CN2796238Y - 采用平面变压器的开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用平面变压器的开关电源，它主要包括整流电路、IC集成控制电路、变压器、整流滤波电路，平压器为平面变压器，该整流电路和整流滤波电路分别连接于平面变压器的两端，平面变压器通过一个同步延时电路与IC集成控制电路相连，该IC集成控制电路连接有电压反馈电路和电流检测电路，且该IC集成控制电路采用IRIS40XX集成芯片。本实用新型的采用平面变压器的开关电源具有结构简单、体积小、可靠性高、效率高、能量密度高等优点，从发展趋势来看，它将最终取代传统的开关电源。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及到开关电源领域，特指一种采用平面变压器的开关电源。
背景技术
在现代社会，人们越来越多的在工作，生活等各领域使用电器设备，而各种电器设备中最重要的的部件是变换器(通俗称为电源)，它将外部的功率提供给电器设备，并将外部的电压变换成各种不同需要的电压，提供给内部各部件使之能正常工作，它的重要意义好比人的心脏，一旦电器设备的变换器出问题，则整台设备不能运行。因此长期以来人们就不断追求高可靠性，体积小，变换效率高的变换器。在电器设备中使用最早的是线性变换器，它采用的是又大又笨的工频变压器，是用漆包线绕制在胶木骨架上，骨架中插入涂有绝缘漆的矽钢片，它工作在频率为50HZ的电路里，初级圈数为几百圈，由于有很大的铜损和铁损，工作时发热严重，工作效率很低，而它的重量是电器设备中最重的。随着技术的进步。开关电源取代了线性电源，在开关电源中，开关频率一般为70-80KHZ，比线性电源高的多，传统的工频变压器被体积小的电子变压器取代，这种开关电源无论在体积，重量，可靠性，转换效率上都比线性电源要优越得多，并且可以做成模块化。然而，开关电源中变压器仍然没有脱离传统变压器的结构，虽然体积有所减小，但仍然是骨架铁心线绕式结构。近年来，随着开关电源的普及应用，广大用户对电源提出了更高的要求，如高可靠，体积小，效率高，而且对模块的整体高度往往也有限制，因而高频低造型磁性元件的研究日益受到重视，如平面变压器。平面变压器的绕组采用印制电路板来制造，绕组也不再采用传统的实心圆导线或绞合线来绕制，而是用柔性合钢性印制电路板，导体呈平板状，这种独特的结构不但可以省去线圈骨架，而且有利于散热和减小漏感。另外因为电流沿导体的宽度分布，从而可以减小集肤效应所引起的损耗。由于这种变压器的结构使它彻底改变了传统变压器的制造工艺，并具有明显的优点，因此越来越得到人们的重视，随着多层印制板和厚铜技术的发展，解决了再制造中存在的技术问题，它开始取得广泛的应用。由于它的绕组呈平板状，因此被人们称为平面变压器(Planar Transformer)。随着平面变压器制造的工业化进程，它已经是近几年面世的一种全新产品，成为国际上近几年发展的一项新技术，由于它没有圆导线，应用多层PCB技术，用PCB板取代目前普遍采用的绝缘铜导线绕制的铁心骨架的传统变压器，它不需要绕制，完全代之以多层印制电路板，因而其厚度远低于常规变压器，其体积只有传统变压器的五分之一左右，它甚至可以与开关电源模块中的导线一样直接制作在印刷电路板上。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种具有结构简单、体积小、可靠性高、效率高、能量密度高等优点的采用平面变压器的开关电源。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为：一种采用平面变压器的开关电源，它主要包括整流电路、IC集成控制电路、变压器、整流滤波电路，其特征在于：所述平压器为平面变压器，该整流电路和整流滤波电路分别连接于平面变压器的两端，平面变压器通过一同步延时电路与IC集成控制电路相连，该IC集成控制电路连接有电压反馈电路和电流检测电路，且该IC集成控制电路采用IRIS40XX集成芯片。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
1、本实用新型的开关电源采用平面变压器以替代现有技术中的普通变压器，而平面变压器具有结构简单，可靠性高，体积小，重量轻的特点。平面变压器不需要用铜线绕制，采用厚铜PCB板制作，用多层板成为压实的结构，因而它不会象传统变压器那样受潮湿，霉变的影响，平面变压器的体积只有传统变压器的1/5，重量只有40％，因此具有较高的能量密度是平面变压器的一个突出的优点。因此可知本实用新型采用平面变压器做AC-DC变换器，其工作频率高，使变压器的体积可以大大的减小，同时其具有较高的可靠性；
2、本实用新型的开关电源采用IRIS40XX控制IC，使其控制精度高，据测试其电压稳定度可达0.1％，负载稳定度可达1％以下，大大好于国家标准对变换器的要求。变换器由于采用较先进的控制芯片，其控制IC电路与MOSFET集成在一个封装内，因而其电路简单。
附图说明
图1是本实用新型的结构框架示意图；
图2是本实用新型具体实施例的电路原理示意图；
图3是本实用新型中电压反馈电路的示意图；
图4是输出电压变化时对开通时间的影响示意图。
图例说明
1、整流电路 2、平面变压器
3、整流滤波电路 4、IC集成控制电路
5、同步延时电路 6、电压反馈电路
7、电流检测电路
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种采用平面变压器的开关电源，它主要包括整流电路1、IC集成控制电路4、变压器、整流滤波电路3，其中平压器采用平面变压器2，该整流电路1和整流滤波3电路分别连接于平面变压器2的两端，平面变压器2通过一同步延时电路5与IC集成控制电路4相连，该IC集成控制电路4连接有电压反馈电路6和电流检测电路7；且该IC集成控制电路4采用IRIS40XX集成芯片，该芯片具有以下特点：1)采用高度集成化的功率IC，控制IC与MOSFET集成在同一封装内；2)电路简单，外围器件少，引出脚仅5条腿；3)具有零电压开关(ZVS)和脉冲比率控制(PRC)两种工作模式，有较小的开关功率损耗；4)采用准谐振工作方式；5)具有完善的过流；过压；过热保护功能。而普通的PWM控制芯片则由于控制IC(PWM)与MOSFET不是在一个封装内，因而变换器电路比较复杂，且引出脚有8条腿或16条腿，外围电路复杂，器件多，从而导致调试比较困难。
使用本实用新型的开关电源时，输入交流电经输入整流电路1把交流电变为直流电，然后通过经IC集成控制电路4和平面变压器2把电压变为用户实际需要的电压。最后整流滤波电路3将高频变压器次级方波电压整流成单向脉冲直流，并将其平滑成设计要求的低纹波直流电压输出。如图3和图4所示，电压反馈电路6由精密稳压管TL431和光耦以及R5、R2组成，它的功能是由于外部原因当输出电压变化时将此变化量通过TL431和光耦反馈至控制芯片的第五脚，从而改变MOSFET的开通时间，使输出电压朝相反的方向变化，这样可克服外电路对输出电压的影响，以保持输出电压的稳定，它与IRIS40XX内部电路配合.例如当外部电压升高时，该电压的变化通过R9、R10的分压，与TL431的基准电压比较引起流过光耦的LED电流加大，此电流在R5、R4的电压降加大，通过OCP/FB引起内部比较器COM1翻转的电压提高，从而减少到达门限电压的时间，使输出电压降低。
由图3和图4可知采用IRIS40XX的变换器的电压反馈控制原理，其控制的过程可表示如下：
当输出电压因外部原因上升时→TL431中三极管的电流加大→I加大→VR4加大→开通时间缩短→输出电压降低
电流检测电路7的原理与电压反馈电路6基本相同，当通过MOSFET的电流加大时，从S脚流过R5的电流加大，使R5上的电压降加大，当此电压降大到一定程度时，即会引起内部COMP1翻转，从而时MOSFET关断，达到过流保护的目的。
如图2所示，本实用新型具体实施例的电路原理图，整流电路由DF10整流桥和电容C4组成，通过导线与平面变压器的1脚相连，过压吸收电路由C14组成，通过导线与平面变压器的第1、2脚相连，同步延时电路由电容C5D2D3组成，接于IRIS40XX第五脚和地之间；电流检测由电阻R5、R2组成，接于芯片的第五脚和地之间；电压反馈电路由TL431和光耦NEC2501以及电阻R9、R10组成；整流滤波电路由D4、D5，电容C8、C9、C10、C12组成；R1、CF组成启动电路；C1、C2、C3组成电磁兼容电路。
综上所述，本实用新型采用平面变压器的开关电源与用传统变压器制造的开关电源相比有以下特点：1、开关频率高，可以从50KHZ-2MHZ；2、能量密度高达每百瓦仅5克；3、极低的漏感，只有初级电感的0.2％；4、变换效率可高达97-99％；5、工作温度范围为-40-+130℃；6、传输功率可达25000瓦。所以采用平面变压器的开关电源，在性能上要比一般开关电源的性能要高得多，具有高可靠性、体积小、效率高、能量密度高的优势，还可以节省大量的有色金属。同时由于平面变压器2采用的是多层印制板技术，因此它可以由手工绕制改为机器生产，因此彻底改变了传统变压器的制造工艺，使变压器的生产效率有了极大的提高，并且大大提高了产品性能的一致性，由于它比传统变压器具有无法比拟的优点，从发展趋势来看，它将最终取代传统变压器应用于开关电源。
Claims (1)
1、一种采用平面变压器的开关电源，它主要包括整流电路(1)、IC集成控制电路(4)、变压器、整流滤波电路(3)，其特征在于：所述平压器为平面变压器(2)，该整流电路(1)和整流滤波电路(3)分别连接于平面变压器(2)的两端，平面变压器(2)通过一同步延时电路(5)与IC集成控制电路(4)相连，该IC集成控制电路(4)连接有电压反馈电路(6)和电流检测电路(7)，且该IC集成控制电路(4)采用IRIS40XX集成芯片。
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| CN 200520050422 CN2796238Y (zh) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | 采用平面变压器的开关电源 |
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| CN 200520050422 CN2796238Y (zh) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | 采用平面变压器的开关电源 |
Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101814837A (zh) * | 2010-04-23 | 2010-08-25 | 威海金丰电子有限公司 | 超薄磁芯pcb板式开关电源 |
| WO2020015685A1 (zh) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | 上海棱式工业科技有限公司 | 一种开关电源及充电器 |
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2005
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