專利名稱：開關電源的制作方法
技術領域：
開關電源技術領域：
本實用新型涉及一種供給用電器直流電能的開關電源，尤其是具有開機 時浪涌電流小，輸出的開關噪聲低，還能方便、靈活地做成輸出固定型或輸出大幅可調(diào)型， 且輸出穩(wěn)定的開關電源。背景技術：
目前，公知的開關電源是由抗干擾濾波器、整流濾波器、高頻變換開關 元件、高頻變換器、高頻整流濾波輸出依次電連接，輔以開關信號控制邏輯而構成。將開 關電源接入交流電網(wǎng)，抗干擾濾波器抑制電網(wǎng)中的雜波，同時也抑制開關電源工作時產(chǎn)生 的干擾和輻射。整流濾波器將交流變?yōu)橹绷鳎哳l變換開關元件在開關信號控制邏輯的作 用下，將直流變成高頻方波送入高頻變換器的初級，次級輸出所需幅度的方波，經(jīng)高頻整 流濾波輸出變成直流輸出。開關信號控制邏輯還檢測輸出的穩(wěn)定性，輸出若有改變，開關 信號控制邏輯則改變開關信號的頻率或占空比，用以改變高頻變換開關元件的導通和關斷 時間，使輸出保持穩(wěn)定。 一般開關電源開機時浪涌電流大，輸出的直流中含有較重的開關 噪聲成分。又由于開關信號控制邏輯的控制范圍有限，高頻變換開關元件受開關損耗和存 儲時間的制約，使得開關電源多為輸出固定型。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種輸出穩(wěn)定， 開機時浪涌電流小，輸出中開關噪聲成分低，且能設計成輸出固定或輸出大幅可調(diào)形式的 開關電源。為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:由抗干擾濾波器、可控整流 濾波器、高頻變換開關元件、高頻諧振變換器、高頻整流濾波輸出依次電連接，可控整流 濾波器導通角的控制由觸發(fā)信號控制邏輯完成，慢啟動電路使觸發(fā)信號控制邏輯在開機時 導通角從零開始逐漸上升，避免了開機時的浪涌電流；輸出取樣與比較放大電路使觸發(fā)信號控制邏輯發(fā)出合適的觸發(fā)信號，輸出電壓偏低時，導通角加大，可控整流濾波器的輸出 電壓升高，高頻整流濾波輸出的輸出電壓也升高，反之亦反。開關信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生一適 合高頻諧振變換器頻率的高頻方波，作用于高頻變換開關元件上，使高頻諧振變換器發(fā)生 電流諧振，產(chǎn)生一近似正弦波，輸出至高頻整流濾波輸出，得到所需的直流電能，有效減 小了開關噪聲。輔助穩(wěn)壓電源供給觸發(fā)信號控制邏輯、慢起動電路、開關信號產(chǎn)生電路、 輸出取樣與比較放大電路的能量，也作為基準電壓源。本實用新型的優(yōu)點在于1，可設計成固定輸出型，也可設計成輸出大幅可調(diào)型，且輸出穩(wěn)定。 2，可方便地做成輸出電壓穩(wěn)定的恒壓型電源，也可做成輸出電流穩(wěn)定的恒流型電源或 能方便轉換的混合型電源。3，開機時浪涌電流小，輸出中開關噪聲成分低。 4，體積小、重量輕、效率高。
圖l是本實用新型的電路結構圖。圖2是本實用新型的一個實施例的電路原理圖。圖中(1)抗干擾濾波器，(2)可控整流濾波器，(3)高頻變換開關元件，(4)高頻諧 振變換器，(5)高頻整流濾波輸出，(6)輔助穩(wěn)壓電源，(7)慢起動電路，(8)觸發(fā)信號 控制邏輯，(9)開關信號產(chǎn)生電路，(10)輸出取樣與比較放大電路。
具體實施方式
由圖1所示，該開關電源由抗干擾濾波器(1)、可控整流濾波器(2)、 高頻變換開關元件(3)、高頻諧振變換器(4)、高頻整流濾波輸出(5)依次電連接，可控 整流濾波器(2)導通角的控制由觸發(fā)信號控制邏輯(8)完成，慢起動電路(7)使觸發(fā)信 號控制邏輯(8)開機時的導通角由零度逐漸上升，避免了開機時的浪涌電流；輸出取樣與 比較放大電路(10)將高頻整流濾波輸出(5)的輸出電壓與基準電壓源相比較且進行放大， 去控制觸發(fā)信號控制邏輯(8)，使輸出電壓穩(wěn)定。開關信號產(chǎn)生電路(9)產(chǎn)生一個適合高 頻諧振變換器(4)的方波信號，用來控制高頻變換開關元件(3)的導通和截止，使直流 電能進入高頻諧振變換器(4)形成高頻電流震蕩，并經(jīng)高頻變壓器輸出至高頻整流濾波輸 出(5)，既起到隔離作用，又減小了開關噪聲。輔助穩(wěn)壓電源(6)供給慢起動電路(7)、 觸發(fā)信號控制邏輯(8)、開關信號產(chǎn)生電路(9)、輸出取樣與比較放大電路(10)的能量， 并提供基準電壓源，而且與高頻整流濾波輸出(5)有一公共電位參考點，以便于電量比較。 在圖2中，抗干擾濾波器(1),可控整流濾波器(2),高頻變換開關元件(3),高頻整 流濾波輸出(5),輔助穩(wěn)壓電源(6),觸發(fā)信號控制邏輯(8)，以為專業(yè)人員所公知，為 便于說明，也給出了原理電路。慢啟動電路(7)由Q1、 Cl、 Dl、 Rl組成，電容C1的一端與 輔助穩(wěn)壓電源(6)的正輸出端相連，另一端與三極管Q1的基極、二極管D1的負極相連，二 極管的正端接地(即公共電位參考點)，三極管Q1的集電極與輔助穩(wěn)壓電源(6)的正輸出 端相連，發(fā)射極接電阻R1， Rl的另一端接地，Rl是慢啟動電路(7)和輸出取樣與比較放大 電路(10)的公共負載電阻。Ql、 Cl、 Rl組成一發(fā)射極輸出電路，工作過程是當開關電 源得電后，輔助穩(wěn)壓電源6工作，Cl充電，Ql飽合導通，發(fā)射極與R1的接點取高電位，截止 了觸發(fā)信號控制邏輯(8)，使無觸發(fā)信號產(chǎn)生，隨著C1的充電，Ql逐漸退出飽合，最后截 止，慢起動電路(7)把對觸發(fā)信號控制邏輯(8)的控制權轉給輸出取樣與比較放大電路 (10)， 二極管D1是為C1快速放電設置的，當意外掉電時，使慢起動電路(7)盡快復原， 得電時重起作用。高頻諧振變換器(4)由高頻變壓器T1、電容器C2組成，為便于說明，圖2還給出了高 頻變換開關元件(3)的原理電路，場效應管Q2、 Q3電串連，接于可控整流濾波器(2)輸 出的正負極之間，與其它一些輔助元件組成一半橋式高頻變換開關元件。高頻諧振變換器 (4)中的高頻變壓器T1初級的一端與Q2的源極，Q3的漏極接在一起，另一端接電容器C2的 一端，C2的另一端接可控整流濾波器(2)輸出端的負極，高頻2變壓器T1的次級有一中心 抽頭，以便與高頻整流濾波輸出(5)接成全波整流的形式。當Q2導通Q3截止時，電流從可控整流濾波器(2)的正輸出端，通過Q2，高頻變壓器T1的初級、對電容器C2充電；當Q3導 通Q2截止時，C2通過高頻變壓器T1的初級和Q3放電，形成電流振蕩，將能量傳給高頻整流 濾波輸出(5),調(diào)整開關信號產(chǎn)生電路(9)的開關頻率，就能達到電流諧振，這樣即降低 了Q2、 Q3的開關損耗，也減小了輸出中的開關噪聲。高頻整流濾波輸出(5)輸出電流的大 小，決定了高頻諧振變換器(4)中諧振電流的大小。輸出取樣與比較放大電路(10)由電 阻R1、 R2、可調(diào)電阻R3、電阻R4、 R5、電容C3、 二極管D2、運算放大器IC1組成，R2的一端 接到高頻整流濾波輸出(5)的正極，另一端與R3的一端、IC1的同相輸入端接在一起，R3 的另一端接到輔助穩(wěn)壓電源(6)的負輸出端，負輸出電壓作為基準電壓源，R5的一端接地， 另一端與IC1的反相輸入端、R4的一端接在一起，R4的另一端接電容C3的一端，C3的另一端 與二極管D2的負極、Rl的一端接在一起，并作為輸出端去控制觸發(fā)信號控制邏輯(8)的導 通角，D2的正極接IC1的輸出端。輔助穩(wěn)壓電源(6)的接地端與高頻整流濾波輸出(5)輸 出電壓的負端接在一起，作為電位比較的參考點。下面說明實施例的工作過程得電后，輔助穩(wěn)壓電源(6)首先工作，同時慢起動電路(7)、 觸發(fā)信號控制邏輯(8)、開關信號產(chǎn)生電路(9)、輸出取樣與比較放大電路(10)進入工作 狀態(tài)。慢起動電路(7)中的C1充電，使得Q1飽合，Rl取高電位，使觸發(fā)信號控制邏輯(8) 無觸發(fā)信號產(chǎn)生，導通角為零，可控整流濾波器2的輸出電壓為零，高頻整流濾波輸出5的 輸出電壓也為零，輸出取樣與比較放大電路(10)中R2、 R3與IC1同相輸入端的連結點取負 電位，IC1輸出端取負電位，由于二極管D2的截止作用，觸發(fā)信號控制邏輯(8)的反相輸 入端不受輸出取樣與比較放大電路(10)的影響。隨著慢起動電路(7)中C1的充電電流減 小，Ql退出飽合進入放大區(qū)，Rl上的電位逐漸下降，觸發(fā)信號控制邏輯(8)的觸發(fā)導通角 信號從零逐漸增大，因而可控整流濾波器(2)的輸出電壓逐漸升高，高頻整流濾波輸出(5) 輸出的直流電壓逐漸增大，輸出取樣與比較放大電路(10)中R2、 R3和IC1同相輸入端的結 點電位也逐漸增大，當其過零時，IC1輸出端的電位翻轉成正電位，二極管D2導通，此電位 傳輸給觸發(fā)信號控制邏輯(8)，使觸發(fā)導通角減小，高頻整流濾波輸出(5)的輸出電壓減小， 使輸出取樣與放大電路(10)中R2、 R3和IC1同相輸入端的結點電位向負變化，過零時，IC1 輸出端的電位又翻轉為負電位，使觸發(fā)信號控制邏輯(8)的觸發(fā)信號使導通角減小，高頻整 流濾波輸出(5)的輸出電壓下降，這樣能動態(tài)地保持高頻整流濾波輸出(5)輸出電壓的穩(wěn) 定。調(diào)節(jié)輸出取樣與放大電路(10)中R3的大小，可以改變高頻整流濾波輸出(5)輸出電 壓的大小。輸出取樣與放大電路(10)中C3、 R4、 R5的作用是負反饋，抑制運算放大器IC1 可能產(chǎn)生的自激振蕩。
權利要求1. 一種開關電源，由抗干擾濾波器(1)、可控整流濾波器(2)、高頻變換開關元件(3)、高頻諧振變換器(4)、高頻整流濾波輸出(5)依次電連接。其特征在于觸發(fā)信號控制邏輯(8)，控制可控整流濾波器(2)，慢啟動電路(7)和輸出取樣與比較放大電路(10)控制觸發(fā)信號控制邏輯(8)，開關信號產(chǎn)生電路(9)使高頻諧振變換器(4)發(fā)生電流諧振。
2，根據(jù)權利要求1所述的開關電源，其特征在于慢啟動 電路(7)的電路結構是，電容C1的一端和三極管Q1的集電極 都接在輔助穩(wěn)壓電源(6)的正輸出端，Cl的另一端與Ql的基 極、二極管D1的負極連接在一起，Ql的發(fā)射極接電阻Rl, Dl 的正極和Rl另一端接地。
3,根據(jù)權利要求1所述的開關電源，其特征在于高頻諧 振變換器(4)的電路結構是高頻變壓器T1初級的一端與高頻 變換開關元件(3)中Q2的源極、Q3的漏極接在一起，Tl初級 的另一端接電容C2， C2的另一端接可控整流濾波器(2)的負輸出端。
專利摘要本實用新型公開了一種開關電源，它包括抗干擾濾波器、可控整流濾波器、高頻變換開關元件、高頻諧振變換器、高頻整流濾波輸出；輸出的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)由觸發(fā)信號控制邏輯完成，慢啟動電路避免了開機時的浪涌電流；高頻諧振變換器使直流電能變?yōu)楦哳l正弦波，減小了輸出中的開關噪聲和高頻變換開關元件的開關損耗；輸出取樣與比較放大電路控制觸發(fā)信號控制邏輯，使開關電源的輸出穩(wěn)定和可調(diào)。本實用新型開機時浪涌電流小，輸出中開關噪聲小，能方便、靈活地調(diào)節(jié)和控制輸出，且保持輸出穩(wěn)定。
文檔編號H02M3/335GK201113796SQ20072015310
公開日2008年9月10日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權日2007年6月20日
發(fā)明者凌向虎 申請人:凌向虎