CN2472406Y

CN2472406Y - 一种恒压开关电源

Info

Publication number: CN2472406Y
Application number: CN 01201433
Authority: CN
Inventors: 毛灿豪; 朱振基
Original assignee: ELECTRONIC INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: ELECTRONIC INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2001-02-12
Publication date: 2002-01-16
Anticipated expiration: 2011-02-12

Abstract

一种恒压开关电源,其主要特征在于设置有浪涌电压吸收电路和自激振荡电路,浪涌电压吸收电路并联在变压器初级绕组T1A的两端,自激振荡电路由初级绕组T1B、初级、次级控制电路组成,初级控制电路包括开关晶体管Q2及其控制电路,开关晶体管Q2的输出串接初级绕组T1A,次级控制电路中光电偶合器U1A的光电信号输出为初级控制电路中光电偶合器U1B的信号输入。本实用新型是一种不需要专用脉宽集成控制器、开机及持续操作电流小、线路简单的恒压开关电源。

Description

一种恒压开关电源

本实用新型涉及一种开关电源，尤其是一种具有一个周期性地接转施加到变压器初级绕组电压的开关型电源。该开关电源容许很宽的电压输入范围，适应全球不同地区的电压要求，适合于一般的直流电源或充电电源，特别适用于无绳电话的充电电源，MD、CD及电子手账等的电源。

一般的开关电源都是采用专用的脉宽集成控制器，例如在电子工业出版社《新型开关电源实用技术》第62及63页所介绍的开关电源——应用脉宽集成控制器UC3842，它是应用电流控制(Carrent ModeControl)PWM的集成电路。其存在的不足在于：1、需要专用脉宽集成控制器，制作成本高；2、需要比较大的开机及持续操作电流；3、外围器件要求较多，不利于微形化。

本实用新型的目的意在克服上述现有技术的不足，提出一种不需要专用脉宽集成控制器、开机及持续操作电流小、线路简单的开关电源。

实现上述目的的技术方案：一种恒压开关电源，包括输入整流及滤波电路、变压器、次级整流及滤波电路，其特征在于：设置有浪涌电压吸收电路和自激振荡电路，浪涌电压吸收电路并接在变压器初级绕组T1A的两端，自激振荡电路由变压器初级绕组T1B、初级控制电路和次级控制电路组成，初级控制电路包括开关晶体管Q2及其由R2、C4、D6、U1R、R5-R10、C5和Q1构成的用于控制开关晶体管Q2的控制电路，次级控制电路由光电偶合器U1A、电阻R11和稳压电路连接构成，开关晶体管Q2的输出串接初级绕组T1A，初级绕组T1B经电容C4、电阻R2接输入整流及滤波电路的输出，次级控制电路中光电偶合器U1A的光电信号输出为初级控制电路中光电偶合器U1B的导通信号输入。

次级控制电路设置有一个由三极管Q3、电阻R13、电容C10及限流电阻R12构成的限流控制电路。

次级控制电路的电压输出端接LC低通滤波器。

稳压电路由R14、R15、C8、R16、R18及U2构成。

稳压电路用稳压管代替。

开关晶体管是场效应管。

LC低通滤波器的输出接过压保护稳压管。

浪涌电压吸收电路由R3、C3并联后串接R4、D5构成。

浪涌电压吸收电路由C3、R4串接组成。

将R3、C3和R4换成一个稳压管，稳压管的阴极与二极管D5的阴极相接，稳压管的阳极接输入整流及滤波电路的正极输出。

按照上述方案制作的开关电源，按回扫变换器原理工作，当开关晶体管被接通，电流流过变压器并将它磁化，当开关晶体管被关断，磁化能量将由变压器偶合到次级，次级的控制电路控制输出为恒压电源或恒流电源。其明显的技术效果在于：1、不需要专用脉宽集成控制器，以最少的零件造成电流控制PWM的效果。2、由于同样是应用电流控制的方式所以它也可提供输出短路保护功能。3、由于它没有复杂的线路，静态维持工作电流很小，只需要很小的开机及持续操作电流，因而，可选用功耗比较少的小型元件。4、该开关电源用了很少数量的有源及无源器件，因此非常节省费用，同时，由于器件数量很少，所以很容易制作成小型可携带的开关电源。特别适用于无绳电话的充电电源，和MD、CD及电子手账等的电源。5、整个电路的设计可容许很宽的电压输入范围，以适应全球不同地区的电压要求，同时又可将它设计成恒流及恒压电源，所以非常适合于一般的直流电源或充电电源。综上所述，本实用新型是一种有短路保护、小型和廉价的开关电源。

下面结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明：

图一是本实用新型的电路图。

实施例：参照图1，一种恒压开关电源，它含有一个由R1、D1～D4、C1、L1、及C2构成的输入整流及滤波电路，一个由R3、C3、R4、D5构成的浪涌电压吸收电路，由初级绕组T1A、初级绕组T1B和次级绕组T1C组成的变压器T，一个由R2、C4、D6、U1B、R5～R10、C5和Q1构成的用于控制开关晶体管Q2的初级控制电路，开关晶体管Q2用MOS场效应晶体管，U1B为光电偶合器，一个由D7、C6及C7构成的次级整流滤波电路，一个由光电偶合器U1A、电阻R11和稳压电路连接构成的次级控制电路，稳压电路由R14、R15、C8、R16、R18及U2连接而成，在次级控制电路中设置有限流控制电路，限流控制电路由三极管Q3、电阻R13、电容C10及限流电阻R12连接而成，次级控制电路的输出设置滤波电路，滤波电路由L2、C9构成一个低通LC滤波器，其谐振频率远低于开关频率，可把输出电流的纹波降至很低，根据需要增设稳压管Z1作为输出过压保护，以防止过高的输出电压。

开关晶体管Q2在工作期间含有一个接通阶段和一个关断阶段，本开关电源由供电绕组T1B、初级控制电路和次级控制电路构成自激振荡电路，实现恒压或恒流输出。

恒流输出：当开关电源工作时，输出电流流经电源检测电阻R12，当电流上升使R12上的电压升至Q3的导通电压(大约0.65V)，Q3导通透过光偶U1A，U1B初级控制电路，使开关晶体管Q2的脉宽减少，使输出的电压减小，从而使输出电流维持在一个恒定值。

自激振荡：开关晶体管Q2在接通其间经由一个高阻电阻器R2、一个初级绕组T1B、一个电容器C4，低阻电阻器R7、R8续步接通。首先是电容器C4经R2充电，当C4上的电压上升至Q2导通电压，Q2即开始导通。随著初级绕组T1B的正反馈作用，开关晶体管Q3进入深层导通，变压器初级绕组T1A的电流开始上升，这电流同时流经Q2及R9。当R9上的电压上升至令Q1导通，Q2栅极上的电压减少而令开关晶体管Q2截止，初级绕组T1B产生一个负电压使Q2加速截止。储存在变压器的能量亦开始透过次级绕组T1C、D7、C6向C7释放，直致变压器所有能量释放完毕，开关管Q2又再重新导通，这样就完成一个振荡周期。

恒压输出：次级控制电路透过R16、R18组成的分压器对输出电压进行检测，若电压过高，U2的阴极电压会下降，光电偶合器U1A及U1B的电流会因而上升，Q1会提早导通而引致Q2的脉宽下降。透过这个负反馈回路，输出电压会固定在预先设计的位置。

恒压电源的工作过程：当该开关电源接到市电上去，电容器C1及C2立即被充至电源电压的峰值，C4透过R2及初级绕组T1B充电，当C4上的电压上升至Q2的导通电压，Q2即开始导通。随着初级绕组T1B的正反馈电压，开关晶体管Q2进入深层导通。变压器初级绕组T1A的电流开始上升，这电流同时流经Q2及R9。当R9上的电压上升令Q1导通，Q2栅极上的电压减少而令开关晶体管的电流减少。而初级绕组T1B随即产生一个负电压使Q2加速截止。这时储在变压器的能量亦开始透过次级绕T1C释放。电流透过二极管D7储存到C7，当输出电压高于由R16及R18所设定的值时，U1A及U1B的电流会增加，在Q1基极的电压偏置因而增加，因此开关管的导通时间也随之而减少，最终输出电压会自动调节在由R16及R18所预先设定的数值上。当负载电流很小，电压会维持在这个预设值，若负载电流不断增加，R12的电压会跟随上升，当电压升到设置定值时，Q3随即导通，光电偶合器U1A、U1B的电流增加，开关管Q2的导通时间也随之而减少，储存在变压器的能量亦减少，输出电压因而降低。输出电压降低後，输出电流亦因此而减少，最终电流会维持在一个预设值附近。这时本开关电源工作在恒流状态，提供恒定电流输出。

开关电源按负载的函数改变开关晶体管的转换频率。它的工作频率大约由50K至200KHZ，在最轻负载最高输入电压时工作频率最高，相反地在最大负载及最低输入电压时频率为最低。

若电压控制精度要求不高，次级控制电路中的稳压电路(R14、R15、C8、R16、R18及U2)可由单一稳压管代替，稳压管的阴极接在Q3的集极，稳压管的阳极接在输出的地端，即电容C9的负极。另外，D6、U1B、R5只要维持串联可以随意交换位置。

本实施例恒压开关电源设置浪涌吸收电路，目的是吸收开关晶体管的浪涌电压，从而减少开关电源的噪声，这个电路可以改变成单由R4及C3组成(D5短路、R3开路)又或将R4，R3，C3，换成一个稳压管，稳压管的阴极与二极管D5的阴极相接’稳压管的阳极接在电容器C2的正极，这三种浪涌吸收电路也适用在这发明中。

本实施例开关电源也可以造成二个或以上的输出，只要在变压器加多一个或多个绕组，一个或多个整流及滤波电路就可造成多组输出的开关电源。

Claims

1、一种恒压开关电源，包括输入整流及滤波电路、变压器、次级整流及滤波电路，其特征在于：设置有浪涌电压吸收电路和自激振荡电路，浪涌电压吸收电路并联在变压器初级绕组T1A的两端，自激振荡电路由变压器初级绕组T1B、初级控制电路和次级控制电路组成，初级控制电路包括开关晶体管Q2及其由R2、C4、D6、U1B、R5～R10、C5和Q1构成的用于控制开关晶体管Q2的控制电路，次级控制电路由光电偶合器U1A、电阻R11和稳压电路连接构成，开关晶体管Q2的输出串接初级绕组T1A，初级绕组T1B经电容C4、电阻R2接输入整流及滤波电路的输出，次级控制电路中光电偶合器U1A的光电信号输出为初级控制电路中光电偶合器U1B的导通信号输入。

2、根据权利要求1所述一种恒压开关电源，其特征在于：次级控制电路设置有一个由三极管Q3、电阻R13、电容C10及限流电阻R12构成的限流控制电路。

3、根据权利要求1所述一种恒压开关电源，其特征在于：次级控制电路的电压输出端接LC低通滤波器。

4、根据权利要求1所述一种恒压开关电源，其特征在于：稳压电路是由R14、R15、C8、R16、R18及U2构成的稳压电路。

5、根据权利要求1所述一种恒压开关电源，其特征在于：稳压电路用稳压管代替。

6、根据权利要求1所述一种恒压开关电源，其特征在于：开关晶体管是场效应管。

7、根据权利要求1所述一种恒压开关电源，其特征在于：LC低通滤波器的输出接过压保护稳压管。

8、根据权利要求1所述一种恒压开关电源，其特征在于：浪涌电压吸收电路由R3、C3并联后串接R4、D5构成。

9、根据权利要求1所述一种恒压开关电源，其特征在于：浪涌电压吸收电路由C3、R4串接组成。

10、根据权利要求8所述一种恒压开关电源，其特征在于：将R3、C3和R4换成一个稳压管，稳压管的阴极与二极管D5的阴极相接，稳压管的阳极接输入整流及滤波电路的正极输出。