TWM466426U - 反激開關電源電路 - Google Patents

Description

反激開關電源電路

本創作涉及電路領域，更具體地涉及一種反激開關電源電路。

當今時代，人類社會面臨著能源消耗過大、環境破壞嚴重的壓力，節能減排迫在眉睫。為了降低電器設備及電子產品的能源消耗，必須對其電源轉換器進行優化，以實現更高的轉換效率和更低的靜態待機功耗。在中小功率領域，反激結構因為成本低廉、設計簡單被普遍採用。目前，市面上使用的反激開關電源在轉換效率和待機功耗等技術指標方面還存在進一步改進的空間。隨著各種新的能源標準、安全規範的頒布，將對現有的電源轉換器提出更高的技術要求。

鑒於以上所述的問題，本創作提出了一種反激開關電源電路。

根據本創作的反激開關電源電路，包括交流電源輸入整流和電磁干擾濾波電路、反激開關電路、輸出濾波電路、回饋取樣電路、控制電路、供電電路、以及驅動電路。其中，交流電源輸入整流和電磁干擾濾波電路的輸入端與交流電源相連接，輸出端與反激開關電路的輸入端和控制電路的輸入端相連接；反激開關電路的輸入端與交流電源輸入整流和電磁干擾濾波電路的輸出端和驅動電路的輸出端相連接，輸出端與輸出濾波電路的輸入端、控制電路的輸入端、以及供電電路的輸入端相連接；輸出濾波電路的輸入端與反激開關電路的輸出端相連接，輸出端與回饋取樣電路的輸入端和負載相連接；回饋取樣電路的輸入端與輸出濾波電路的輸出端相連接，輸出端與控制電路的輸入端相連接；控制電路的輸入端與交流 電源輸入整流和電磁干擾濾波電路的輸出端、反激開關電路的輸出端、供電電路的輸出端、以及回饋取樣電路的輸出端相連接，輸出端與驅動電路的輸入端相連接；供電電路的輸入端與反激開關電路的輸出端相連接，輸出端與控制電路的輸入端相連接；以及驅動電路的輸入端與控制電路的輸出端相連接，輸出端與反激開關電路的輸入端相連接。

根據本創作的反激開關電源電路具有轉換效率高、待機功耗低、啟動時間短、以及成本較低的優點。

1‧‧‧交流電源(AC)輸入整流和電磁干擾(EMI)濾波電路

2‧‧‧反激開關電路

3‧‧‧輸出濾波電路

4‧‧‧回饋取樣電路

5‧‧‧控制電路

6‧‧‧供電電路

7‧‧‧驅動電路

8‧‧‧過沖吸收電路

FUSE‧‧‧保險絲

T‧‧‧反激變壓器

R‧‧‧電阻

GATE‧‧‧開關管驅動

FB‧‧‧回饋輸入

RT‧‧‧系統保護

VDD‧‧‧晶片供電

CS‧‧‧電流採樣

GND‧‧‧接地

第1圖示出了根據本創作實施例的反激開關電源電路的框圖。

第2圖示出了根據本創作實施例的反激開關電源電路的電路圖。

第3圖示出了過溫保護電路的三種連接方式。

第4圖和第5圖示出了同時在系統保護腳(RT腳)提供過溫保護

和過壓保護兩種保護時的電路連接。

第6圖示出了過沖吸收電路的多種接法。

第7圖示出了驅動電路的多種接法。

第8圖和第9圖示出了供電電路的多種接法。

下面將詳細描述本創作各個方面的特徵和示例性實施例。下面的描述涵蓋了許多具體細節，以便提供對本創作的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說顯而易見的是，本創作可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本創作的示例來提供對本創作更清楚的理解。本創作絕不限於下面所提出的任何具體配置，而是在不脫離本創作的精神的前提下覆蓋了相關元素或部件的任何修改、替換和改進。

第1圖示出了根據本創作實施例的反激開關電源電路的框圖。如第1圖所示，該反激開關電源電路包括交流電源(Alternating Current,AC)輸入整流和電磁干擾(ElectroMagnetic Interference,EMI)濾波電路1、 反激開關電路2、輸出濾波電路3、回饋取樣電路4、控制電路5、供電電路6、以及驅動電路7。

其中，交流電源輸入整流和電磁干擾濾波電路1的輸入端與 交流電源相連接，輸出端與反激開關電路2的輸入端和控制電路5的輸入端相連接；反激開關電路2的輸入端與交流電源輸入整流和電磁干擾濾波電路1的輸出端和驅動電路7的輸出端相連接，輸出端與輸出濾波電路3的輸入端、控制電路5的輸入端、以及供電電路6的輸入端相連接；輸出濾波電路3的輸入端與反激開關電路2的輸出端相連接，輸出端與回饋取樣電路4的輸入端和負載相連接；回饋取樣電路4的輸入端與輸出濾波電路3的輸出端相連接，輸出端與控制電路5的輸入端相連接；控制電路5的輸入端與交流電源輸入整流和電磁干擾濾波電路1的輸出端、反激開關電路2的輸出端、供電電路6的輸出端、以及回饋取樣電路4的輸出端相連接，輸出端與驅動電路7的輸入端相連接；供電電路6的輸入端與反激開關電路2的輸出端相連接，輸出端與控制電路5的輸入端相連接；以及驅動電路7的輸入端與控制電路5的輸出端相連接，輸出端與反激開關電路2的輸入端相連接。另外，根據本創作實施例的反激開關電源電路還可包括橫跨在反激開關電路2中的反激變壓器的初級繞組的兩端的過沖吸收電路8。

第2圖示出了根據本創作實施例的反激開關電源電路的電 路圖。在第2圖所示的實施例中，AC輸入整流和EMI濾波電路1包括保險絲(FUSE)、兩級共模濾波電感、X電容、壓敏電阻、以及整流橋輸出濾波電容；反激開關電路2包括反激變壓器T、開關管(金屬氧化物半導體場效應電晶體，即MOSFET管)、以及原邊電流取樣電阻；輸出濾波電路3包括輸出整流二極體、濾波電容兩個主要部分，其中整流二極體上並有RC(Resistor-Capacitor)吸收電路(RC吸收電路根據需要可以調整或者不用)，並且針對不同的輸出紋波要求輸出濾波電路可以增加p型濾波電路和/或共模濾波電路；回饋取樣電路4由並聯穩壓積體電路(TL431)、光耦、回饋電阻、以及回饋電容構成，其對輸出電壓進行採樣，通過TL431環路對採樣電壓進行調節，並將調節得出的電壓回饋到控制電路5中，用以調 節反激開關電路2中的開關管(MOSFET管)的占空比。

在第2圖所示的實施例中，控制電路5的主要器件是一脈衝寬度調製(Pulse Width Modulation,PWM)控制晶片及必要的周邊輔助元件，其可以實現瞬間2倍以上的峰值功率輸出，並且不會增加變壓器的體積。其中，該PWM控制晶片可以是(例如)OB2283或類似功能的控制晶片，並且總共包含6只功能腳：開關管驅動腳(GATE腳)，與驅動電路7的輸出端相連接，用於驅動反激開關電路2中的開關管(MOSFET管)；回饋輸入腳(FB腳)，與回饋取樣電路4中的光耦相連接，用於接收來自回饋取樣電路4的回饋信號；系統保護腳(RT腳)，與過溫保護和/或過壓保護電路的輸入端相連接，用於為反激開關電源電路提供過溫和/或過壓保護(其中，過溫保護電路由負溫度係數電阻NTC和電阻R串聯而成，用於偵測晶片溫度)；晶片供電腳(VDD腳)，與供電電路6的輸出端相連接，用於為該PWM晶片供電；電流採樣腳(CS腳)，與反激開關電路2的輸出端相連接，用於接收反激開關電路2中的反激變壓器T的原邊電流在取樣電阻上的電流採樣信號(電流採樣信號經過RC濾波後流入CS腳)；以及接地腳(GND腳)，用於作為該PWM晶片的參考接地。

其中，經由回饋輸入腳(FB腳)和電流採樣腳(CS腳)輸入的信號通過晶片內部運算產生PWM輸出，該PWM輸出由開關管驅動腳(GATE腳)輸出到驅動電路7。

第3圖示出了過溫保護電路的三種連接方式。從第3圖可以看出，電阻R和負溫度係數電阻(Negative Temperature Coefficient,NTC)可以交換位置，並且在某些情景中電阻R可以省略。如果需要，可以在系統保護腳(RT腳)提供過溫保護(OTP)和過壓保護(VDD,OVP)兩種保護。第4圖和第5圖示出了同時在系統保護腳(RT腳)提供過溫保護和過壓保護兩種保護時的電路連接。

在第2圖所示的實施例中，過沖吸收電路8連接在反激開關 電源電路中的A、B兩點之間(即，連接在反激開關電路2中的反激變壓器T的初級繞組的兩端)，驅動電路7連接在反激開關電源電路中的C(控制電路5中的GATE腳)和D(反激開關電路2中的開關管的源極)兩點之間，供電電路6連接在反激開關電源電路中的G(控制電路5中的VDD腳)和H(反激開關電路2中的反激變壓器T的次級線圈)兩點之間。

第6圖示出了過沖吸收電路8的多種接法，第7圖示出了驅 動電路7的多種接法，第8圖和第9圖示出了供電電路6的多種接法。在實際應用中，可以根據不同的系統要求，選擇不同的接法。

根據本創作的反激開關電源電路具有轉換效率高、待機功耗低、啟動時間短、以及成本較低的優點。

以上已經參考本創作的具體實施例來描述了本創作，但是本領域技術人員均瞭解，可以對這些具體實施例進行各種修改、組合和變更，而不會脫離由所附申請專利範圍或其等同物限定的本創作的精神和範圍。此外，附圖中的任何信號箭頭應當被認為僅是示例性的，而不是限制性的，除非另有具體指示。當術語被預見為使分離或組合的能力不清楚時，元件或者步驟的組合也將被認為是已經記載了。

1‧‧‧交流電源(AC)輸入整流和電磁干擾(EMI)濾波電路

2‧‧‧反激開關電路

3‧‧‧輸出濾波電路

4‧‧‧回饋取樣電路

5‧‧‧控制電路

6‧‧‧供電電路

7‧‧‧驅動電路

8‧‧‧過沖吸收電路

Claims (8)

1. 一種反激開關電源電路，包括交流電源輸入整流和電磁干擾濾波電路、反激開關電路、輸出濾波電路、回饋取樣電路、控制電路、供電電路、以及驅動電路，其中：交流電源輸入整流和電磁干擾濾波電路的輸入端與交流電源相連接，輸出端與反激開關電路的輸入端和控制電路的輸入端相連接；反激開關電路的輸入端與交流電源輸入整流和電磁干擾濾波電路的輸出端和驅動電路的輸出端相連接，輸出端與輸出濾波電路的輸入端、控制電路的輸入端、以及供電電路的輸入端相連接；輸出濾波電路的輸入端與反激開關電路的輸出端相連接，輸出端與回饋取樣電路的輸入端和負載相連接；回饋取樣電路的輸入端與輸出濾波電路的輸出端相連接，輸出端與控制電路的輸入端相連接；控制電路的輸入端與交流電源輸入整流和電磁干擾濾波電路的輸出端、反激開關電路的輸出端、供電電路的輸出端、以及回饋取樣電路的輸出端相連接，輸出端與驅動電路的輸入端相連接；供電電路的輸入端與反激開關電路的輸出端相連接，輸出端與控制電路的輸入端相連接；以及驅動電路的輸入端與控制電路的輸出端相連接，輸出端與反激開關電路的輸入端相連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述之反激開關電源電路，其特徵在於，控制電路包括脈衝寬度調製控制晶片和保護電路，其中，脈衝寬度調製控制晶片包括以下功能腳：開關管驅動腳，與驅動電路的輸入端相連接，用於通過驅動電路驅動反激開關電路中的開關管；回饋輸入腳，與回饋取樣電路的輸出端相連接，用於接收來自回饋取樣電路的回饋信號；系統保護腳，與保護電路的輸入端相連接，用於為反激開關電源電路提供過溫和/或過壓保護；晶片供電腳，與供電電路的輸出端相連接，用於為該脈衝寬度調製控 制晶片供電；電流採樣腳，與反激開關電路的輸出端相連接，用於接收來自反激開關電路的電流採樣信號；接地腳，與參考接地相連接，作為該脈衝寬度調製控制晶片的參考接地。
3. 如申請專利範圍第1項所述之反激開關電源電路，其特徵在於，還包括過沖吸收電路，該過沖吸收電路橫跨在反激開關電路中的反激變壓器的初級繞組的兩端。
4. 如申請專利範圍第1項所述之反激開關電源電路，其特徵在於，保護電路包括過溫保護電路和/或過壓保護電路，其中過壓保護電路的輸入端與控制電路的輸出端和供電電路的輸出端相連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之反激開關電源電路，其特徵在於，輸出濾波電路包括輸出整流二極體和濾波電容。
6. 如申請專利範圍第5項所述之反激開關電源電路，其特徵在於，輸出濾波電路還包括p型濾波電路和/或共模濾波電路。
7. 如申請專利範圍第1項所述之反激開關電源電路，其特徵在於，回饋取樣電路包括並聯穩壓積體電路、光耦、回饋電阻、和回饋電容。
8. 如申請專利範圍第2項所述之反激開關電源電路，其特徵在於，供電電路連接在控制晶片的晶片供電腳和反激開關電路的輔助繞組之間。