CN2514546Y

CN2514546Y - 一种回扫式开关电源

Info

Publication number: CN2514546Y
Application number: CN 01259655
Authority: CN
Inventors: 毛灿豪; 朱振基
Original assignee: ELECTRONIC INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: ELECTRONIC INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2011-09-11

Abstract

本实用新型涉及一种回扫式开关电源,包括输入整流滤波电路、自激振荡电路、浪涌电压吸收电路、变压器、次级整流滤波电路、次级稳压电路和反馈控制电路,浪涌电压吸收电路并联在变压器初级绕组T1－A的两端,反馈控制电路主要通过一对光电偶合器U1－A、U1－B将反馈控制信号输入自激振荡电路用于控制开关晶体管的通断,实现恒流或恒压控制,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

一种回扫式开关电源

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源，尤其是一种回扫式开关电源，即一种具有一个周期性地接转施加到变压器初级电压的开关型电源。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，以及MD、CD和电子手账等的电源。

背景技术

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《新型在关电源实用技术》第62、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(Current 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，不利于微型化。

发明内容

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：一种回扫式开关电源，包括输入整流滤波电路、自激振荡电路、浪涌电压吸收电路、变压器、次级整流滤波电路、次级稳压电路和反馈控制电路，浪涌电压吸收电路并接在变压器初级绕组T1-A的两端，自激振荡电路由R2、C4、R7～R10、变压器初级绕组T1-B、开关晶体管Q2、Q1和D8连接组成，开关晶体管Q2的输出串接初级绕组T1-A，初级绕组T1-B经电阻R7、电容C4、电阻R2接输入整流滤波电路的输出，反馈控制电路由光电偶合器U1-A、U1-B、电阻R11、电容C12、二极管D6、D7、电阻R5和电容C5组成，充电电容C12的一端接地，另一端并接D6、D7和光电偶合器U1-B，D6的另一端并接电阻R7和电容C4，D7和光电偶合器U1-B的另一端并接晶体管Q1的射极，晶体管Q1的射极并联电阻R5和电容C5后接地，次级整流滤波电路的输出经光电偶器U1-A、电阻R11接次级稳压电路。

所述次级稳压电路设置由三极管Q3、电阻R13、电容C10及限流电阻R12构成的限流控制电路，三极管Q3的集极、基极接电阻R13后分别并接在稳压管U2的两端，电容C10与限流电阻R12并联后接在Q3的射极与基极接电阻R13后的两端，Q3的射极与C7并联后经C11接地。

所述电容C10并接在Q3的射极与基极之间。

所述次级稳压电路的电压输出接LC低通滤波器。

所述次级稳压电路由R14、R15、C8、R16、R18及U2构成。

所述次级稳压电路是稳压管。

所述开关晶体管是场效应管。

所述LC低通滤波器的输出接过压保护稳压管。

所述浪涌电压吸收电路由R3、C3并联后串接R4、D5构成。

所述浪涌电压吸收电路由C3、R4串接组成。

所述浪涌电压吸收电路由稳压管和二极管串接而成，稳压管的阴极与二极管的阴极相接，稳压管的阳极接输入整流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值压电源或恒流电源。其明显的技术效果在于：1、不需要专用脉宽集成控制器，以最少的元器件实现电流控制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少，只需要很少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及电子手帐等的电源。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。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细的说明：

参照图1，一种回扫式开关电源，包括输入整流滤波电路、自激振荡电路、浪涌电压吸收电路、变压器、次级整流滤波电路、次级稳压电路和反馈控制电路。由R1、D1～D4、C1、L1及C2构成的输入整流滤波电路。由R3、C3、R4、D5构成的浪涌电压吸收电路，浪涌电压吸收电路并接在变压器初级绕组T1-A的两端。由初级绕组T1-A、初级绕组T1-B和次级绕组T1-C组成变压器T。自激振荡电路由R2、C4、R7～R10、变压器初级绕组T1-B、开关晶体管Q2、Q1和D8连接组成，开关晶体管Q2的输出串接初级绕组T1-A，初级绕组T1-B经电阻R7、电容C4、电阻R2接输入整流滤波电路的输出。反馈控制电路由光电偶合器U1-A、U1-B、电阻R11、电容C12、二极管D6、D7、电阻R5和电容C5组成，充电电容C12的一端接地，另一端并接D6、D7和光电偶合器U1-B，D6的另一端并接R7、C4，晶体管Q1的射极并接D7和光电偶合器U1-B的另一端，晶体管Q1的射极并联电阻R5和电容C5后接地，开关晶体管Q2是MOS场效应晶体管。由反馈控制电路中的光电偶合器U1-B、电容C12、二极管D6、D7、电阻R5和电容C5与自激振荡电路组成控制开关晶体管Q2的初级控制电路。由D9、C6及C7构成次级整流滤波电路，次级整流滤波电路的输出经光电偶合器U1-A、电阻R11接次级稳压电路。次级稳压电路由R14、R15、C8、R16、R18及U2连接而成，由反馈控制电路中的光电偶合器U1-A、电阻R11和稳压电路连接构成次级控制电路。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，三极管Q3的集极、基极接电阻R13后分别并接在稳压管U2的两端，电容C10与限流电阻R12并联后接在Q3的射极与基极接电阻R13后的两端，Q3的射极与C7并联后经C11接地。此外，电容C10也可并接在Q3的射极与基极之间。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，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T1-B、初级控制电路和次级控制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，通过反馈控制电路，透过一对光电偶合器U1-A和U1-B，向初级控制电路发出控制信号，Q1逐步导通，使开关晶体管Q2的脉宽减少，次级绕组T1-C输出电压减小，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在接通期间，经由一个高阻电阻器R2、一个初级绕组T1-B、一个电容器C4，低阻电阻器R7续步接通。首先，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。随着初级绕组T1-B的正反馈作用，开关晶体管Q2进入深层导通，变压器初级绕组T1-A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T1-B产生一个负电压使Q2加速截止。同时，储存在变压器T中的能量亦开始透过次级绕组T1-C、D9、C6向C7释放，直至变压器所有能量释放完毕，开关晶体管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U1-A及U1-B的电流上升，Q1提早导通而引致Q2的脉宽下降。透过这个反馈控制电路，输出电压会固定在预先设计的位置。

回扫式开关电源的工作过程：当该开关电源接到市电上去，电容器C1及C2立即被充电至电源电压的峰值，电源电压经串联的R2、C4、R7对初级绕组T1-B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T1-B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T1-A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Q2的输出电流减少，而初级绕组T1-B随即产生一个负电压使Q2加速截止。这时，储存在变压器T中的能量亦开始透过次级绕组T1-C释放，电流透过二极管D9储存到C7，当输出电压高于由R16及R18所设定的分压值时，U2阴极电压下降，U1-A及U1-B的电流会增加。由于C12经初极绕组T1-B、D6、R7每周期都充电成负电压，所以U1-B导通，而U1-B导通会降低Q1的射极电压，令Q1提早导通。因此，开关晶体管Q2的导通时间也随之减少，最终，输出电压会自动调节在由R16及R18所组成的分压器预先设定的数值上。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R12上的电压升到设定值时，Q3随即导通，光电偶合器U1-A、U1-B的电流增加，Q1提早导通，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，次级绕组T1-C的输出电压因而降低。输出电压降低后，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Q2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。

本实施例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)，又可将R4、R3、C3的成一个稳压管，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本实用新型中。

本实施例开关电源也可以制作成二个或以上的输出，只要在变压器加一个或多个绕组，一个或多个整流滤波电路就可实现多组输出的开关电源。当然也应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种回扫式开关电源，包括输入整流滤波电路、变压器、次级整流滤波电路和次级稳压电路，其特征在于还设置有浪涌电压吸收电路、自激振荡电路和反馈控制电路，浪涌电压吸收电路并接在变压器初级绕组T1-A的两端，自激振荡电路由R2、C4、R7～R10、变压器初级绕组T1-B、开关晶体管Q2、Q1和二极管D8连接组成，开关晶体管Q2的输出串接初级绕组T1-A，初级绕组T1-B经电阻R7、电容C4、电阻R2接输入整流滤波电路的输出，反馈控制电路由光电偶合器U1-A、U1-B、电阻R11、电容C12、二极管D6、D7、电阻R5和电容C5组成，电容C12的一端接地，另一端并接D6、D7和光电偶合器U1-B，D6的另一端并接R7和C4，二极管D7和光电偶合器U1-B的另一端并接晶体管Q1的射极，晶体管Q1的射极并联电阻R5和电容C5后接地，次级整流滤波电路的输出经光电偶合器U1-A、电阻R11接次级稳压电路。

2.根据权利要求1所述一种回扫式开关电源，其特征在于所述次级稳压电路设置由三极管Q3、电阻R13、电容C10及限流电阻R12构成的限流控制电路，三极管Q3的集极、基极接电阻R13后分别并接在稳压管U2的两端，电容C10与限流电阻R12并联后接在Q3的射极与基极接电阻R13后的两端，Q3的射极与C7并联后经C11接地。

3.根据权利要求2所述一种回扫式开关电源，其特征在于所述电容C10并接在Q3的射极与基极之间。

4.根据权利要求1所述一种回扫式开关电源，其特征在于所述次级稳压电路的电压输出端接LC低通滤波器。

5.根据权利要求1所述一种回扫式开关电源，其特征在于所述次级稳压电路由R14、R15、C8、R16、R18及U2组成。

6.根据权利要求1所述一种回扫式开关电源，其特征在于所述次级稳压电路是稳压管。

7.根据权利要求1所述一种回扫式开关电源，其特征在于所述开关晶体管是场效应管。

8.根据权利要求4所述一种回扫式开关电源，其特征在于所述LC低通滤波器的输出接过压保护稳压管。

9.根据权利要求1所述一种回扫式开关电源，其特征在于所述浪涌电压吸收电路由R3、C3并联后串接R4、D5构成。

10.根据权利要求1所述一种回扫式开关电源，其特征在于所述浪涌电压吸收电路由C3、R4串接组成。

11.根据权利要求1所述一种回扫式开关电源，其特征在于所述浪涌电压吸收电路由稳压管和二极管串接而成，稳压管的阴极与二极管的阴极相接，稳压管的阳极接输入整流滤波电路的正极输出。