專利名稱：一種開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動化領(lǐng)域，涉及一種AC/DC電源產(chǎn)品，特別是涉及一種AC/DC開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在市場上有的AC/DC電源，300W以下的普遍沒有功率因數(shù)校正功能，PF值無法 滿足新能源要求，低于75W的就更談不上功率因數(shù)校正，這就使相當(dāng)一部分電源使用中，會 嚴(yán)重干擾電網(wǎng)。現(xiàn)在的AC/DC開關(guān)電源輸入部分都需要有大容量的鋁電解電容，將經(jīng)過整流的脈 動直流電轉(zhuǎn)化成后級電路可以使用的直流電；由于使用大容量的鋁電解電容，造成電源產(chǎn) 品在冷啟動的瞬間有很大的浪涌電流，這樣就對電網(wǎng)造成很大的沖擊，同時造成很大的EMI 問題。現(xiàn)有的AC/DC產(chǎn)品，如果要實現(xiàn)高功率因數(shù)，就必須在輸入級加專門的PFC電路， 現(xiàn)在的PFC電路均為Boost電路，屬于升壓電路，輸出電壓必須高于輸入電壓，也不能實現(xiàn) 隔離的要求，一旦前級電路出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致高壓直接沖擊后級電路，后級設(shè)備將出現(xiàn)災(zāi)難 性后果；同時由于多級電路，導(dǎo)致成本上升，無法在AC/DC電源產(chǎn)品中普及使用，目前的中 小功率AC/DC電源產(chǎn)品均不加PFC電路，造成電網(wǎng)功率因數(shù)下降，帶來了能源浪費和電磁干 擾問題。由于AC/DC電源產(chǎn)品中所使用器件，壽命最短、對使用環(huán)境要求最高的就是鋁電 解電容，這是目前AC/DC電源產(chǎn)品MTBF指標(biāo)的瓶頸，直接影響產(chǎn)品的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是將AC/DC電源小型化、高功率化；提高其高功率因 數(shù)，實現(xiàn)高效率；實現(xiàn)良好的EMC特性，消除輸入浪涌電流。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種開關(guān)電源，包括輸入AC信號單元；輸入級EMI濾波單元，與所述輸入AC信號單元相連，用于對所輸入的AC信號濾 波；整流電路單元，與所述輸入級EMI濾波單元相連，用于將濾波后的AC信號整流為 脈動直流電信號；PFC檢測電路單元，與所述整流電路單元相連，用于檢測所述脈動直流電信號的過 零和峰值；主控制回路單元，與所述PFC檢測電路單元相連，用于接收來自PFC檢測電路單元 的參考信號進(jìn)行PFC控制；
主開關(guān)電路單元，與所述整流電路單元和主控制回路單元相連，以使所述整流電 路單元輸出的脈動直流電信號進(jìn)入主開關(guān)電路單元，由所述主控制回路單元控制主開關(guān)電 路單元將脈動直流電信號轉(zhuǎn)化為工頻信號調(diào)制的高頻開關(guān)信號；變壓器隔離電路單元，與所述主開關(guān)電路單元相連，用于對高頻開關(guān)信號隔離變 換；輸出整流濾波單元，與所述變壓器隔離電路單元相連，用于對變壓器隔離電路單 元輸出的高頻開關(guān)信號整流濾波。其中，所述開關(guān)電源還包括電壓反饋回路單元，其輸入端與所述輸出整流濾波單 元相連，其輸出端與所述主控制回路單元相連，所述電壓反饋回路單元用于采集處理輸出 整流濾波單元處理后的待輸出信號，并送入所述主控制回路單元，以實時控制輸出電壓。其中，所述開關(guān)電源還包括電流反饋電路單元，其輸入端與所述主開關(guān)電路單元 相連，其輸出端與所述主控制回路單元相連，所述電流反饋電路單元用于將主開關(guān)電路單 元的電流變化送入主控制回路單元，以實時控制輸出電流。其中，所述開關(guān)電源還包括輸出負(fù)載單元，與所述輸出整流濾波單元相連，用于 接收來自所述輸出整流濾波單元輸出的高頻開關(guān)信號。其中，所述工頻信號與所輸入的脈動直流電信號相位相同。其中，所述開關(guān)電源的整體電路形式為PFC檢測電路單元與反激電路、推挽電 路、有源鉗位的反激電路、全橋電路或半橋電路中的一種合并組合。(三)有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(1)對傳統(tǒng)開關(guān)電源電路進(jìn)行改進(jìn)，使通常輸出級使用的鋁電解電容去除，可將功 率因數(shù)提高到0. 95以上；(2)由于去除了 AC/DC電源中的鋁電解電容，為將AC/DC電源小型化、高功率化提 供了技術(shù)保證，可以實現(xiàn)AC/DC電源的金屬底基設(shè)計，同時提供高功率因數(shù)，實現(xiàn)高效率；(3)為AC/DC電源在高可靠性、小體積、高功率密度、高功率因數(shù)、良好的EMC特性、 消除輸入浪涌電流等高指標(biāo)要求提供了可靠的技術(shù)保證。


圖1是本發(fā)明實施例的開關(guān)電源的電路圖；圖2是本發(fā)明實施例的開關(guān)電源的原理框圖。其中1 輸入AC信號單元；2 輸入級EMI濾波單元；3 :PFC檢測電路單元；4 整流 電路單元；5 主控制回路單元；6 主開關(guān)電路單元；7 變壓器隔離電路單元；8 輸出整流 濾波單元；9 輸出負(fù)載單元；10 電壓反饋回路單元；11 電流反饋電路單元。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明提供了一種開關(guān)電源，圖1是開關(guān)電源的電路圖，圖2是開關(guān)電源的原理框 圖，該開關(guān)電源包括輸入級EMI濾波電路單元2、整流電路單元4、PFC檢測電路單元3、主開關(guān)電路單元6、變壓器隔離電路單元7、輸出整流濾波電路單元8、主控制回路單元5、電流 反饋回路單元11、以及電壓反饋電路單元10。此開關(guān)電源采用典型的Buck-Boost離線式(Flyback)主電路，融合了 PFC檢測電 路單元3，其可以工作在連續(xù)模式、臨界模式、非連續(xù)模式下，由于采用了 PFC檢測電路單元 3和主開關(guān)電路單元6融合的設(shè)計方案，將輸入整流電路單元4中的鋁電解電容去除(普通 AC/DC開關(guān)電源必需的輸入濾波電容，保證到主開關(guān)電路單元的電壓信號為直流，以滿足轉(zhuǎn) 換要求)，這樣就徹底解決了 AC/DC電源輸入浪涌電流的問題，電源對其它設(shè)備的干擾大幅 度降低，提供了優(yōu)良的EMI性能，由于去除了普通AC/DC電源中必需的輸入鋁電解電容，為 AC/DC電源不再使用鋁電解電容提供了解決方案。本發(fā)明的技術(shù)方案對傳統(tǒng)的Buck-Boost離線式(Flyback)主電路進(jìn)行改進(jìn)，采用 并聯(lián)交錯工作的反激電路模式，由于兩路輸出的相位相反，使輸出電流始終處于連續(xù)模式， 因而可以省去輸出濾波電容(實際設(shè)計過程中，為了保證高質(zhì)量的輸出，通常會在輸出加 小容量的電容)；徹底掃清了對鋁電解電容的依賴。在本實施例中，AC信號經(jīng)輸入AC信號單元1進(jìn)入輸入級EMI濾波單元2后，進(jìn)入 整流電路單元4，整流成脈動直流電信號，PFC檢測電路單元3檢測脈動直流電信號的過零、 峰值，送入主控制回路單元5，為PFC控制提供參考信號；脈動直流電直接進(jìn)入主開關(guān)電路 單元6，由主控制回路單元5控制的主開關(guān)電路單元6將脈動直流電轉(zhuǎn)化為50HZ (或60HZ) 工頻信號(此工頻信號與輸入脈動直流電信號相位相同)調(diào)制的高頻開關(guān)信號，高頻開關(guān) 信號經(jīng)變壓器隔離電路單元7隔離變換后，輸出需要的高頻開關(guān)信號，經(jīng)輸出整流濾波電 路單元8整流濾波后，送到負(fù)載端；電流反饋回路單元11將主開關(guān)電路的電流變化送入主 控制回路單元5，用來做為對輸出電流變化實時在主控制回路單元5中加以控制，對負(fù)載端 出現(xiàn)的短路、過流現(xiàn)象進(jìn)行控制；電壓反饋回路單元10將輸出負(fù)載上的信號采集處理后送 入主控制回路單元5，用來對輸出電壓進(jìn)行實時控制，確保輸出電壓在需要的控制范圍內(nèi)波 動；本發(fā)明中，就是將輸入AC信號整流成脈動直流電信號，直接提供給主開關(guān)電路單 元6進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，同時直接在脈動直流電上進(jìn)行采樣，確保PFC電路穩(wěn)定可靠，就實現(xiàn)了 將輸入濾波用的高壓鋁電解電容去除，解決了輸入浪涌問題，實現(xiàn)了大于0. 95的功率因 數(shù)。由于本發(fā)明中采用的主控制芯片是雙輸出(可以只使用其中的一路輸出控制信 號)，輸出兩路信號相位相反，且有可調(diào)的死區(qū)時間，就為本電路的發(fā)展提供了廣闊的前景。本發(fā)明中的反激電路可直接改變?yōu)橥仆祀娐贰⒂性淬Q位的反激電路、全橋或半橋 電路。以圖1中的電路圖為例，介紹本發(fā)明開關(guān)電源的工作方式。輸入100-300V的AC 信號經(jīng)C1 (安規(guī)電容)、L1 (共模電感)和C2 (安規(guī)電容)、L2 (共模電感)及C3 (安規(guī)電 容)的前級EMC處理，進(jìn)入整流橋D1，變成50HZ (或60HZ)的脈動直流電信號，經(jīng)C5 (安規(guī) 電容)后級EMC處理，脈動直流電信號進(jìn)入主開關(guān)電路。脈動直流電信號經(jīng)RIO、Rll、R12、R13、R14、R15、R16、R17、C13、C14 的分壓、濾波 處理，送入主控制回路的PFC檢測電路，來完成對相位、峰值的檢測，為實現(xiàn)電壓、電流的同 相位提供依據(jù)。
脈動直流電信號經(jīng)D7、C8、R1的整流、濾波及限流處理，為主控制回路提供啟動能量。脈動直流電信號經(jīng)T1、Q1、R3，形成輸入部分的主電路，為變壓器T1的輸出級提供 可控的能量轉(zhuǎn)換。經(jīng)R6、C9反饋電路，將輸入級的電流信號反饋給主控制回路，為主電路電流的變 化控制提供依據(jù)。主控制回路經(jīng)R2、R4控制開關(guān)管的開通時間，實現(xiàn)可控的PWM(脈沖寬度調(diào)整)能
量轉(zhuǎn)換。經(jīng)變壓器T1的一個繞組，通過D4、D5、D6、C6、C7的處理，為主控制回路提供持續(xù)
可靠的能量。通過U2及與U2相連的電路，來實現(xiàn)將輸出電壓信號反饋給主控制回路，為輸出電 壓的可控提供保證。變壓器T1輸出經(jīng)過012、〔20、〔21、〔22、〔23、1^3的整流、濾波處理，為客戶的負(fù)載
提供電壓、電流可控的能量。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種開關(guān)電源，其特征在于，包括輸入AC信號單元(1)；輸入級EMI濾波單元(2)，與所述輸入AC信號單元(1)相連，用于對所輸入的AC信號濾波；整流電路單元(4)，與所述輸入級EMI濾波單元(2)相連，用于將濾波后的AC信號整流為脈動直流電信號；PFC檢測電路單元(3)，與所述整流電路單元(4)相連，用于檢測所述脈動直流電信號的過零和峰值；主控制回路單元(5)，與所述PFC檢測電路單元(3)相連，用于接收來自PFC檢測電路單元(3)的參考信號進(jìn)行PFC控制；主開關(guān)電路單元(6)，與所述整流電路單元(4)和主控制回路單元(5)相連，以使所述整流電路單元(4)輸出的脈動直流電信號進(jìn)入主開關(guān)電路單元(6)，由所述主控制回路單元(5)控制主開關(guān)電路單元(6)將脈動直流電信號轉(zhuǎn)化為工頻信號調(diào)制的高頻開關(guān)信號；變壓器隔離電路單元(7)，與所述主開關(guān)電路單元(6)相連，用于對高頻開關(guān)信號隔離變換；輸出整流濾波單元(8)，與所述變壓器隔離電路單元(7)相連，用于對變壓器隔離電路單元(7)輸出的高頻開關(guān)信號整流濾波。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述開關(guān)電源還包括電壓反饋回路單 元(10)，其輸入端與所述輸出整流濾波單元(8)相連，其輸出端與所述主控制回路單元(5) 相連，所述電壓反饋回路單元(10)用于采集處理輸出整流濾波單元(8)處理后的待輸出信 號，并送入所述主控制回路單元(5)，以實時控制輸出電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述開關(guān)電源還包括電流反饋電路單 元(11)，其輸入端與所述主開關(guān)電路單元(6)相連，其輸出端與所述主控制回路單元(5)相 連，所述電流反饋電路單元(11)用于將主開關(guān)電路單元(6)的電流變化送入主控制回路單 元(5)，以實時控制輸出電流。
4.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述開關(guān)電源還包括輸出負(fù)載單元 (9)，與所述輸出整流濾波單元(8)相連，用于接收來自所述輸出整流濾波單元(8)輸出的 高頻開關(guān)信號。
5.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述工頻信號與所輸入的脈動直流電 信號相位相同。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述開關(guān)電源的整體電路形式為PFC 檢測電路單元與反激電路、推挽電路、有源鉗位的反激電路、全橋電路或半橋電路中的一種合并組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開關(guān)電源，其包括輸入級EMI濾波電路單元、整流電路單元、PFC檢測電路單元、主開關(guān)電路單元、變壓器隔離電路單元、輸出整流濾波電路單元、主控制回路單元、電流反饋回路單元、以及電壓反饋電路單元；將輸入AC信號經(jīng)整流電路單元整流成脈動直流電信號，直接提供給主開關(guān)電路單元進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，同時直接在脈動直流電上進(jìn)行采樣，確保PFC檢測電路單元穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)將輸入濾波用的高壓鋁電解電容去除，解決了輸入浪涌問題，實現(xiàn)了大于0.95的功率因數(shù)。本發(fā)明技術(shù)方案采用了雙輸出主控制芯片，輸出兩路信號相位相反，且有可調(diào)的死區(qū)時間，為本電源的發(fā)展提供了廣闊的前景。
文檔編號H02M7/04GK101860236SQ201010171369
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者馬生茂 申請人:馬生茂