專利名稱：Pwm變頻電路及開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電源設(shè)備，特別是涉及一種PWM變頻電路及開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的輸入電壓范圍非常寬的3842系列的PWM IC控制的電源，例如太陽能綜合管理使用的電源或者智能電表電源，有一個共同的特點就是輸入電壓范圍特別寬，能達到60Va(T700Vac，對于輸入電壓如此寬的電源，如果工作頻率F保持在70Khz不變，則在60Vac時的即使它的Ton時間能達到9. 3uS (70%*1000/75，70%是最大占空比)時，而在700Vac時Ton時間也僅有9. 3*60/700=0. 79uS 了，如果算上3842系列PWM IC所固有的Ton上升沿和下降沿各O. 5uS左右的延遲時間，太小的Ton時間會導(dǎo)致開關(guān)管是通不通，一來會造成PWM IC的失控，另外在高的輸入電壓時，電源的功耗主要是開通和關(guān)斷的損耗，而且此開關(guān)損耗和電源工作頻率成正比。

實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種PWM變頻電路及采用該PWM變頻電路的開關(guān)電源，提高PWM控制性能，降低開關(guān)損耗。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種PWM變頻電路，用于具有變壓器的開關(guān)電源，其包括定頻電路、PWM控制模塊和變頻模塊，所述定頻電路包括第一電阻和第一電容，所述PWM控制模塊的參考電壓輸出端接所述第一電阻的一端，所述第一電阻的另一端與所述第一電容的一端共接至所述PWM控制模塊的調(diào)制輸入端，所述變頻模塊包括輔助繞組、第二電阻、第二電容和定向?qū)ㄑb置，所述輔助繞組與所述變壓器的初級繞組輸入電壓端對應(yīng)的同名端通過所述定向?qū)ㄑb置以朝向所述第二電容導(dǎo)通的方式連接所述第二電容的一端和輸入地，所述第二電容的另一端和所述輔助繞組的另一端相連，并通過所述第二電阻連接所述第一電容的與所述第一電阻相連的一端。所述定向?qū)ㄑb置可以為第二二極管，所述第二二極管的陽極接所述輔助繞組，所述第二二極管的陰極接所述第二電容。所述定向?qū)ㄑb置也可以為開關(guān)管，通過控制開關(guān)管的通斷實現(xiàn)類似于二極管的單向?qū)ㄐЧ?。一種開關(guān)電源，包括前述的任一種PWM變頻電路，所述PWM變頻電路的PWM控制模塊的輸出端連接所述開關(guān)電源的主功率開關(guān)管的控制端。所述開關(guān)電源可以為反激電源。所述反激電源可以包括所述變壓器、所述主功率開關(guān)管、第三電阻、輸出二極管和輸出電容，所述變壓器的初級繞組的一端接輸入電壓，所述變壓器的初級繞組的另一端通過所述主功率開關(guān)管和所述第三電阻耦合到地，所述輸出二極管和所述輸出電容串聯(lián)在所述變壓器的次級繞組的兩端。優(yōu)選地，本實用新型有益的技術(shù)效果是[0011 ] 本實用新型的PWM變頻電路可以實現(xiàn)在輸入電壓較低時，讓電源工作在高頻，而隨著輸入電壓的升高，逐漸降低電源的工作頻率，適當?shù)卦龃笾鞴β书_關(guān)管Ton時間，不僅能讓開關(guān)管可靠地開通和截止，開關(guān)管的開關(guān)損耗也會隨著工作的頻率的降低而降低，因此還可以減小了開關(guān)元件的開關(guān)損耗。本實用新型的PWM變頻電路在電源的輸入電壓范圍特別寬時非常好用。它由少量的分立元件組成，非常簡單且實用。

圖I為本實用新型PWM變頻電路及開關(guān)電源的一個實施例的電路圖。
具體實施方式以下通過實施例結(jié)合附圖對本實用新型進行進一步的詳細說明。圖I示出一種適用于PWM IC控制電源的PWM變頻電路，其尤其適用于輸入電壓范圍很寬的PWM IC (例如UC3842)控制的電源電路，該電源電路具有變壓器Tl。請參閱圖I，在一種實施例中，PWM變頻電路包括定頻電路、PWM控制模塊Ul和變頻模塊，所述定頻電路包括第一電阻Rl和第一電容Cl，所述PWM控制模塊的參考電壓輸出端PIN8接所述第一電阻Rl的一端，所述第一電阻Rl的另一端與所述第一電容Cl的一端共接至所述PWM控制模塊的調(diào)制輸入端PIN4，所述變頻模塊包括輔助繞組WINDING2、第二電阻R2、第二電容C2和定向?qū)ㄑb置，所述輔助繞組WINDING2與所述變壓器的初級繞組WINDING1輸入電壓端(VB+)對應(yīng)的同名端通過所述定向?qū)ㄑb置以朝向所述第二電容C2導(dǎo)通的方式連接所述第二電容C2的一端和輸入地，所述第二電容C2的另一端和所述輔助繞組WINDING2的另一端相連，并通過所述第二電阻R2連接所述第一電容Cl的與所述第一電阻Rl相連的一端。所述定向?qū)ㄑb置優(yōu)選為第二二極管D2，所述第二二極管D2的陽極接所述輔助繞組WINDING2，所述第二二極管D2的陰極接所述第二電容C2。所述定向?qū)ㄑb置也可以為開關(guān)管或其它開關(guān)，通過控制通斷以實現(xiàn)類似于二極管的單向?qū)ㄐЧ８鶕?jù)實施例，PWM變頻電路的工作原理如下。變頻模塊包括電源的輔助繞組WINDING2、第二二極管D2、第二電阻R2和第二電容C2，此電路可以在第二電容C2上以負電壓的方式比例的跟蹤電源輸入電壓，即電源輸入電壓越高，則第二電容C2上負電壓越高，反之亦然。如圖I所示，輸入電壓VB+對GND是電源整流橋之后高壓電容上的電壓，當開關(guān)管Q3導(dǎo)通時，在變壓器初級繞組WINDING1上產(chǎn)生上“ + ”下的電壓，而在輔助繞組WINDING2上也產(chǎn)生下“ + ”上的電壓；相反，如果開關(guān)管Q3截止，在初級繞組WINDING1上產(chǎn)生上下“ + ”的電壓，而在輔助繞組WINDING2上也產(chǎn)生下上“ + ”的電壓，此時因為第二二極管D2單向?qū)?，并且第二二極管D2加上的是反向電壓，第二二極管D2不導(dǎo)通，第二電容C2的電壓不受開關(guān)管Q3截止的影響。另夕卜，輔助繞組WINDING2上的電壓等于輔助繞組WINDING1上的電壓/N，(N=WINDING1的圈數(shù)/WINDING2的圈數(shù))。開關(guān)管Q3導(dǎo)通時，通過第二二極管D2向第二電容C2充電，且第二電容C2上的電壓是下“ + ”上又因為第二電容C2的下端連接到電源的初級接地端GND,所以第二電容C2上的電壓相對于地GND來說是一個負電壓，且大小基本上等于初級繞組WINDING1上的電壓/N，所以第二電容C2的負電壓和VB+上的電壓是成正比的。定頻電路優(yōu)選由第一電阻Rl和第一電容Cl組成。一種實施例中，對3842系列的PWM IC定頻，其定頻率原理是3842系列的PWM IC通過內(nèi)部電路在參考電壓輸出端PIN8上形成一個穩(wěn)定的5V電壓作為參考電壓源，此5V參考電壓通過第一電阻Rl向第一電容Cl充電，并且在第一電容Cl上的電壓(也就是UC3842 PIN4上的電壓)由I. 2V充電到3. 8V時，PWM IC產(chǎn)生ON的時間，UC3842 PIN4上電壓一旦達到3. 8V會很快通過IC內(nèi)部的電路放電到I. 2V，這就產(chǎn)生了 OFF時間，接著再由1.2V充電到3. 8 V，這樣周而復(fù)始就形成了一個固定的頻率。不管有沒有次級反饋，UC3842 IC就將以此固定頻率工作。 正如以上描述所解釋的，變頻電路中，第二電容C2上的負電壓是和VB+成正比的，VB+越高在第二電容C2上產(chǎn)生的負電壓也越高。而第二電容C2上的負電壓越高，通過電阻R2由第一電容Cl流向第二電容C2的電流就越大，在5V參考電壓通過電阻Rl向第一電
容Cl充電時，由于電阻R2的分流，第一電容Cl上的電壓由I. 2V充電到3. 8V所用的時間變長，從而使得3842系列PWM IC的工作頻率變低。由此，在輸入電壓VB+低時，3842系列PWM IC的工作頻率高，反之亦然。根據(jù)公式Pout =0. 5*L*Ip*Ip*F* Eff. , (Pout是輸出功率,L是變壓器電感,Lp是通過變壓器的峰值電流，F(xiàn)是工作頻率，Eff.是電源效率)。從式中可知在L，Ip和Eff.不變時，Pout和F成正比。因此工作頻率F升高可以提高電源在低壓輸入時的帶載能力。當電壓升到較高時，電源不存在帶載問題，但太小的Ton時間又會使得開關(guān)管不能正常工作，而且工作頻率高電源的開關(guān)損耗增大，若能把工作頻率降下來，適當?shù)卦龃骉on時間，不僅能讓開關(guān)管可靠地開通和截止，還能降低開關(guān)損耗。本實用新型的實施例通過增加變頻電路，可以實現(xiàn)在輸入電壓較低時，讓電源工作在高頻，而隨著輸入電壓的升高，將電源的工作頻率逐漸降下來。因為公式(VB+) *Ton=Sqrt (2*Pout*L/ (F*Eff.))，(式中VB+是電源整流后在高壓電容上的電壓，Ton是開關(guān)管的導(dǎo)通時間，Pout是輸出功率，L是變壓器電感量，F(xiàn)是工作頻率，Eff.是電源效率)，在VB+，Pout, L, Eff.不變時，工作頻率F減小一倍，Ton時間增大I. 414倍，不僅可以使得開關(guān)元件可靠的導(dǎo)通和截止，開關(guān)管的開關(guān)損耗也會隨著工作的頻率的降低而降低，因此還可以減小了開關(guān)元件的開關(guān)損耗。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種PWM變頻電路，用于具有變壓器的開關(guān)電源，其特征在于，包括定頻電路、PWM控制模塊和變頻模塊，所述定頻電路包括第一電阻和第一電容，所述PWM控制模塊的參考電壓輸出端接所述第一電阻的一端，所述第一電阻的另一端與所述第一電容的一端共接至所述PWM控制模塊的調(diào)制輸入端，所述變頻模塊包括輔助繞組、第二電阻、第二電容和定向?qū)ㄑb置，所述輔助繞組與所述變壓器的初級繞組輸入電壓端對應(yīng)的同名端通過所述定向?qū)ㄑb置以朝向所述第二電容導(dǎo)通的方式連接所述第二電容的一端和輸入地，所述第二電容的另一端和所述輔助繞組的另一端相連，并通 過所述第二電阻連接所述第一電容的與所述第一電阻相連的一端。
2.如權(quán)利要求I的PWM變頻電路，其特征在于，所述定向?qū)ㄑb置為第二二極管，所述第二二極管的陽極接所述輔助繞組，所述第二二極管的陰極接所述第二電容。
3.一種開關(guān)電源，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的PWM變頻電路，所述PWM變頻電路的PWM控制模塊的輸出端連接所述開關(guān)電源的主功率開關(guān)管的控制端。
4.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述開關(guān)電源為反激電源。
5.如權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述反激電源包括所述變壓器、所述主功率開關(guān)管、第三電阻、輸出二極管和輸出電容，所述變壓器的初級繞組的一端接輸入電壓，所述變壓器的初級繞組的另一端通過所述主功率開關(guān)管和所述第三電阻耦合到地，所述輸出二極管和所述輸出電容串聯(lián)在所述變壓器的次級繞組的兩端。
專利摘要本實用新型公開了一種PWM變頻電路，包括定頻電路、PWM控制模塊和變頻模塊，所述定頻電路包括第一電阻和第一電容，所述PWM控制模塊的參考電壓輸出端接所述第一電阻的一端，所述第一電阻的另一端與所述第一電容的一端共接至所述PWM控制模塊的調(diào)制輸入端，所述變頻模塊包括輔助繞組、第二電阻、第二電容和定向?qū)ㄑb置，所述輔助繞組與所述變壓器的初級繞組輸入電壓端對應(yīng)的同名端通過所述定向?qū)ㄑb置以朝向所述第二電容導(dǎo)通的方式連接所述第二電容的一端和輸入地，所述第二電容的另一端和所述輔助繞組的另一端相連，并通過所述第二電阻連接所述第一電容的與所述第一電阻相連的一端。通過增加PWM變頻電路，提高了PWM控制性能，降低了開關(guān)損耗。
文檔編號H02M1/08GK202424491SQ20112055116
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者周明亮, 李方秋, 肖鏗 申請人:信豐可立克科技有限公司, 惠州市可立克科技有限公司, 深圳可立克科技股份有限公司