專利名稱：開(kāi)關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)關(guān)電源。
背景技術(shù)：
為了保證便攜式設(shè)備的電源快速、安全地充電，需要高精度、高效率及 低待機(jī)功耗的交流到直流變換的電源模塊。目前，由于開(kāi)關(guān)模式電源的電壓 適應(yīng)范圍寬、變換效率高，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、電動(dòng)汽車電子產(chǎn)品等電 子電氣設(shè)備上。
現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源，往往適應(yīng)環(huán)境比較局限性，各種保護(hù)不全面。在惡劣 環(huán)境中不可靠、熱穩(wěn)定性不好，特別是汽車上的開(kāi)關(guān)電源，由于車上的電機(jī) 帶來(lái)的電壓和電流浪涌對(duì)電子產(chǎn)品形成很大的威脅，勢(shì)必對(duì)電源提出了改進(jìn) 的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有開(kāi)關(guān)電源存在的問(wèn)題設(shè)計(jì)了一種開(kāi)關(guān)電源，此開(kāi)關(guān) 電源能夠在惡劣的條件下(例如在電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)器中)可靠地工作。
本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)電源，該開(kāi)關(guān)電源包括電感Ll;輸入單元， 用于將輸入電壓連接到變壓器，以及對(duì)控制芯片進(jìn)行供電；控制芯片；變壓 器；電流反饋單元，用于將輸出電流反饋給所述控制芯片；電壓反饋單元， 用于將輸出電壓反饋給所述控制芯片；開(kāi)關(guān)管；以及輸出單元；其中輸入電 壓連接電感L1的一端，電感L1另一端連接所述輸入單元，控制芯片電連接 到輸入單元、開(kāi)關(guān)管、電流反饋單元以及電壓反饋單元，電流反饋單元與開(kāi) 關(guān)管連接，電壓反饋單元與輸出單元電連接，變壓器與輸入單元、電流反饋單元、控制芯片以及輸出單元耦合。
本發(fā)明提供的幵關(guān)電源，采用電感抑止了共模干擾，采用了電流反饋單 元、電壓反饋單元，對(duì)電流進(jìn)行逐步限流并降低了輸出波紋，從而可以在惡 劣環(huán)境中可靠地工作。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明的輸入單元的優(yōu)選實(shí)施方式的電路框圖3為本發(fā)明的輸入過(guò)壓保護(hù)單元的優(yōu)選實(shí)施方式的電路圖;
圖4為本發(fā)明的輸入欠壓保護(hù)單元的優(yōu)選實(shí)施方式的電路圖;
圖5為本發(fā)明的控制芯片各管腳連接框圖6為本發(fā)明的電流反饋單元的優(yōu)選實(shí)施方式的電路框圖7為本發(fā)明的電壓反饋單元的優(yōu)選實(shí)施方式的電路框圖8為本發(fā)明的輸出過(guò)壓保護(hù)單元的一種實(shí)施方式的電路圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種開(kāi)關(guān)電源，該開(kāi)關(guān)電源包括電感L1; 輸入單元l，用于將輸入電壓連接到變壓器5，以及對(duì)控制芯片4進(jìn)行供電； 控制芯片4;變壓器5;電流反饋單元6，用于將輸出電流反饋給所述控制芯 片4;電壓反饋單元7，用于將輸出電壓反饋給所述控制芯片4;開(kāi)關(guān)管10;
以及輸出單元9;其中輸入電壓連接電感L1的一端，電感L1另一端連接所 述輸入單元l，控制芯片4電連接到輸入單元1、開(kāi)關(guān)管IO、電流反饋單元 6以及電壓反饋單元7，電流反饋單元6與開(kāi)關(guān)管IO連接，電壓反饋單元7 與輸出單元9電連接，變壓器5與輸入單元1、電流反饋單元6、控制芯片4 以及輸出單元9耦合。優(yōu)選的，在電感L1前還連接有磁珠，從而可以抑止高頻，根據(jù)開(kāi)關(guān)電 源在不同使用情況中的干擾頻率，選擇合適帶寬的磁珠。
現(xiàn)在結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
如圖2所示，輸入單元1包括變壓器連接電路，該變壓器連接電路的一
端與電感Ll的一端電連接，另一端與變壓器5電連接，其具體實(shí)現(xiàn)為本領(lǐng)
域技術(shù)人員所公知，于此不予詳述。所述變壓器連接電路用于將輸入電壓輸
入到變壓器5。
輸入單元1還包括升壓電路11，該升壓電路11采用升壓芯片對(duì)輸入電
壓進(jìn)行升壓，利用升壓后的電壓對(duì)開(kāi)關(guān)電源的控制芯片4進(jìn)行供電。所述升 壓電路11與變壓器連接電路并聯(lián)后與電感L1 一端電連接，所述升壓電路11 另一端與控制芯片4電連接。所述升壓芯片可以選用LM2731芯片。當(dāng)開(kāi)關(guān) 電源在突然工作時(shí)，由于周圍電感性負(fù)載的影響而輸入電壓會(huì)下跌，有時(shí)會(huì) 跌到很低，使得開(kāi)關(guān)電路的控制芯片4不能夠正常工作。采用了該升壓電路 11，可以將輸入電壓升高后再給開(kāi)關(guān)電源的控制芯片4進(jìn)行供電，從而保證 了開(kāi)關(guān)電源的正常工作。
如圖1所示，優(yōu)選情況下，所述開(kāi)關(guān)電源還包括輸入過(guò)壓保護(hù)單元2， 用于當(dāng)輸入電壓高于給定的輸入電壓上限時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)電源的控制芯片4;所 述輸入過(guò)壓保護(hù)單元2—端與電感L1電連接，另一端與控制芯片4電連接。 優(yōu)選的，可以設(shè)定當(dāng)輸入電壓超過(guò)設(shè)計(jì)輸入電壓的15%時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)電源的控 制芯片4。
圖3為本發(fā)明的輸入過(guò)壓保護(hù)單元2的優(yōu)選實(shí)施方式的電路圖。該電路 包括穩(wěn)壓管以及NPN三極管，優(yōu)選為兩個(gè)穩(wěn)壓管并聯(lián)后連接到NPN三極管 的基級(jí)。當(dāng)輸入電壓高于給定的輸入電壓上限時(shí)，穩(wěn)壓管被擊穿，過(guò)壓保護(hù) 單元輸出低電平，關(guān)閉控制芯片4，從而實(shí)現(xiàn)了輸入過(guò)壓保護(hù)。該輸入過(guò)壓 保護(hù)單元2的電路也可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它實(shí)施方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖1所示，優(yōu)選的，所述開(kāi)關(guān)電源還包括輸入欠壓保護(hù)單元3，用于 當(dāng)輸入電壓低于輸入電壓的下限時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)電源的控制芯片4;所述輸入欠 壓保護(hù)單元3—端與電感L1電連接，另一端與控制芯片4電連接。優(yōu)選的，
可以設(shè)定當(dāng)輸入電壓低于設(shè)計(jì)輸入電壓的15%時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)電源的控制芯片 4。
圖4為本發(fā)明的輸入欠壓保護(hù)單元3的優(yōu)選實(shí)施方式的電路圖。該電路 主要包括PNP三極管。輸入電壓在正常范圍時(shí)，PNP三極管關(guān)斷，當(dāng)輸入 電壓低于輸入電壓的下限時(shí)，PNP三極管開(kāi)通，致使開(kāi)關(guān)電源的控制芯片4 關(guān)閉不工作，從而實(shí)現(xiàn)了輸入欠壓保護(hù)。該電路的具體實(shí)現(xiàn)方式為本領(lǐng)域技 術(shù)人員所公知，當(dāng)然，本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電路也可以采用圖4所示的電路以外的 其它現(xiàn)有的欠壓保護(hù)電路，由于這些本領(lǐng)域技術(shù)人員都熟知，在此不予詳述。
如圖5所示，開(kāi)關(guān)電源的控制芯片4與輸入單元1、輸入過(guò)壓保護(hù)單元 2、輸入欠壓保護(hù)單元3、電流反饋單元6、電壓反饋單元7以及開(kāi)關(guān)管10 連接。優(yōu)選情況下，控制芯片采用電流型控制芯片UC3843，其中輸入過(guò)壓 保護(hù)單元2和電壓反饋單元7接UC3843的COMP管腳，輸入欠壓保護(hù)單元 3接UC3843的Vft管腳，電流反饋單元6接UC3843的Isense管腳，輸入單 元接UC3843的Vcc管腳，開(kāi)關(guān)管接UC3843的output管腳。
變壓器5包括鐵芯和線圈。優(yōu)選采用罐型鐵芯，這種鐵芯結(jié)合面積大， 屏蔽好，漏感及分布電容小。而變壓器5的初級(jí)繞組優(yōu)選采用直徑為0.22mm 的聚酯亞胺合漆包線，該漆包線可以耐200攝氏度的高溫。
電流反饋單元6的電路如圖6所示，該開(kāi)關(guān)電源的電流反饋采用逐波限 流的方式，利用互感器61進(jìn)行電流采樣，其中，互感器61—側(cè)連接到開(kāi)關(guān) 管(10)的漏極和輸入單元l之間，另一側(cè)連接電流反饋單元6，互感器61 像傳統(tǒng)的電流采樣電路中那樣連接開(kāi)關(guān)管MOSFET10的源極(S極)。這樣 設(shè)計(jì)的電流采樣電路，可以減少幵關(guān)管MOSFET IO的管壓降，降低開(kāi)關(guān)管的功率損耗，功率損耗大約降低了 0.2-0.5%。而且這樣設(shè)計(jì)的電路布線更為 方便。電流反饋單元6的其它電路部分的具體實(shí)現(xiàn)方式可采用本領(lǐng)域技術(shù)人 員所公知的方式實(shí)現(xiàn)，于此不予詳述。
電壓反饋單元7的一種優(yōu)選的電路如圖7所示。利用包括集成芯片的集 成芯片電路模塊71進(jìn)行電壓采樣。集成芯片電路模塊71與輸出單元9和控 制芯片4電連接，輸出單元9和電感L2—端電連接，電感L2和電容組72 一端電連接，電容組72另一端連接到變壓器，電阻R1—端和電容C1一端 均與集成芯片電路模塊71電連接，電阻R1另一端和電容組72另一端電連 接后連接到變壓器，電容C1另一端和電感L2—端電連接后連接到輸出單元 9。其中這樣，電阻R1—端和電容C1一端連接于一點(diǎn)并在該點(diǎn)與集成芯片 電路模塊71電連接，電阻R1另一端和電容C1另一端跨接于串聯(lián)的電容組 72和電感L2的兩端。電阻R1和電容C1沒(méi)有采用并聯(lián)方式，而是采用了電 阻Rl和電容Cl 一端直接連接，另一端跨接在電容組72和電感L2兩端， 即采樣點(diǎn)沒(méi)有設(shè)置在同一點(diǎn)上，這樣設(shè)計(jì)有利于快速反饋輸出波動(dòng)，同時(shí)可 以降低輸出波紋，在實(shí)踐調(diào)試的數(shù)據(jù)中充分驗(yàn)證該電壓反饋電路可以較大改 進(jìn)對(duì)波紋的控制，輸出波紋大約從500mv降低到20mv。其中所述集成芯片 可以選用TL431芯片。
優(yōu)選的，所述開(kāi)關(guān)電源還包括輸出過(guò)壓保護(hù)單元8，用于防止輸出電壓 大幅度升高。所述輸出過(guò)壓保護(hù)單元8與電壓反饋單元7并聯(lián)， 一端與控制 芯片4電連接，另一端與輸出單元9電連接。該輸出過(guò)壓保護(hù)單元8使得當(dāng) 輸出電壓超過(guò)給定的輸出電壓上限時(shí)關(guān)閉控制芯片4的脈寬調(diào)制(PWM) 輸出。優(yōu)選的，可以設(shè)定輸出電壓超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓的15%時(shí)關(guān)閉控制芯片 4的PWM輸出。
圖8為本發(fā)明的輸出過(guò)壓保護(hù)單元8的一種實(shí)施方式的電路圖。當(dāng)出現(xiàn) 異常情況致使輸出電壓大幅度升高時(shí)，將會(huì)損壞后續(xù)電路，在輸出電路增加
9該輸出過(guò)壓保護(hù)單元8將可以防止過(guò)壓。當(dāng)輸出電壓超過(guò)給定的輸出電壓的 上限時(shí)將過(guò)壓保護(hù)單元8的穩(wěn)壓管擊穿使得光耦輸出去關(guān)閉單元4的PWM 輸出。該電路的具體實(shí)現(xiàn)方式為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，當(dāng)然，本發(fā)明的開(kāi)
關(guān)電路也可以采用圖8所示的電路以外的其它現(xiàn)有的過(guò)壓保護(hù)電路，由于這
些本領(lǐng)域技術(shù)人員都熟知，在此不予詳述。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)電源，同時(shí)具有輸入過(guò)壓保護(hù)單元、欠壓保護(hù)單
元和輸出過(guò)壓保護(hù)單元，可以實(shí)現(xiàn)輸入輸出的過(guò)壓、欠壓保護(hù)；輸入單元中 加入了升壓電路，保證了干擾情況下輸入電壓較低時(shí)開(kāi)關(guān)電源仍能正常工 作；并對(duì)電流反饋單元進(jìn)行了改進(jìn)，減少了 MOSFET的功耗；以及對(duì)電壓 反饋單元7進(jìn)行了改善，可以快速反饋輸出波動(dòng)并降低了輸出波紋。
權(quán)利要求
1、一種開(kāi)關(guān)電源，其中，該開(kāi)關(guān)電源包括變壓器(5)、開(kāi)關(guān)管(10)、電感L1、輸入單元(1)、電流反饋單元(6)、電壓反饋單元(7)、控制芯片(4)、以及輸出單元(9)，電感L1一端電連接到所述輸入單元(1)，控制芯片(4)電連接到輸入單元(1)、變壓器(5)的初級(jí)、開(kāi)關(guān)管(10)、電流反饋單元(6)以及電壓反饋單元(7)，電流反饋單元(6)與開(kāi)關(guān)管(10)連接，電壓反饋單元(7)與輸出單元(9)電連接，變壓器(5)的初級(jí)還與輸入單元(1)耦合，次級(jí)與電流反饋單元(6)以及輸出單元(9)耦合；所述電感L1用于接收輸入電壓并將輸入電壓傳送到輸入單元(1)，所述輸入單元(1)用于將輸入電壓輸入到變壓器(5)的初級(jí)和對(duì)控制芯片(4)進(jìn)行供電，所述輸出單元(9)用于輸出變壓器(5)次級(jí)的輸出電壓，所述電流反饋單元(6)用于將變壓器(5)次級(jí)的輸出電流反饋給所述控制芯片(4)，所述電壓反饋單元(7)用于將變壓器(5)次級(jí)的輸出電壓反饋給所述控制芯片(4)，所述控制芯片(4)用于根據(jù)從電流反饋單元(6)反饋的電流和從電壓反饋單元(7)反饋的電壓來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源，其中，該開(kāi)關(guān)電源還包括磁珠， 所述磁珠連接于所述電感Ll之前。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開(kāi)關(guān)電源，其中，所述輸入單元(1)包括變 壓器連接電路和升壓電路(11)，所述升壓電路(11)與變壓器連接電路并 聯(lián)后與電感L1一端電連接，所述升壓電路(11)另一端與控制芯片(4)電 連接，所述變壓器連接電路另一端與變壓器(5)電連接，所述變壓器連接 電路用于將輸入電壓輸入到變壓器(5)，所述升壓電路(11)用于對(duì)輸入電 壓進(jìn)行升壓，并利用升壓后的電壓對(duì)所述控制芯片(4)進(jìn)行供電。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開(kāi)關(guān)電源，其中，所述變壓器(5)包括鐵芯 和線圈，其中鐵芯為罐型鐵芯。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源，其中，所述開(kāi)關(guān)電源還包括互感 器(61)，所述互感器(61) —側(cè)連接到開(kāi)關(guān)管(10)的漏極和輸入單元(1) 之間，另一側(cè)連接電流反饋單元(6)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開(kāi)關(guān)電源，其中，所述電壓反饋單元(7)包 括集成芯片電路模塊(71)、電阻R1、電容C1、電感L2以及電容組(72)， 其中集成芯片電路模塊(71)與輸出單元(9)和控制芯片(4)電連接，電 阻R1—端和電容C1 一端均與集成芯片電路模塊(71)電連接，電容C1另 一端和電感L2—端電連接后連接到輸出單元(9)，電感L2的另一端和電容 組(72) —端電連接，電阻R1另一端和電容組(72)另一端電連接后連接 到變壓器(5)的次級(jí)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開(kāi)關(guān)電源，其中，所述開(kāi)關(guān)電源還包括 輸入過(guò)壓保護(hù)單元(2)，與電感L1和控制芯片(4)電連接，用于當(dāng)輸入電壓高于給定的輸入電壓上限時(shí)關(guān)閉所述控制芯片(4)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開(kāi)關(guān)電源，其中，所述開(kāi)關(guān)電源還包括 輸入欠壓保護(hù)單元(3)，與電感L1和控制芯片(4)電連接，用于當(dāng)輸入電壓低于給定的輸入電壓的下限時(shí)關(guān)閉所述控制芯片(4)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開(kāi)關(guān)電源，所述開(kāi)關(guān)電源還包括 輸出過(guò)壓保護(hù)單元(8)，與控制芯片(4)和輸出單元(9)電連接并與電壓反饋單元(7)并聯(lián)，用于當(dāng)輸出電壓超過(guò)給定的輸出電壓上限時(shí)關(guān)閉控制芯片(4)的脈寬調(diào)制輸出。
全文摘要
提供了一種開(kāi)關(guān)電源，該開(kāi)關(guān)電源包括電感L1、輸入單元(1)、控制芯片(4)、變壓器(5)、電流反饋單元(6)、電壓反饋單元(7)、開(kāi)關(guān)管(10)以及輸出單元(9)，其中輸入電壓連接電感L1的一端，電感L1另一端連接所述輸入單元(1)，控制芯片(4)電連接到輸入單元(1)開(kāi)關(guān)管(10)、電流反饋單元(6)以及電壓反饋單元(7)，電流反饋單元(6)與開(kāi)關(guān)管(10)連接，電壓反饋單元(7)與輸出單元(9)電連接，變壓器(5)與輸入單元(1)、電流反饋單元(6)、控制芯片(4)以及輸出單元(9)耦合。
文檔編號(hào)H02M3/24GK101686017SQ20081014882
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者彭應(yīng)蔥 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司