包括桥式整流电路和第三滤波电容C3；桥式整流电路的第一输入端与市电输入线路的火线L相连，桥式整流电路的第二输入端与市电输入线路的零线N相连，桥式整流电路的第一输出端和第二输出端与滤波模块2相连；第三滤波电容C3的第一端与桥式整流电路和市电输入线路的火线L的连接节点相连，第三滤波电容C3的第二端与桥式整流电路和市电输入线路的零线N的连接节点相连。

作为一示例，整流模块1包括桥式整流电路和第三滤波电容C3。第三滤波电容C3跨接在市电输入线路的火线L与零线N之间，第三滤波电容C3的第一端与桥式整流电路和市电输入线路的火线L的连接节点相连，第三滤波电容C3的第二端与桥式整流电路和市电输入线路的零线N的连接节点相连，用于抑制差模干扰。桥式整流电路的第一输入端与市电输入线路的火线L相连，桥式整流电路的第二输入端与市电输入线路的零线N相连，桥式整流电路的第一输出端和第二输出端与滤波模块2的输出端相连，用于对输入的交流电进行全桥整流。

在一实施例中，整流模块1还包括第二电阻R2和第三电阻R3；第二电阻R2和第三电阻R3串联形成泄放电路，泄放电路与第三滤波电容C3并联设置。

作为一示例，整流模块1还包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2与第三电阻R3串联后并联在第三滤波电容C3的两端，第二电阻R2的第一端与桥式整流电路和市电输入线路的火线L的连接节点相连，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3相连，第三电阻R3的第二端与市电输入线路的零线N相连。本示例中，第二电阻R2与第三电阻R3为泄放电阻，当电路断电后，第三滤波电容C3两端还残留有一定的电压，第二电阻R2与第三电阻R3用于泄放残留电压，保证电路安全。

在一实施例中，开关电源电路还包括变压器模块3和功率输出模块4，变压器模块3的输入端与滤波模块2的输出端相连，用于对滤波模块2输出的第一直流电压信号V1进行降压处理，输出第二直流电压信号V2；功率输出模块4的输入端与变压器模块3的输出端相连，功率输出模块4的输出端用于连接外部终端，为外部终端供电。

作为一示例，该开关电源电路还包括变压器模块3和功率输出模块4。变压器模块3的输入端与滤波模块2的第一输出端相连，用于对滤波模块2输出的第一直流电压信号V1进行降压处理，输出外部终端可用的第二直流电压信号V2。功率输出模块4的输入端与变压器模块3的输出端相连，功率输出模块4对第二直流电压信号V2进行进一步的滤波处理，并输出至外部终端，为外部终端供电。

在一实施例中，变压器模块3包括反激式变压器，反激式变压器包括原边绕组、副边绕组、控制管Q1和电源充电控制单元；原边绕组的第一端与滤波模块2的输出端相连，原边绕组的第二端与控制管Q1的第一端相连，控制管Q1的第二端与电源充电控制单元相连，控制管Q1的第三端接地。

作为一示例，变压器模块3包括反激式变压器，该反激式变压器包括原边绕组、副边绕组、控制管Q1和电源充电控制单元。该控制管Q1可以为MOS管，原边绕组的第一端与滤波模块2的输出端相连，原边绕组的第二端与MOS管的源极相连，MOS的栅极与电源充电控制单元相连，MOS管的漏极接地。电源充电控制单元向MOS管的栅极输出PWM波，控制该MOS管导通关断，变压器的原边绕组在MOS管导通时，将能量储存在绕组中，变压器的副边绕组在MOS管关断时获得能量。

在一实施例中，功率输出模块4包括输出端滤波单元、功率输出控制单元和输出接口。输出端滤波单元的输入端与副边绕组的输出端相连，输出端滤波单元的输出端与输出接口相连；功率输出控制单元的第一端与输出端滤波单元的输出端相连，功率输出控制单元的第二端与输出接口通讯连接。

作为一示例，功率输出模块4包括输出端滤波单元、功率输出控制单元和输出接口。输出端滤波单元的输入端与副边绕组的输出端相连，输出端滤波单元的输出端与输出接口相连，一方面用于当MOS管导通时，阻碍副边绕组产生反向的感应电流，另一方面用于对副边绕组的输出电压进行滤波处理；功率输出控制单元包括协议芯片，输出端滤波单元的输出端与该协议芯片的电源端相连，为协议芯片供电，协议芯片与输出接口通讯连接，当开关电源接通外部终端时，能够通过该输出接口与外部终端进行通讯，选择相应的供电模式，为外部终端供电。

本实用新型实施例还提供一种充电器，包括外壳和上述实施例中的开关电源电路，开关电源电路设置在外壳内。

作为一示例，该充电器包括外壳和上述示例中的开关电源电路。该外壳包括外壳体和设置在外壳体上的两个金属插脚，开关电源电路设置在外壳体内，金属插脚的一端与市电输入线路相连，金属插脚的另一端与外壳体内的开关电源电路的整流模块1的输入端相连。该整流模块1能够将交流电压转变为直流电压，与整流模块1输出端相连的滤波模块2，包括π形滤波模块2和电磁干扰抑制单元，能够滤除整流后得到的电压中的交流成分，防止对开关电源产生干扰，同时也抑制开关电源内部产生的高频噪声干扰电网，弱化其对电网的电磁污染。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；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实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电源电路，包括整流模块和滤波模块，所述整流模块的输入端与市电输入线路相连，所述整流模块的输出端与所述滤波模块相连，其特征在于，所述滤波模块包括第一滤波电容、第二滤波电容、第一差模电感、第二差模电感和电磁干扰抑制单元；

所述第一差模电感的第一端与所述整流模块的第一输出端相连，所述第一差模电感的第二端与所述滤波模块的第一输出端相连；

所述第二差模电感的第一端与所述整流模块的第二输出端相连，所述第二差模电感的第二端接地；

所述第一滤波电容跨接在所述整流模块的第一输出端与第二输出端之间；

所述第二滤波电容跨接在所述滤波模块的第一输出端与地之间；

所述电磁干扰抑制单元，与所述第二差模电感并联设置，用于减少开关电源电路产生的电磁干扰信号。

2.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述电磁干扰抑制单元包括磁珠；

所述磁珠的第一端与所述第一滤波电容和第二差模电感之间的连接节点相连，所述磁珠的第二端接地，用于减少开关电源电路产生的电磁干扰信号。

3.根据权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述磁珠为贴片磁珠。

4.根据权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述滤波模块还包括第一电阻；

所述第一电阻的第一端与所述第一滤波电容和第一差模电感之间的连接节点相连，所述磁珠的第二端与所述第二滤波电容和第一差模电感之间的连接节点相连。

5.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述整流模块包括桥式整流电路和第三滤波电容；

所述桥式整流电路的第一输入端与市电输入线路的火线相连；所述桥式整流电路的第二输入端与市电输入线路的零线相连，所述桥式整流电路的第一输出端和第二输出端与所述滤波模块相连；

所述第三滤波电容的第一端与所述桥式整流电路和市电输入线路的火线的连接节点相连，所述第三滤波电容的第二端与所述桥式整流电路和市电输入线路的零线的连接节点相连。

6.根据权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于，所述整流模块还包括第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻和第三电阻串联形成泄放电路，所述泄放电路与所述第三滤波电容并联设置。

7.根据权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路还包括变压器模块和功率输出模块，

所述变压器模块的输入端与所述滤波模块的第一输出端相连，用于对第一直流电压信号进行降压处理，输出第二直流电压信号；

所述功率输出模块的输入端与所述变压器模块的输出端相连，所述功率输出模块的输出端用于连接外部终端，为外部终端供电。

8.根据权利要求7所述的开关电源电路，其特征在于，所述变压器模块包括反激式变压器，所述反激式变压器包括原边绕组、副边绕组、控制管和电源充电控制单元；

所述原边绕组的第一端与整流滤波模块的输出端相连，所述原边绕组的第二端与所述控制管的第一端相连；

所述控制管的第二端与所述电源充电控制单元相连，所述控制管的第三端接地。

9.根据权利要求8所述的开关电源电路，其特征在于，所述功率输出模块包括输出端滤波单元、功率输出控制单元和输出接口；

所述输出端滤波单元的输入端与所述副边绕组的输出端相连，所述输出端滤波单元的输出端与所述输出接口相连；

所述功率输出控制单元的第一端与所述输出端滤波单元的输出端相连，所述功率输出控制单元的第二端与所述输出接口通讯连接。

10.一种充电器，其特征在于，包括外壳和权利要求1-9任一项所述的开关电源电路，所述开关电源电路设置在所述外壳内。