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具有限幅振蕩控制的開關(guān)電源的制作方法

文檔序號(hào):7320601閱讀:451來源:國知局
專利名稱:具有限幅振蕩控制的開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及交流和直流之間的變換設(shè)備類,特別涉及一種通過限幅振蕩技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬電壓輸入和高穩(wěn)定度輸出的開關(guān)電源。
背景技術(shù)
對于現(xiàn)代AC-DC開關(guān)電源,其重點(diǎn)是利用整流逆變技術(shù)實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換,從而輸出低壓的直流電壓,電網(wǎng)供電的交流額定電壓因國別和地區(qū)的不同而異,通常為110V或220V,且在許多地區(qū)存在電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定的情況,為了使得電子設(shè)備能適應(yīng)不同地區(qū)的不同電力情況,要求作為向電子設(shè)備供電的開關(guān)電源要有寬的電壓輸入范圍,并能輸出穩(wěn)定可靠的直流電壓。
目前的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)如

圖1所示,由整流器(1)、振蕩電路(2)、高頻變壓器(3)和二次整流器(4)經(jīng)電路連接組成。
其工作原理如下正弦波交流電網(wǎng)電壓經(jīng)過整流濾波器(1)整流濾波,經(jīng)過振蕩電路(2)輸出高頻振蕩電壓,經(jīng)過高頻變壓器(3)變壓,然后通過二次整流器(4)整流輸出直流電壓,其中在振蕩電路(2)中,振蕩驅(qū)動(dòng)控制(5)輸出高頻振蕩脈沖電壓給開關(guān)管(3),控制其導(dǎo)通。
為了有寬的電壓輸入范圍,開關(guān)電源通常是在輸入整流部分通過倍壓/全波整流切換方式,如在輸入電壓高于150V時(shí)切換到220V全波整流方式進(jìn)行整流,而低于150V時(shí)則切換到110V倍壓整流方式進(jìn)行整流。開關(guān)電源的工作電壓的波動(dòng)范圍一般為額定電壓的-15%~10%,當(dāng)在農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)、使用柴油供電時(shí)或電網(wǎng)波動(dòng)較大的地區(qū),當(dāng)供電電壓的波動(dòng)范圍大于±15%或長期處于較低電壓時(shí),使用上述整流方法不能保證開關(guān)電源還能正常工作,并可能會(huì)損壞開關(guān)電源。
現(xiàn)代開關(guān)電源追求的是小型化、薄形化、輕量化、高頻化,開關(guān)電源的體積、重量主要是由儲(chǔ)能元件(磁性元件和電容)決定的,因此開關(guān)電源的小型化實(shí)質(zhì)上就是盡可能減小其中儲(chǔ)能元件的體積。在一定范圍內(nèi),開關(guān)頻率的提高,不僅能有效地縮小電容、電感和變壓器的尺寸,而且還能夠抑制干擾,改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,開關(guān)電源過去采用的LC或RC構(gòu)成的振蕩控制電路頻率只有幾十KHz,變壓器的尺寸遠(yuǎn)未能滿足對小型化的要求,需要進(jìn)一步縮小變壓器的體積。
開關(guān)電源的高頻變壓器4的初、次級(jí)繞組匝數(shù)比是由開關(guān)管2輸出的高頻振蕩電壓和直流輸出電壓所決定,而高頻振蕩電壓又由交流輸入電壓所決定。變壓器的繞組匝數(shù)是固定的,根據(jù)初級(jí)輸入和次級(jí)輸出而定,直流輸出電壓一般是固定的,因此輸入變壓器初級(jí)的電壓不能有太大變化,如交流輸入額定電壓的15%,否則變壓器將不能正常工作。因此過去的開關(guān)電源如果輸入電壓波動(dòng)過大,將導(dǎo)致無法工作。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,提供一種具有限幅振蕩控制的開關(guān)電源,該開關(guān)電源采用限幅振蕩方式來控制振蕩輸出電壓幅度,只要輸入電壓能滿足振蕩電路的起振電壓要求,都能正常的工作,從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的寬電壓輸入,在振蕩部分增加限幅和整形電路,使輸出直流電壓的穩(wěn)定度得到很大的提高。
本實(shí)用新型目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成本實(shí)用新型主要由整流濾波器、限幅振蕩電路、高頻變壓器和二次整流器經(jīng)電路連接構(gòu)成。
其中,限幅振蕩電路由開關(guān)器件、振蕩驅(qū)動(dòng)控制器、限幅器、整形器構(gòu)成。
使用時(shí)正弦波交流電網(wǎng)電壓經(jīng)過整流器整流濾波,經(jīng)過限幅振蕩電路輸出限幅的高頻振蕩電壓,經(jīng)過高頻變壓器變壓,然后通過二次整流器輸出穩(wěn)定的直流電壓。
在限幅振蕩電路中,電壓從開關(guān)器件輸入,經(jīng)過限幅電路,然后從整形電路輸出。其中限幅振蕩的過程步驟如下當(dāng)整流濾波器的輸出電壓大于振蕩電路的起振電壓時(shí),振蕩驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件進(jìn)行工作,限幅器對高頻振蕩電壓進(jìn)行限幅,保證高頻變壓器的初級(jí)輸入電壓保持不變,從而達(dá)到變壓器的輸入和輸出保持恒定,不受輸入電壓變化大小的影響,實(shí)現(xiàn)了真正的寬電壓輸入范圍,然后由整形器對限幅后的高頻振蕩電壓進(jìn)行整形,矯正因限幅器對電壓限幅造成的波形失真,輸出波形良好的矩形波。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是,由于采用了限幅振蕩的技術(shù),利用集成電路來控制振蕩驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了寬電壓輸入范圍,輸出穩(wěn)定度高的直流電壓,同時(shí)大大減小了高頻變壓器的體積,從而使整個(gè)開關(guān)電源更加小型化。
附圖概述附圖1為本實(shí)用新型現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)圖;附圖2為本實(shí)用新型的開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)圖;附圖3為本實(shí)用新型經(jīng)過整流濾波的電壓波形;附圖4為本實(shí)用新型高頻振蕩輸出電壓的波形;附圖5為本實(shí)用新型限幅整形后的高頻振蕩電壓的波形;附圖6為本實(shí)用新型二次整流輸出波形;具體技術(shù)方案
以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本實(shí)用新型特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明,以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解如附圖2-6所示,標(biāo)號(hào)1-8表示整流濾波器(1)、限幅振蕩電路(2)、高頻變壓器(3)、二次整流器(4)、振蕩驅(qū)動(dòng)控制器(5)、振蕩控制開關(guān)(6)、限幅器(7)、整形器(8)。
正弦波交流電網(wǎng)電壓經(jīng)過整流器(1)整流濾波,由振蕩驅(qū)動(dòng)控制器(5)控制振蕩開關(guān)管(6),把整流后的直流電壓變換成高頻振蕩電壓,經(jīng)過限幅器(7)對高頻振蕩電壓進(jìn)行限幅,然后從整形器(8)輸出限幅的高頻振蕩電壓,經(jīng)過高頻變壓器(3)變壓,然后通過二次整流器(4)輸出穩(wěn)定的直流電壓。
振蕩驅(qū)動(dòng)控制器(5)為振蕩頻率高達(dá)500KHz的集成電路芯片IC。
電網(wǎng)的供電電壓是頻率為50或60Hz的正弦波交流電壓,額定為110V或220V。整流器(1)采用全波整流濾波器,正弦波交流電壓經(jīng)過開關(guān)電源的整流器(1)整流和濾波后,由于整流濾波器件的特性所決定,輸出的是有帶有紋波的直流電壓(附圖3)。
當(dāng)振蕩控制IC(5)檢測到輸入的直流電壓的范圍在起振電壓和整流器件的反向電壓之間時(shí),振蕩驅(qū)動(dòng)控制器(5)開始輸出高頻振蕩控制電壓給開關(guān)管(6),控制其導(dǎo)通和關(guān)斷,只要把振蕩驅(qū)動(dòng)控制器(5)的起振電壓設(shè)定在合適的值,就可以實(shí)現(xiàn)在以上兩種的電網(wǎng)輸入電壓都能正常工作,即在80~264V范圍內(nèi),振蕩控制電路都能正常工作。本實(shí)施例中,振蕩控制電路(5)采用頻率為500KHz的集成IC,輸出占空比為50%的高頻振蕩電壓。因?yàn)檎袷庮l率很高,所以可以大大縮小高頻變壓器的體積,而且振蕩頻率穩(wěn)定,增加了開關(guān)電源的穩(wěn)定性。高頻變壓器可選用鐵氧體磁芯,可以減小變壓器的高頻損耗。
在限幅振蕩部分,高頻振蕩開關(guān)管(6)輸出的是高頻振蕩電壓(附圖4),由于開關(guān)器件的通斷并不是線性的,所以其輸出電壓波形也并不是理想的矩形波,同時(shí),由于高頻振蕩電壓幅度變化過大將影響變壓器的正常工作,本實(shí)施例設(shè)定輸出為5V的直流電壓,根據(jù)初次級(jí)的繞組匝數(shù)比,可以根據(jù)變壓器的特性計(jì)算出限制高頻輸出電壓幅度的大小,一般為幾十V左右,根據(jù)不同的變壓器磁芯可選擇不同的限幅幅度,然后選擇不同的限幅器。通過限幅器(7)把波形不好的高壓部分給削掉,因?yàn)榻?jīng)過限幅后的電壓較低,而變壓器的體積和初、次級(jí)繞組的匝數(shù)有關(guān),在降低了高頻變壓器(3)的初級(jí)輸入電壓之后,由于次級(jí)繞組根據(jù)輸出電壓而確定,初級(jí)繞組的匝數(shù)減少也就減小了變壓器體積和重量,同時(shí)也使其輸出波形較理想。
圖5給出了本實(shí)施例中經(jīng)過整形后的矩形波高頻振蕩電壓,由于經(jīng)過振蕩限幅后的電壓波形不是理想的矩形波,因此通過整形器(8)把限幅過后的電壓波形進(jìn)行整形,使其波形更加接近于矩形波,這樣,再通過高頻變壓器(3)把高頻振蕩電壓變換成低壓輸出,再經(jīng)二次整流電路(4)進(jìn)行整流濾波后,就能輸出高精度的直流電壓(附圖6)。
標(biāo)號(hào)1-8的各個(gè)電路的內(nèi)部組成內(nèi)容,為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知、公知的技術(shù),而且每個(gè)組成電路均已模塊化,其內(nèi)部組成電路可以有許多的變化,但其功能基本相同,在此不再贅述。
權(quán)利要求1.一種具有限幅振蕩控制的開關(guān)電源,主要由整流濾波器、振蕩電路、高頻變壓器和二次整流器經(jīng)電路連接構(gòu)成,其特征在于所使用的振蕩電路為限幅振蕩電路,其中正弦波交流電網(wǎng)電壓經(jīng)過整流濾波器,進(jìn)入限幅振蕩電路,再經(jīng)過高頻變壓器,然后通過二次整流器輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有限幅振蕩控制的開關(guān)電源,其特征在于所述的限幅振蕩電路由開關(guān)器件、振蕩驅(qū)動(dòng)控制器、限幅器、整形器經(jīng)電路連接構(gòu)成,其中電壓從開關(guān)器件輸入,經(jīng)過限幅器,然后從整形器輸出,振蕩控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)控制開關(guān)器件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及交流和直流之間的變換設(shè)備類,特別涉及一種通過限幅振蕩技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬電壓輸入和高穩(wěn)定度輸出的開關(guān)電源,該開關(guān)電源采用限幅振蕩方式來控制振蕩輸出電壓幅度,只要輸入電壓能滿足振蕩電路的起振電壓要求,都能正常的工作,從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的寬電壓輸入,在振蕩部分增加限幅和整形電路,使輸出直流電壓的穩(wěn)定度得到很大的提高。
文檔編號(hào)H02M3/24GK2645334SQ03210450
公開日2004年9月29日 申請日期2003年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者李蘇明, 吉生平 申請人:上海亨通光電科技有限公司
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