CN2938557Y - 可按负载电阻调整输出电压的开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型可按负载电阻调整输出电压的开关电源，涉及脉宽调制的开关电源。解决负载电阻在运行过程中变化大，而要求开关电源输出呈线性变化的问题。它的变压器初级和脉宽调制开关串接在输入整流滤波电路的两个输出端之间；变压器次级对应连接输出整流滤波电路的输入端，输出整流滤波电路的输出端对应连接负载；采样电路的一个输入端从输出整流滤波电路的直流输出端提取反映负载电阻变化的信号，另一个输入端从变压器次级连接的副整流滤波电路提取反映前级当前工作状态的信号，产生反馈控制信号交由光电耦合器传递给脉宽调制开关，相应调整送到负载的直流电压在新的平衡点趋向稳定，从而实现按负载电阻调整输出电压的目的。

Description

可按负载电阻调整输出电压的开关电源

技术领域

本实用新型涉及一种直流输出的开关电源，特别是涉及一种脉宽调制、直流输出的开关电源。

背景技术

现有直流输出的开关电源，通常为直流稳压输出的开关电源，多采用图6所示的脉宽调制稳压电路结构。输入整流滤波电路1″将交流市电变换为高压直流加到变压器2″初级的一端，变压器2″初级的另一端经过一个脉宽调制开关3″接高压直流地线。脉宽调制开关3″控制变压器2″初级通电或断电；变压器2″次级的感应输出经输出整流滤波电路4″变换为低压直流送到负载5″。采样电路6″的输入端接在输出整流滤波电路4″的输出端，采样电路6″的输出接光电藕合器7″的输入端，光电藕合器7″的输出端连接脉宽调制开关3″的负反馈输入端。光电藕合器7″隔离变压器2″初级一侧的高压直流地线与变压器2″次级一侧的低压直流地线。在负载5″电阻降低，输出整流滤波电路4″的输出端的输出电流增大、电压降低时：采样电路6″的输出减小，光电藕合器7″的输出降低；脉宽调制开关3″使变压器2″初级高压直流通电的占空比增加即有效脉宽变宽；变压器2″次级的感应输出经输出整流滤波电路4″变换的直流电压增加，弥补了原来送到负载5″的直流电压降低的成份，使送到负载5″的直流电压保持稳定。在负载5″电阻增加，输出整流滤波电路4″的输出端的输出电流降低、电压增大时：采样电路6″的输出增大，光电藕合器7″的输出增大；脉宽调制开关3″使变压器2″初级高压直流通电的占空比降低即有效脉宽变窄；变压器2″次级的感应输出经输出整流滤波电路4″变换的直流电压减小，弥补了原来送到负载5″的直流电压增大的成份，使送到负载5″的直流电压保持稳定。也就是说，在该开关电源允许的功率范围内，无论负载5″电阻如何变化，送到负载5″的直流电压趋向稳定，如图7所示。但是，在某些应用设备中负载电阻在运行过程中变化很大，例如电池的充电装置，要求开关电源随着负载电阻的减小即输出电流增大而送到负载的直流电压减小，呈线性变化。显然，现有技术的直流输出的开关电源无法实现这些应用设备的上述要求。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种可按负载电阻调整输出电压的开关电源。

本实用新型的技术方案请参看图1：可调整负载特性的开关电源，将交流市电变换为高压直流的输入整流滤波电路1的高压直流输出端103连接变压器2初级21的一端211，变压器2初级21的另一端212经过一个脉宽调制开关3接输入整流滤波电路1的高压直流地线104；变压器2次级22的两个感应输出端221、222对应连接输出整流滤波电路4的两个交流输入端401、402，输出整流滤波电路4的低压直流输出端403和低压直流地线404对应连接负载5的两个输入端501、502；采样电路6的输入端601接在输出整流滤波电路4的低压直流输出端403，采样电路3的两个输出端403、404对应连接光电藕合器7的两个输入端701、702，光电藕合器7的两个输出端703、704对应连接脉宽调制开关3的两个负反馈输入端303、304。变压器2次级22的两个感应输出端221、222还对应连接副整流滤波电路8的两个交流输入端801、802，副整流滤波电路8的低压直流输出端803连接采样电路6的另一个输入端602；副整流滤波电路8的低压直流地线804连接输出整流滤波电路4的低压直流地线404。

输入整流滤波电路1将交流市电变换为高压直流加到变压器2初级21的一端211，变压器2初级21的另一端212经过脉宽调制开关3接高压直流地线104。脉宽调制开关3控制变压器2初级21通电或断电；变压器2次级22的感应输出经输出整流滤波电路4变换为低压直流送到负载5。采样电路6的一个输入端601从输出整流滤波电路4输出端403的直流电压信号检测负载5电阻的变化，变压器2次级22的感应输出经副整流滤波电路8变换为检测前级当前工作状态的直流电压信号送到采样电路6的另一个输入端602。采样电路6的输出通过接光电藕合器7送到脉宽调制开关3的负反馈输入端303、304。光电藕合器7隔离变压器2初级21一侧的高压直流地线104与变压器2次级22一侧的低压直流地线404。在负载5电阻降低，输出整流滤波电路4的输出端403的输出电流增大、电压降低时：采样电路6结合前级当前工作状态的直流电压信号减小输出，光电藕合器7的输出降低；脉宽调制开关3使变压器2初级21高压直流通电的占空比增加即有效脉宽变宽；变压器2次级22的感应输出经输出整流滤波电路4变换的直流电压增加，部分弥补了原来送到负载5的直流电压降低的成份，使送到负载5的直流电压在低于原来数值的一个新的平衡点保持稳定。在负载5电阻增加，输出整流滤波电路4的输出端403的输出电流降低、电压增大时：采样电路6结合前级当前工作状态的直流电压信号增大输出，光电藕合器7的输出增大；脉宽调制开关3使变压器2初级21高压直流通电的占空比降低即有效脉宽变窄；变压器2次级22的感应输出经输出整流滤波电路4变换的直流电压减小，部分弥补了原来送到负载5的直流电压增大的成份，使送到负载5的直流电压在高于原来数值的一个新的平衡点保持稳定。所以，在该开关电源允许的功率范围内，随着负载5电阻的变化，送到负载5的直流电压作相应的调整，使之找到一个新的平衡点趋向稳定，从而实现按负载5电阻调整输出电压的目的。

请参看图2：

在一个推荐的实施方式中：所述的输出整流滤波电路4和副整流滤波电路8各包括一个整流二极管和一个滤波电容器；输出整流滤波电路4的整流二极管41正极和副整流滤波电路8的整流二极管81正极共同连接变压器2次级22的一个感应输出端221，变压器2次级22的另一个感应输出端222分别连接输出整流滤波电路4作为低压直流地线404的滤波电容器42负电极和副整流滤波电路8的滤波电容器82负电极；输出整流滤波电路4的滤波电容器42正电极连接输出整流滤波电路4的整流二极管41负极，并作为低压直流输出端403连接负载5和采样电路6的一个输入端601；副整流滤波电路8的滤波电容器82正电极连接副整流滤波电路8的整流二极管81负极，并作为副整流滤波电路8的低压直流输出端803连接采样电路6的另一个输入端602。输出整流滤波电路4采用最简单的包括一个整流二极管41和一个滤波电容器42的电路结构，副整流滤波电路8也采用最简单的包括一个整流二极管81和一个滤波电容器82的电路结构。

进而：所述输出整流滤波电路4的低压直流输出端403与负载5之间串联接入一个电感器43，负载5的两端并联接入第二滤波电容器44。该电感器43和第二滤波电容器44与输出整流滤波电路4的滤波电容器42组成“π”式滤波器，使负载5获得的低压直流供电纹波更小，更纯净。

在优化的实施例中：所述的采样电路6包含一个采样电阻61和两个限流电阻62、63；两个限流电阻62、63各有一端连接采样电阻61的高电位端，第一个限流电阻62的另一端作为采样电路6的一个输入端601连接输出整流滤波电路4的低压直流输出端403，第二个限流电阻63的另一端作为采样电路6的另一个输入端602连接副整流滤波电路8的低压直流输出端803；采样电阻6的另一端连接输出整流滤波电路4的低压直流地线404；采样电阻61的两端作为采样电路6的两个输出端603、604对应连接光电藕合器7的两个输入端701、702。采样电路6的第一个输入端601从输出整流滤波电路输出端403得到的代表负载5电阻状态的输出直流电压信号经第一个限流电阻62向采样电阻61传送代表负载5电阻状态的电流；采样电路6的第二个输入端602从副整流滤波电路输出端803得到的代表前级当前工作状态的直流电压信号经第二个限流电阻63向采样电阻61传送代表前级当前工作状态的电流，上述两种电流叠加在采样电阻61上形成的电压作用在光电藕合器7的两个输入端701、702，使光电藕合器7的两个输出端703、704产生对应的信号。在两个限流电阻62、63的数值确定的情况下，代表负载5电阻状态的输出直流电压信号和代表前级当前工作状态的直流电压信号对光电藕合器7的两个输入端701、702电压的影响作用关系是确定的，也就是说它们对脉宽调制开关3使变压器初级21高压直流通电的占空比变化的影响作用关系是确定的；对变压器次级22的感应输出经输出整流滤波电路4变换的直流电压变化的影响作用关系是确定的。它们使该开关电源按一条确定的负载特性曲线工作。改变两个限流电阻62、63中任一个的数值，将相应改变代表负载5电阻状态的输出直流电压信号和代表前级当前工作状态的直流电压信号对光电藕合器7的两个输入端701、702电压的影响作用关系，使该开关电源按其它确定的负载特性曲线工作。

所述的采样电阻61的低电位端与输出整流滤波电路4的低压直流地线404之间串联接入一个稳压二极管64。采用稳压二极管64限制上述两种电流叠加在采样电阻61上形成的电压，从而限制了上述两种电流，减小因采样电路6带来的附加功率消耗。

所述稳压二极管64的稳压值低于输出整流滤波电路4的低压直流输出电压标称值1伏~2伏。限制上述两种电流叠加在采样电阻61上形成的电压在1伏~2伏之内，符合光电藕合器7的两个输入端701、702的最低有效工作电压范围。

所述输出整流滤波电路4的低压直流输出端403与低压直流地线404之间并联接入一个稳压二极管43，该稳压二极管43的稳压值高于输出整流滤波电路4的低压直流输出电压标称值。利用稳压二极管43限制输出整流滤波电路4的低压直流输出电压，使负载5电阻过大时，输出电压也保持在可控制的范围内。

在典型的应用场合：所述的稳压二极管43的稳压值高于输出整流滤波电路4的低压直流输出电压标称值20％。

本实用新型可按负载电阻调整输出电压的开关电源，利用副整流滤波电路提取变压器次级的感应输出信号，该信号仅反映前级的当前工作状态，将该信号与从输出整流滤波电路的低压直流输出端提取的反映负载电阻变化的信号一起交给采样电路。采样电路综合前级的当前工作状态与负载电阻的变化，产生反馈控制信号，由光电藕合器传递给脉宽调制开关，相应调整送到负载的直流电压，使之找到一个新的平衡点趋向稳定，从而实现按负载电阻调整输出电压的目的。本实用新型可按负载电阻调整输出电压的开关电源，由于可按负载电阻的变化即输出电流的变化，反向进行输出电压的调整，使得整机的功率自动控制在一定的范围内，而该功率范围远小于一般进行设计时按最大输出电压和最大输出电流确定的最大输出功率，因而元器件的选择可以采用功率小一些的，这就意味着产品更节能、更小型化、更廉价。从上述对基本技术方案的限定和补充技术措施的描述中，可以看到，本实用新型可按负载电阻调整输出电压的开关电源是在原有脉宽调制稳压开关电源的基础上添加少数元器件实现的，它的附加结构简单，附加费用低，便于实施。

附图说明

图1为本实用新型可按负载电阻调整输出电压的开关电源的结构示意图。

图2为本实用新型可按负载电阻调整输出电压的开关电源推荐的输出整流滤波电路、副整流滤波电路和采样电路的电路结构示意图。

图3为本实用新型可按负载电阻调整输出电压的开关电源一个实施例的电路结构示意图。

图4为本实用新型可按负载电阻调整输出电压的开关电源又一个实施例的电路结构示意图。

图5为图3实施例的的负载特性曲线示意图。

图6为现有技术脉宽调制稳压开关电源的结构示意图。

图7为现有技术脉宽调制稳压开关电源的负载特性曲线示意图。

具体实施方式

一、实施例一

本实用新型可按负载电阻调整输出电压的开关电源一个实施例的脉宽调制开关3是由晶体管等分离元件构成的RCC线路单端反激式脉宽调制开关。这个开关电源的低压直流输出电压标称值为5伏，输出电流标称值为1安。这个开关电源的电路结构，如图3所示。

输入整流滤波电路1将交流市电变换为高压直流电，向变压器2初级21和脉宽调制开关3供电。输入整流滤波电路1中4个整流二极管D1-D4组成全波桥式整流器，两个滤波电容器C1、C2与电感器L1组成“π”式滤波器。全波桥式整流器的两个交流输入端作为输入整流滤波电路1的两个交流输入端101、102连接交流市电，全波桥式整流器的高压直流输出端连接“π”式滤波器的输入端。“π”式滤波器的直流输出端作为输入整流滤波电路1的高压直流输出端103。全波桥式整流器的直流低电位端连接“π”式滤波器的公共接地端作为输入整流滤波电路1的高压直流地线104。

变压器2初级21的一端211连接输入整流滤波电路1的高压直流输出端103，变压器2初级21的另一端212经过脉宽调制开关3接输入整流滤波电路1的高压直流地线104。变压器2初级21的两端211、212并联了由电阻R4、R5和反向保护二极管D5及电容器C3组成的反向保护电路，保护脉宽调制开关3不受变压器2初级21反向感应电压的损害。变压器2次级22的两个感应输出端221、222对应连接输出整流滤波电路4的两个交流输入端401、402，和副整流滤波电路8的两个交流输入端801、802；输出整流滤波电路4的低压直流输出端403和低压直流地线404对应连接负载5的两个输入端501、502。

输出整流滤波电路4包括一个整流二极管41和一个滤波电容器42。变压器2次级22的感应输出端221连接输出整流滤波电路4的一个交流输入端401，即整流二极管41正极，变压器2次级22的另一个感应输出端222连接输出整流滤波电路4另一个交流输入端402，即滤波电容器42负电极；滤波电容器42负电极又是输出整流滤波电路4的低压直流地线404。输出整流滤波电路4的滤波电容器42正电极连接输出整流滤波电路4的整流二极管41负极，并作为低压直流输出端403连接采样电路6的一个输入端601。一个稳压二极管43并联接入输出整流滤波电路4的低压直流输出端403与低压直流地线404之间，该稳压二极管43的稳压值为6伏，高于输出整流滤波电路4的低压直流输出电压标称值20％。稳压二极管43限制输出整流滤波电路4的低压直流输出电压，使负载5电阻过大时，输出电压也保持在可控制的范围内。一个电感器44串联接入输出整流滤波电路4的低压直流输出端403与负载5之间，负载5的两端并联接入第二滤波电容器45。该电感器44和第二滤波电容器45与输出整流滤波电路4的滤波电容器42组成“π”式滤波器，使负载5获得的低压直流供电纹波更小，更纯净。

副整流滤波电路8包括一个整流二极管81和一个滤波电容器82。变压器2次级22的一个感应输出端221连接副整流滤波电路8的一个输入端801，即整流二极管81正极；整流二极管81负极连接滤波电容器82正电极，并作为副整流滤波电路8的低压直流输出端803连接采样电路6的另一个输入端602。变压器2次级22的另一个感应输出端222连接副整流滤波电路8的另一个输入端802，即滤波电容器82负电极；滤波电容器82负电极又是副整流滤波电路8的低压直流地线804。前面说到变压器2次级22的感应输出端222连接输出整流滤波电路4的低压直流地线404，副整流滤波电路8的低压直流地线804连接输出整流滤波电路4的低压直流地线404。

采样电路6包含一个采样电阻61和两个限流电阻62、63及一个稳压二极管64。两个限流电阻62、63各有一端连接采样电阻61的高电位端，第一个限流电阻62的另一端作为采样电路6的一个输入端601连接输出整流滤波电路4的低压直流输出端403，第二个限流电阻63的另一端作为采样电路6的另一个输入端602连接副整流滤波电路8的低压直流输出端803。采样电阻6的另一端即低电位端与输出整流滤波电路4的低压直流地线404之间串联接入稳压二极管64。稳压二极管64的稳压值为3伏，低于输出整流滤波电路4的低压直流输出电压标称值2伏。采样电阻61的两端作为采样电路6的两个输出端603、604对应连接光电藕合器7的两个输入端701、702。

光电藕合器7的输入端701对应内部光发射二极管的正极，输入端702对应内部光发射二极管的负极。光电藕合器7的输出端703对应内部光接收三极管的集电极，输出端704对应内部光接收三极管的发射极。光电藕合器7的两个输出端703、704分别对应连接脉宽调制开关3的两个负反馈输入端303、304。

脉宽调制开关3的开关元件为晶体三极管Q1，它的集电极作为本脉宽调制开关3的控制输出端301连接变压器初级21的一端212；它的发射极经电流取样电阻R10接本脉宽调制开关3的地线302；它的基极经启动电阻R1接输入整流滤波电路1的高压直流输出端103。晶体三极管Q2控制晶体三极管Q1的开关状态，晶体三极管Q2的集电极连接晶体三极管Q1的基极；晶体三极管Q2的发射极接地线302；一个时间控制电容器C6联接在晶体三极管Q2的基极与发射极之间。变压器2设有一个偏置绕组23，偏置绕组23的一端232连接地线302；偏置绕组23的另一端231连接整流二极管D7的正极、反向保护二极管D6的负极、稳压二极管Z2的负极、自激电容器C4的一端。整流二极管D7的负极连接滤波电容器C7，作为本脉宽调制开关3的一个负反馈输入端303连接光电藕合器7的输出端703。滤波电容器C7的另一端连接地线302。反向保护二极管D6的正极接钳位电容器C5和稳压二极管Z1的正极，钳位电容器C5的另一端连接地线302；稳压二极管Z1的负极接晶体三极管Q1的基极。一个时间控制电阻R7串接在稳压二极管Z2的正极与晶体三极管Q2的基极之间。一个限流电阻R6串接在自激电容器C4的另一端与晶体三极管Q2的集电极之间。晶体三极管Q2的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端作为本脉宽调制开关3的另一个负反馈输入端304连接光电藕合器7的输出端704。晶体三极管Q2的基极串接限流电阻R9连接晶体三极管Q1的发射极和电流取样电阻R10。本脉宽调制开关3的地线302连接输入整流滤波电路1的高压直流地线104。

输入整流滤波电路1将交流市电变换为高压直流电经过加到变压器初级21加到脉宽调制开关3的晶体三极管Q1的集电极；同时通过启动电阻R1、稳压二极管Z1、反向保护二极管D6、稳压二极管Z2和时间控制电阻R7向时间控制电容器C6充电。时间控制电容器C6两端的电压达到晶体三极管Q2的基极阈值电压时，晶体三极管Q2导通，晶体三极管Q1截止，变压器初级21断电；同时时间控制电容器C6通过晶体三极管Q2的基极向输入整流滤波电路1的高压直流地线104放电。时间控制电容器C6两端的电压低于晶体三极管Q2的基极阈值电压时，晶体三极管Q2截止，晶体三极管Q1导通，变压器初级21通电；此时，偏置绕组23的一端231产生感应电压，该感应电压受到反向保护二极管D6的阻隔，对晶体三极管Q1的基极不产生影响；但是该感应电压可通过稳压二极管Z2和时间控制电阻R7向时间控制电容器C6充电，并经过自激电容器C4、限流电阻R6、稳压二极管Z1、钳位电容器C5到输入整流滤波电路1的高压直流地线104，向自激电容器C4和钳位电容器C5充电，影响晶体三极管Q2的集电极电位和晶体三极管Q1的基极电压，形成正反馈维持晶体三极管Q2截止和晶体三极管Q1导通。稳压二极管Z1和钳位电容器C5构成晶体三极管Q1基极电压的钳制支路，对晶体三极管Q1起保护作用。由于启动电阻R1的阻值高，由启动电阻R1向时间控制电容器C6提供的充电电流很小，由该感应电压通过稳压二极管Z2和时间控制电阻R7向时间控制电容器C6提供的充电电流占主导地位，时间控制电容器C6两端的电压达到晶体三极管Q2的基极阈值电压时，晶体三极管Q2导通，晶体三极管Q1截止，变压器初级21断电；同时时间控制电容器C6通过晶体三极管Q2的基极向输入整流滤波电路1的高压直流地线104放电。时间控制电容器C6两端的电压低于晶体三极管Q2的基极阈值电压时，晶体三极管Q2截止，晶体三极管Q1导通，变压器初级21通电；脉宽调制开关3如此周而复始，控制变压器初级21通电或断电。在正常状态下，偏置绕组23的感应电压经整流二极管D7变换为直流电使光电藕合器7内部光接收三极管维持稳定的电流，经限流电阻R8提供给晶体三极管Q2的基极和时间控制电容器C6。当光电藕合器7内部光发射二极管的发光强度增加，从光电藕合器7内部光接收三极管的集电极与发射极流过的电流增加，时间控制电容器C6的充电时间会被缩短，加快了晶体三极管Q2导通，晶体三极管Q1截止，也就是缩小了脉宽调制开关3的输出占空比。反之，当光电藕合器7内部光发射二极管的发光强度减弱，从光电藕合器7内部光接收三极管的集电极与发射极流过的电流减小，时间控制电容器C6的充电时间会被加长，延迟了晶体三极管Q2导通，晶体三极管Q1截止，也就是增加了脉宽调制开关3的输出占空比。因此，光电藕合器7的输出对于脉宽调制开关3的输出占空比而言是负反馈输入。晶体三极管Q1导通时，流过晶体三极管Q1的发射极的电流在电流取样电阻R10两端形成电压降，在上述电流过大时，该电压降经过限流电阻R9传递到晶体三极管Q2的基极，使晶体三极管Q2强制导通，进而强制晶体三极管Q1截止，保护晶体三极管Q1。

在脉宽调制开关3周而复始地控制变压器初级21通电或断电的同时，变压器次级22的感应输出经输出整流滤波电路4变换为低压直流送到负载5。采样电路6的一个输入端601从输出整流滤波电路输出端403得到的代表负载5电阻状态的输出直流电压信号，该直流电压信号经第一个限流电阻62向采样电阻61传送代表负载5电阻状态的电流；采样电路6的第二个输入端602从副整流滤波电路输出端803得到的代表前级当前工作状态的直流电压信号，该直流电压信号经第二个限流电阻63向采样电阻61传送代表前级当前工作状态的电流，上述两种电流叠加在采样电阻61上形成的电压作用在光电藕合器7的两个输入端701、702，使光电藕合器7的两个输出端703、704产生对应的信号。稳压二极管64限制上述两种电流叠加在采样电阻61上形成的电压，从而限制了上述两种电流，减小因采样电路6带来的附加功率消耗。采样电路6的输出通过接光电藕合器7送到脉宽调制开关3的负反馈输入端303、304。采用光电藕合器7作为藕合器件，是为了隔离变压器初级21一侧的高压直流地线104与变压器次级22一侧的低压直流地线404。

在负载5电阻降低，输出整流滤波电路4的输出端403的输出电流增大、电压降低时：采样电路6结合前级当前工作状态的直流电压信号减小输出，光电藕合器7的输出电流降低；脉宽调制开关3使变压器初级21高压直流通电的占空比增加即有效脉宽变宽；变压器次级22的感应输出经输出整流滤波电路4变换的直流电压增加，部分弥补了原来送到负载5的直流电压降低的成份，使送到负载5的直流电压在低于原来数值的一个新的平衡点保持稳定。

在负载5电阻增加，输出整流滤波电路4的输出端403的输出电流降低、电压增大时：采样电路6结合前级当前工作状态的直流电压信号增大输出，光电藕合器7的输出电流增大；脉宽调制开关3使变压器初级21高压直流通电的占空比降低即有效脉宽变窄；变压器次级22的感应输出经输出整流滤波电路4变换的直流电压减小，部分弥补了原来送到负载5的直流电压增大的成份，使送到负载5的直流电压在高于原来数值的一个新的平衡点保持稳定。所以，在本实施例开关电源允许的功率范围内，随着负载5电阻的变化，送到负载5的直流电压作相应的调整，使之找到一个新的平衡点趋向稳定，从而实现按负载5电阻调整输出电压的目的。

在两个限流电阻62、63的数值确定的情况下，代表负载5电阻状态的输出直流电压信号和代表前级当前工作状态的直流电压信号对光电藕合器7的两个输入端701、702电压的影响作用关系是确定的，也就是说它们对脉宽调制开关3使变压器初级21高压直流通电的占空比变化的影响作用关系是确定的；对变压器次级22的感应输出经输出整流滤波电路4变换的直流电压变化的影响作用关系是确定的。它们使本实施例开关电源按一条确定斜率的负载特性曲线工作。本实施例开关电源的负载特性曲线如图5所示：随着输出电流增大，输出电压呈线性降低。改变两个限流电阻62、63中任一个的数值，将相应改变代表负载5电阻状态的输出直流电压信号和代表前级当前工作状态的直流电压信号对光电藕合器7的两个输入端701、702电压的影响作用关系，因此本实施例中限流电阻63设置为可变电阻器，使该开关电源可以按其它斜率的负载特性曲线工作。

二、实施例二

本实用新型可按负载电阻调整输出电压的开关电源又一个实施例的脉宽调制开关3′是以PWM IC控制开关集成电路U1为核心，结合其它分离元件构成的。这个开关电源的低压直流输出电压标称值为14伏，输出电流标称值为1.5安。这个开关电源的电路结构，如图4所示。

输入整流滤波电路1′将交流市电变换为高压直流电，向变压器2′初级21′和脉宽调制开关3′供电。输入整流滤波电路1′中4个整流二极管D100-D400组成全波桥式整流器，全波桥式整流器的两个交流输入端作为输入整流滤波电路1′的两个交流输入端101′、102′连接交流市电；全波桥式整流器的高压直流输出端连接滤波电容器C100的正电极，作为输入整流滤波电路1′的高压直流输出端103′。全波桥式整流器的直流低电位端连接滤波电容器C100的负电极，作为输入整流滤波电路1′的高压直流地线104′。

变压器初级21′的一端211′连接输入整流滤波电路1′的高压直流输出端103′，变压器初级21′的另一端212′经过脉宽调制开关3′接输入整流滤波电路1′的高压直流地线104′。变压器初级21′的两端211′、212′并联了由电阻R300和反向保护二极管D500及电容器C300组成的反向保护电路，保护脉宽调制开关3′不受变压器初级21′反向感应电压的损害。变压器次级22′的两个感应输出端221′、222′对应连接输出整流滤波电路4′的两个交流输入端401′、402′，和副整流滤波电路8′的两个交流输入端801′、802′；输出整流滤波电路4′的低压直流输出端403′和低压直流地线404′对应连接负载5′的两个输入端501′、502′。

输出整流滤波电路4′包括一个整流二极管41′和一个滤波电容器42′。变压器次级22′的感应输出端221′连接输出整流滤波电路4′的一个交流输入端401′，即整流二极管41′正极，变压器次级22′的另一个感应输出端222′连接输出整流滤波电路4′另一个交流输入端402′，即滤波电容器42′负电极；滤波电容器42′负电极又是输出整流滤波电路4′的低压直流地线404′。输出整流滤波电路4′的滤波电容器42′正电极连接整流二极管41′负极，并作为低压直流输出端403′连接采样电路6′的一个输入端601′。一个稳压二极管43′并联接入输出整流滤波电路4′的低压直流输出端403′与低压直流地线404′之间，该稳压二极管43′的稳压值为18伏，高于输出整流滤波电路4′的低压直流输出电压标称值20％。稳压二极管43′限制输出整流滤波电路4的低压直流输出电压在可控制的范围内。一个电感器44′串联接入输出整流滤波电路4′的低压直流输出端403′与负载5′之间，负载5′的两端并联接入第二滤波电容器45′。该电感器44′和第二滤波电容器45′与输出整流滤波电路4′的滤波电容器42′组成“π”式滤波器。

副整流滤波电路8′包括一个整流二极管81′和一个滤波电容器82′。变压器次级22′的一个感应输出端221′连接副整流滤波电路8′的一个输入端801′，即整流二极管81′正极；整流二极管81′负极连接滤波电容器82′正电极，并作为副整流滤波电路8′的低压直流输出端803′连接采样电路6′的另一个输入端602′。变压器次级22′的另一个感应输出端222′连接副整流滤波电路8′的另一个输入端802′，即滤波电容器82′负电极；滤波电容器82′负电极又是副整流滤波电路8′的低压直流地线804′。副整流滤波电路8′的低压直流地线804′连接输出整流滤波电路4′的低压直流地线404′。

采样电路6′包含一个采样电阻61′和两个限流电阻62′、63′及一个稳压二极管64′。两个限流电阻62′、63′各有一端连接采样电阻61′的高电位端，第一个限流电阻62′的另一端作为采样电路6′的一个输入端601′连接输出整流滤波电路4′的低压直流输出端403′，第二个限流电阻63′的另一端作为采样电路6′的另一个输入端602′连接副整流滤波电路8′的低压直流输出端803′。采样电阻6′的另一端即低电位端与输出整流滤波电路4′的低压直流地线404′之间串联接入稳压二极管64′。稳压二极管64′的稳压值为13伏，低于输出整流滤波电路4′的低压直流输出电压标称值1伏。采样电阻61′的两端作为采样电路6′的两个输出端603′、604′对应连接光电藕合器7′的两个输入端701′、702′。

光电藕合器7′的输入端701′对应内部光发射二极管的正极，输入端702′对应内部光发射二极管的负极。光电藕合器7′的输出端703′对应内部光接收三极管的集电极，输出端704′对应内部光接收三极管的发射极。光电藕合器7′的两个输出端703′、704′分别对应连接脉宽调制开关3′的两个负反馈输入端303′、304′。

脉宽调制开关3′中的PWM IC控制开关集成电路U1采用ICE3A系列的产品。集成电路U1的1脚经启动电容器C500接本脉宽调制开关3′的地线302′；它的2脚经时间控制电容器C400接地线302′；它的3脚经电流取样电阻R400接地线302′；它的4脚和5脚相连接，并作为本脉宽调制开关3′的控制输出端301′连接变压器初级21′的一端212′；它的7脚经启动电阻R100接输入整流滤波电路1′的高压直流输出端103′；它的8脚连接地线302′。一个稳压二极管Z100的负极和一个滤波电容器C200的正极连接集成电路U1的7脚，稳压二极管Z100的正极和滤波电容器C200的负极连接地线302′。变压器2′设有一个偏置绕组23′，偏置绕组23′的一端232′连接地线302′；偏置绕组23′的另一端231′连接整流二极管D600的正极，整流二极管D600的负极连接集成电路U1的7脚。一个限流电阻R500串接在集成电路U1′的2脚与本脉宽调制开关3′的一个负反馈输入端303′之间。本脉宽调制开关3′的另一个负反馈输入端304′连接地线302′。本脉宽调制开关3′的地线302′连接输入整流滤波电路1′的高压直流地线104′。

输入整流滤波电路1′将交流市电变换为高压直流电通过启动电阻R100向集成电路U1的7脚供电，稳压二极管Z100将集成电路U1的7脚的供电电压稳定在18伏；同时该高压直流电经过变压器初级21′加到脉宽调制开关3′的集成电路U1的5脚。集成电路U1开始工作，使5脚与3脚之间交替地导通或截止，从而变压器初级21′交替地通电或断电；此时，偏置绕组23′的一端231′产生感应电压，该感应电压经整流二极管D7变换为直流电向集成电路U1的7脚供电。集成电路U1的2脚和光电藕合器7′内部光接收三极管共同给时间控制电容器C400提供充电电流。在正常状态下，光电藕合器7′内部光接收三极管维持稳定的电流。当光电藕合器7′内部光发射二极管的发光强度增加，从光电藕合器7′内部光接收三极管的集电极输出的电流增加，时间控制电容器C600的充电时间会被缩短，也就缩小了本脉宽调制开关3′的输出占空比。反之，当光电藕合器7′内部光发射二极管的发光强度减弱，从光电藕合器7′内部光接收三极管的集电极输出的电流减小，时间控制电容器C600的充电时间会被加长，也就增加了本脉宽调制开关3′的输出占空比。因此，光电藕合器7′的输出对于本脉宽调制开关3′的输出占空比而言是负反馈输入。

在脉宽调制开关3′周而复始地控制变压器初级21′通电或断电的同时，变压器次级22′的感应输出经输出整流滤波电路4′变换为低压直流送到负载5′。采样电路6′的一个输入端601′从输出整流滤波电路输出端403′得到的代表负载5′电阻状态的输出直流电压信号，该直流电压信号经第一个限流电阻62′向采样电阻61′传送代表负载5′电阻状态的电流；采样电路6′的第二个输入端602′从副整流滤波电路输出端803′得到的代表前级当前工作状态的直流电压信号，该直流电压信号经第二个限流电阻63′向采样电阻61′传送代表前级当前工作状态的电流，上述两种电流叠加在采样电阻61′上形成的电压作用在光电藕合器7′的两个输入端701′、702′，使光电藕合器7′的两个输出端703′、704′产生对应的信号。稳压二极管64′限制上述两种电流叠加在采样电阻61′上形成的电压，从而限制了上述两种电流，减小因采样电路6′带来的附加功率消耗。采样电路6′的输出通过接光电藕合器7′送到脉宽调制开关3′的负反馈输入端303′、304′。

在负载5′电阻降低，输出整流滤波电路4′的输出端403′的输出电流增大、电压降低时：采样电路6′结合前级当前工作状态的直流电压信号减小输出，光电藕合器7′的输出电流降低；脉宽调制开关3′使变压器初级21′高压直流通电的占空比增加即有效脉宽变宽；变压器次级22′的感应输出经输出整流滤波电路4′变换的直流电压增加，部分弥补了原来送到负载5′的直流电压降低的成份，使送到负载5′的直流电压在低于原来数值的一个新的平衡点保持稳定。

在负载5′电阻增加，输出整流滤波电路4′的输出端403′的输出电流降低、电压增大时：采样电路6′结合前级当前工作状态的直流电压信号增大输出，光电藕合器7′的输出电流增大；脉宽调制开关3′使变压器初级21′高压直流通电的占空比降低即有效脉宽变窄；变压器次级22′的感应输出经输出整流滤波电路4′变换的直流电压减小，部分弥补了原来送到负载5′的直流电压增大的成份，使送到负载5′的直流电压在高于原来数值的一个新的平衡点保持稳定。所以，在本实施例开关电源允许的功率范围内，随着负载5′电阻的变化，送到负载5′的直流电压作相应的调整，使之找到一个新的平衡点趋向稳定，从而实现按负载5′电阻调整输出电压的目的。本实施例开关电源的负载特性曲线与图5类似。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例，不以此限定本实用新型实施的范围，依本实用新型的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本实用新型涵盖的范围。

Claims (8)

1.可按负载电阻调整输出电压的开关电源，将交流市电变换为高压直流的输入整流滤波电路(1)的高压直流输出端连接变压器(2)初级的一端，变压器(2)初级的另一端经过一个脉宽调制开关(3)接输入整流滤波电路(1)的高压直流地线；变压器(2)次级的两个感应输出端对应连接输出整流滤波电路(4)的两个交流输入端，输出整流滤波电路(4)的低压直流输出端和低压直流地线对应连接负载(5)的两个输入端；采样电路(6)的输入端接在输出整流滤波电路(4)的低压直流输出端，采样电路(6)的两个输出端对应连接光电藕合器(7)的两个输入端，光电藕合器(7)的两个输出端对应连接脉宽调制开关(3)的两个负反馈输入端；其特征在于：变压器(2)次级的两个感应输出端还对应连接副整流滤波电路(8)的两个交流输入端，副整流滤波电路(8)的低压直流输出端连接采样电路(6)的另一个输入端；副整流滤波电路(8)的低压直流地线连接输出整流滤波电路(4)的低压直流地线。

2.根据权利要求1所述的可按负载电阻调整输出电压的开关电源，其特征在于：所述的输出整流滤波电路(4)和副整流滤波电路(8)各包括一个整流二极管和一个滤波电容器；输出整流滤波电路(4)的整流二极管正极和副整流滤波电路(8)的整流二极管正极共同连接变压器(2)次级的一个感应输出端，变压器(2)次级的另一个感应输出端分别连接输出整流滤波电路(4)作为低压直流地线的滤波电容器负电极和副整流滤波电路(8)的滤波电容器负电极；输出整流滤波电路(4)的滤波电容器正电极连接输出整流滤波电路(4)的整流二极管负极，并作为低压直流输出端连接负载(5)和采样电路(6)的一个输入端；副整流滤波电路(8)的滤波电容器正电极连接副整流滤波电路(8)的整流二极管负极，并作为副整流滤波电路(8)的低压直流输出端连接采样电路(6)的另一个输入端。

3.根据权利要求2所述的可调整负载特性的开关电源，其特征在于：所述输出整流滤波电路(4)的低压直流输出端与负载(5)之间串联接入一个电感器，负载(5)的两端并联接入第二滤波电容器。

4.根据权利要求1或2或3所述的可按负载电阻调整输出电压的开关电源，其特征在于：所述的采样电路(6)包含一个采样电阻和两个限流电阻；两个限流电阻各有一端连接采样电阻的高电位端，第一个限流电阻的另一端作为采样电路(6)的一个输入端连接输出整流滤波电路(4)的低压直流输出端，第二个限流电阻的另一端作为采样电路(6)的另一个输入端连接副整流滤波电路(8)的低压直流输出端；采样电阻的另一端连接输出整流滤波电路(4)的低压直流地线；采样电阻的两端作为采样电路(6)的两个输出端对应连接光电藕合器(7)的两个输入端。

5.根据权利要求4所述的可按负载电阻调整输出电压的开关电源，其特征在于：所述的采样电阻的低电位端与输出整流滤波电路(4)的低压直流地线之间串联接入一个稳压二极管。

6.根据权利要求5所述的可按负载电阻调整输出电压的开关电源，其特征在于：所述稳压二极管的稳压值低于输出整流滤波电路(4)的低压直流输出电压标称值1伏~2伏。

7.根据权利要求4所述的可按负载电阻调整输出电压的开关电源，其特征在于：所述输出整流滤波电路(4)的低压直流输出端与低压直流地线之间并联接入一个稳压二极管，该稳压二极管的稳压值高于输出整流滤波电路(4)的低压直流输出电压标称值。

8.根据权利要求7所述的可按负载电阻调整输出电压的开关电源，其特征在于：所述的稳压二极管的稳压值高于输出整流滤波电路(4)的低压直流输出电压标称值20％。

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