一种平衡调制开关稳压电源论文和设计-孙俊山

全文摘要

本实用新型公开了一种平衡调制开关稳压电源，包括反馈电路、过流保护芯片和变压器，所述反馈电路的输出端通过分流电阻与过流保护芯片控制端相连接，所述过流保护芯片的输出端与变压器相连接，所述反馈电路包括光耦芯片，所述光耦芯片的控制端连接有滤波电容，所述光耦芯片的高阻端连接有第一电阻，所述光耦芯片的输出端分别连接有第一电容和第二电阻，所述过流保护芯片的控制端还并接有旁路电容A，所述过流保护芯片的输出端连接有场效应管，芯片的信号收发端还通过第九电阻反馈连接到过流保护芯片的压控端，电源采用原边反馈调节，减少了元件数量和降低成本，降低了开关损耗以及特别待机功耗，避免了干扰脉冲导致开关管误关闭的现象。

主设计要求

1.一种平衡调制开关稳压电源，包括反馈电路(F)、过流保护芯片(N1)和变压器(T)，其特征在于：所述反馈电路(F)的输出端通过分流电阻(R01)与过流保护芯片(N1)控制端相连接，所述过流保护芯片(N1)的输出端与变压器(T)相连接，所述反馈电路(F)包括光耦芯片(G1)，所述光耦芯片(G1)的控制端连接有滤波电容(C11)，所述光耦芯片(G1)的高阻端连接有第一电阻(R1)，所述光耦芯片(G1)的输出端分别连接有第一电容(C1)和第二电阻(R2)，所述第一电容(C1)和第二电阻(R2)之间设置为并联连接，所述第一电容(C1)和第二电阻(R2)的并接支路连接有第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)的另一端反馈连接到光耦芯片(G1)上，所述第三电阻(R3)还分别连接有第四电阻(R4)和第五电阻(R5)，所述第四电阻(R4)和第五电阻(R5)之间设置为并联连接，所述第四电阻(R4)和第五电阻(R5)的并联支路分别并接有第六电阻(R6)和第七电阻(R7)；所述过流保护芯片(N1)的控制端还并接有旁路电容A(C01)，所述过流保护芯片(N1)的输出端连接有场效应管(M1)，所述场效应管(M1)的源极分别并接有第一分压电阻(RV1)、第二分压电阻(RV2)和第三分压电阻(RV3)，所述过流保护芯片(N1)的压控端还通过第八电阻(R8)与分流电阻(R01)相连接，所述分流电阻A(R01)的连接节点处还通过第二电容(C2)直接接地，所述过流保护芯片(N1)的信号收发端还通过第九电阻(R9)反馈连接到过流保护芯片(N1)的压控端，所述过流保护芯片(N1)的信号收发端还通过第三电容(C3)直接接地。

设计方案

所述过流保护芯片(N1)的控制端还并接有旁路电容A(C01)，所述过流保护芯片(N1)的输出端连接有场效应管(M1)，所述场效应管(M1)的源极分别并接有第一分压电阻(RV1)、第二分压电阻(RV2)和第三分压电阻(RV3)，所述过流保护芯片(N1)的压控端还通过第八电阻(R8)与分流电阻(R01)相连接，所述分流电阻A(R01)的连接节点处还通过第二电容(C2)直接接地，所述过流保护芯片(N1)的信号收发端还通过第九电阻(R9)反馈连接到过流保护芯片(N1)的压控端，所述过流保护芯片(N1)的信号收发端还通过第三电容(C3)直接接地。

2.根据权利要求1所述的一种平衡调制开关稳压电源，其特征在于：所述第六电阻(R6)和第七电阻(R7)的并接支路上连接有第一稳压管(V1)，所述第一稳压管(V1)的导通端反馈连接到光耦芯片(G1)的控制端，所述第一稳压管(V1)的控制端还通过耦合电容(C02)与光耦芯片(G1)控制端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种平衡调制开关稳压电源，其特征在于：所述变压器(T)的输入端与控制端直接还并接有第二稳压管(V2)、第一二极管(D1)和第十电阻(R10)，所述第二稳压管(V2)、第一二极管(D1)和第十电阻(R10)之间设置为串联连接，所述变压器(T)的控制端还连接有晶体管(M2)，所述晶体管(M2)的集电极通过分流电阻B(R02)连接有电源(VCC)，所述变压器(T)的输入端还通过分流电阻C(R03)与电源(VCC)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种平衡调制开关稳压电源，其特征在于：所述变压器(T)的输出支路上串接有第二二极管(D2)，所述变压器(T)的输出支路上还并接有分流电阻D(R04)、旁路电容B(C03)和旁路电容C(C04)，所述分流电阻D(R04)、旁路电容B(C03)、旁路电容C(C04)的并接支路上串接有储能电感(L)，所述储能电感(L)的串接支路上并接有旁路电容D(C05)和旁路电容E(C06)。

5.根据权利要求4所述的一种平衡调制开关稳压电源，其特征在于：所述分流电阻D(R04)、旁路电容B(C03)、旁路电容C(C04)、旁路电容D(C05)和旁路电容E(C06)的另一端均接地。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及稳压电源领域，具体为一种平衡调制开关稳压电源。

背景技术

开关器件是功率电子学的基础部分，技术的发展也较为高速，各种性能优良的电力电子器件也极大的推动了开关电源的发展。20世纪50年代美国通用公司研发出了第一个普通晶闸管，电能的变换不再依赖交流电机等大型电力设备，而是进入了由开关器件组成的变换器时代。

为满足工业发展的要求，现代开关器件向高频化、高密度化、模块化和集成化的趋势发展。并不断研发新的器件或采用新的半导体材料优化器件功能。现在使用的MOSET由于用较窄的多晶硅线，较厚的栅极氧化层，较低的沟道注入，显著的提高了工作效率。

例如，申请号为201420707409.2，专利名称为一种基于平衡调制电路的开关稳压的实用新型专利：

其利用场效应管来组成开关控制电路，不仅使得本实用新型具备了升压模式和降压模式，而且还使得全电压范围输出电流变化控制在±0.1％之间，较传统的开关稳压电源的输出电流变化控制范围有了极大的提高。

但是，现有的平衡调制开关稳压电源存在以下缺陷：

(1)目前的开关稳压电源采用的是原边单一模式设计，很难满足现代供电设备的需求，同时待机功耗相对较高，输出电压电路结构也比较复杂；

(2)目前，开关电源电路中，还存在一定的电流波形上升沿的瞬间脉冲干扰问题，容易导致开关管误关闭的现象，这会给开关器件本身带来一定的损伤。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种平衡调制开关稳压电源，采用原边反馈调节，减少了元件数量和降低成本，降低了开关损耗以及特别待机功耗，避免了干扰脉冲导致开关管误关闭的现象，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种平衡调制开关稳压电源，包括反馈电路、过流保护芯片和变压器，所述反馈电路的输出端通过分流电阻与过流保护芯片控制端相连接，所述过流保护芯片的输出端与变压器相连接，所述反馈电路包括光耦芯片，所述光耦芯片的控制端连接有滤波电容，所述光耦芯片的高阻端连接有第一电阻，所述光耦芯片的输出端分别连接有第一电容和第二电阻，所述第一电容和第二电阻之间设置为并联连接，所述第一电容和第二电阻的并接支路连接有第三电阻，所述第三电阻的另一端反馈连接到光耦芯片上，所述第三电阻还分别连接有第四电阻和第五电阻，所述第四电阻和第五电阻之间设置为并联连接，所述第四电阻和第五电阻的并联支路分别并接有第六电阻和第七电阻；

所述过流保护芯片的控制端还并接有旁路电容A，所述过流保护芯片的输出端连接有场效应管，所述场效应管的源极分别并接有第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻，所述过流保护芯片的压控端还通过第八电阻与分流电阻相连接，所述分流电阻A的连接节点处还通过第二电容直接接地，所述过流保护芯片的信号收发端还通过第九电阻反馈连接到过流保护芯片的压控端，所述过流保护芯片的信号收发端还通过第三电容直接接地。

进一步地，所述第六电阻和第七电阻的并接支路上连接有第一稳压管，所述第一稳压管的导通端反馈连接到光耦芯片的控制端，所述第一稳压管的控制端还通过耦合电容与光耦芯片控制端相连接。

进一步地，所述变压器的输入端与控制端直接还并接有第二稳压管、第一二极管和第十电阻，所述第二稳压管、第一二极管和第十电阻之间设置为串联连接，所述变压器的控制端还连接有晶体管，所述晶体管的集电极通过分流电阻B连接有电源，所述变压器的输入端还通过分流电阻C与电源相连接。

进一步地，所述变压器的输出支路上串接有第二二极管，所述变压器的输出支路上还并接有分流电阻D、旁路电容B和旁路电容C，所述分流电阻D、旁路电容B、旁路电容C的并接支路上串接有储能电感，所述储能电感的串接支路上并接有旁路电容D和旁路电容E。

进一步地，所述分流电阻D、旁路电容B、旁路电容C、旁路电容D和旁路电容E的另一端均接地。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的平衡调制开关稳压电源，采用原边反馈调节，对开关管采用谷底导通，可以大大减少开关损耗，整个电源电路设计具有开关源待机损耗低，功率损耗更小等优点，减少了元件数量和降低成本。

(2)本实用新型的平衡调制开关稳压电源，利用过流保护芯片控制外围电路，能够抑制初级电流波形上升沿的瞬间脉冲干扰，以避免干扰脉冲导致开关管误关闭的现象，利用反馈电路来控制开关管的导通时间，从而使输出电压保持恒定的过程。

附图说明

图1为本实用新型的反馈电路图；

图2为本实用新型的开关电源主电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种平衡调制开关稳压电源，包括反馈电路F、过流保护芯片N1和变压器T，所述反馈电路F的输出端通过分流电阻R01与过流保护芯片N1控制端相连接，所述过流保护芯片N1的输出端与变压器T相连接，所述反馈电路F包括光耦芯片G1，所述光耦芯片G1 的控制端连接有滤波电容C11，所述光耦芯片G1的高阻端连接有第一电阻R1，所述光耦芯片G1的输出端分别连接有第一电容C1和第二电阻R2，所述第一电容C1和第二电阻R2之间设置为并联连接，所述第一电容C1和第二电阻R2 的并接支路连接有第三电阻R3，所述第三电阻R3的另一端反馈连接到光耦芯片G1上，所述第三电阻R3还分别连接有第四电阻R4和第五电阻R5，所述第四电阻R4和第五电阻R5之间设置为并联连接，所述第四电阻R4和第五电阻 R5的并联支路分别并接有第六电阻R6和第七电阻R7。

本实施例中，采用TCMT1109型号的光耦芯片G1，反馈电路F作用是将输出电压进行取样，通过光耦隔离反馈到过流保护芯片N1的COMP端，控制6 脚输出来控制开关管的导通时间，从而使输出电压保持恒定的过程，反馈电路由LM431三端可调基准源和光耦TCMT1109及部分电阻、电容组成，取样端电阻第六电阻R6和第七电阻R7由一个大电阻和一个小电阻并联实现误差匹配，给三端可调基准源提供恒定的2.5V基准电压，以提高电路的调整精度，电路中第一电容C1和耦合电容C02起到频率补偿的作用。

所述过流保护芯片N1的控制端还并接有旁路电容AC01，所述过流保护芯片N1的输出端连接有场效应管M1，所述场效应管M1的源极分别并接有第一分压电阻RV1、第二分压电阻RV2和第三分压电阻RV3，所述过流保护芯片N1 的压控端还通过第八电阻R8与分流电阻R01相连接，所述分流电阻AR01的连接节点处还通过第二电容C2直接接地，所述过流保护芯片N1的信号收发端还通过第九电阻R9反馈连接到过流保护芯片N1的压控端，所述过流保护芯片N1的信号收发端还通过第三电容C3直接接地。

本实施例中，过流保护芯片N1采用UCC2800芯片控制外围电路，能够抑制初级电流波形上升沿的瞬间脉冲干扰，以避免干扰脉冲导致开关管误关闭的现象。

所述第六电阻R6和第七电阻R7的并接支路上连接有第一稳压管V1，所述第一稳压管V1的导通端反馈连接到光耦芯片G1的控制端，所述第一稳压管V1的控制端还通过耦合电容C02与光耦芯片G1控制端相连接。

本实施例中，过流保护电路可以保护原边变压器及开关管，当电流过大时场效应管M1关闭，工作原理是当负载电流超过额定值或短路时，场效应管 M1开关管的漏极上的电流增加，第一分压电阻RV1、第二分压电阻RV2和第三分压电阻RV3(第一分压电阻RV1、第二分压电阻RV2和第三分压电阻RV3 由表贴电阻RS1、RS2、RS3并联组成，为了控制组装体积，这三个器件版图上设计为一个焊盘，在工艺实现上设计将三个片式电容叠成并联的工艺方法) 上的电压反馈至过流保护芯片N1的3脚，当该电压大于1.5V时，通过芯片内部电流放大器使导通宽度变窄，使6脚上的输出电压下降，直至使过流保护芯片N1的不在工作，这样芯片停止输出触发脉冲，功率开关管关断来保护功率管，待故障消除后，电源自动的恢复正常工作。

所述变压器T的输入端与控制端直接还并接有第二稳压管V2、第一二极管D1和第十电阻R10，所述第二稳压管V2、第一二极管D1和第十电阻R10 之间设置为串联连接，所述变压器T的控制端还连接有晶体管M2，所述晶体管M2的集电极通过分流电阻BR02连接有电源VCC，所述变压器T的输入端还通过分流电阻CR03与电源VCC相连接，所述变压器T的输出支路上串接有第二二极管D2，所述变压器T的输出支路上还并接有分流电阻DR04、旁路电容BC03和旁路电容CC04，所述分流电阻DR04、旁路电容BC03、旁路电容CC04 的并接支路上串接有储能电感L，所述储能电感L的串接支路上并接有旁路电容DC05和旁路电容EC06，所述分流电阻DR04、旁路电容BC03、旁路电容CC04、旁路电容DC05和旁路电容EC06的另一端均接地。

本实施例中，变压器T不仅起到了隔离输入输出的作用，而且还能进行储能。

本实施例中，采用反激式的开关电源电路，输出旁路电容BC03、旁路电容CC04、旁路电容DC05和旁路电容EC06起着十分重要的作用，可使输出电压波形平稳，第二稳压管V2、第一二极管D1选择距离开关周期最近的谷底进行导通，在采用谷底导通时，实际周期会出现小范围的波动，与预设的周期产生差距，这个差距与谐振的周期相关，可以大大减少开关损耗，整个电源电路设计具有开关源待机损耗低，功率损耗更小等优点。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

设计图

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