超寬范圍輸入的開關(guān)電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種開關(guān)電源電路，具體地說是一種超寬范圍輸入的開關(guān)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著開關(guān)電源的大量應(yīng)用，對其要求也在不斷地提高，要求其效率高、功率因數(shù)高、功率密度高、可靠性高等等。當要求開關(guān)電源能夠適應(yīng)大范圍輸入電壓的變化或是更為惡劣的情況下仍然能夠正常工作時，就必須對開關(guān)電源進行改進，目前，通過對利用TOPSswitch設(shè)計的開關(guān)電源進行改進，可以把輸入電壓擴展到交流80到265伏，但是對于輸入電壓小于80伏，甚至達到30多伏時，這方面的研究還比較少。
[0003]寬范圍的開關(guān)電源的設(shè)計一直是一個行業(yè)難題。對于輸入電壓范圍較寬的電源，一般采用反激電路，AC/DC典型的能夠做到85?265V，用TOP或前面加PFC電路均可實現(xiàn)，其它開關(guān)電源也有采用升壓電路加反激電路來實現(xiàn)的。對于兼容DC和AC兩種輸入模式的開關(guān)電源，由于不宜采用PFC等電路，因此，實現(xiàn)超寬范圍的輸入一直沒有很好地加以解決。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的就是提供一種超寬范圍輸入的開關(guān)電源，以解決兼容DC和AC兩種輸入模式的開關(guān)電源難以做到超寬范圍輸入模式的問題。
[0005]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:一種超寬范圍輸入的開關(guān)電源，包括輸入整流濾波電路、電源控制芯片U1、線電壓檢測電路、變壓器、輸出整流濾波電路和電源輸出電壓采樣電路；
[0006]所述整流濾波電路的輸出端連接電源控制芯片Ul，所述電源控制芯片Ul的輸出端連接所述變壓器的初級端，所述變壓器的次級端連接輸出整流濾波電路，所述輸出整流濾波電路的輸出端連接所述電源輸出電壓采樣電路，所述電源輸出電壓采樣電路的輸出端連接到所述電源控制芯片Ul上，所述線電壓檢測電路設(shè)置在所述電源控制芯片Ul與所述輸入整流濾波電路之間。
[0007]所述輸入整流濾波電路包括:由電容Cl、電容C2和電感LI組成的交流濾波電路，由電阻R2和電阻R3串聯(lián)組成的流限調(diào)節(jié)電路，以及由二極管Dl、TVS二極管D5、電阻Rl和電容C3組成的吸收電路;還包括整流橋Ql和直流濾波電容⑶I;
[0008]所述交流濾波電路的輸出端連接整流橋Ql，直流濾波電容CDl并聯(lián)連接在整流橋Ql的輸出端，所述流限調(diào)節(jié)電路并聯(lián)連接在直流濾波電容CDl的兩端，所述流限調(diào)節(jié)電路中電阻R2和電阻R3的中間節(jié)點連接到所述電源控制芯片Ul的外部流限調(diào)節(jié)端3X，所述吸收電路連接在直流濾波電容⑶I的一端與所述電源控制芯片Ul的漏極端7D之間。
[0009]所述線電壓檢測電路包括電阻R4、電阻R5和穩(wěn)壓管Zl，電阻R4與穩(wěn)壓管Zl組成串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路并聯(lián)在直流濾波電容CDl的兩端，電阻R4與穩(wěn)壓管Zl的中間節(jié)點經(jīng)電阻R5接所述電源控制芯片Ul的線路檢測端2L。
[0010]所述電源輸出電壓采樣電路包括電阻R6?RlO、電容C7、三端可調(diào)分流基準源U2和光耦GOl，用于將輸出采樣信號通過光耦GOl輸送到電源控制芯片Ul的控制端1C，以實現(xiàn)電源的穩(wěn)定輸出。
[0011]本實用新型的輸入電壓范圍寬，從DC20V到AC135V的范圍內(nèi)都能正常工作。電路簡單、成本低。本實用新型利用了T0P249Y芯片的優(yōu)異功能，外圍器件少，功能強大，很好地滿足了特定場合對開關(guān)電源的使用需要，并且還具有欠壓保護、線電壓檢測、外部流限調(diào)整和遲滯熱關(guān)斷自動故障恢復(fù)等保護功能。
[0012]本實用新型特別適用于風力或太陽能發(fā)電電磁控制器的開關(guān)電源，其輸出為3.3V/4A，用于電磁接觸器吸合后的維持電壓。輸入直流電壓范圍為DC40?60V、交流范圍AC45?135V，電源由正常輸入電壓降到20?40V時仍能維持正常工作。因此，本實用新型的直流輸入范圍可達20?190V，輸入電壓范圍比為9.5:1。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本實用新型包括輸入整流濾波電路、電源控制芯片U1、線電壓檢測電路、變壓器、輸出整流濾波電路和電源輸出電壓采樣電路。
[0015]輸入整流濾波電路包括:由電容Cl、電容C2和電感LI組成的交流濾波電路，由電阻R2和電阻R3串聯(lián)組成的外部流限調(diào)節(jié)電路，以及由二極管Dl、TVS二極管D5、電阻Rl和電容C3組成的吸收電路;還包括整流橋Ql和直流濾波電容⑶I。
[0016]所述交流濾波電路的輸出端連接整流橋Ql，直流濾波電容CDl并聯(lián)連接在整流橋Ql的輸出端，熱敏電阻RTl串聯(lián)在整流橋Ql的一個輸出端上，所述流限調(diào)節(jié)電路并聯(lián)連接在直流濾波電容CDl的兩端，流限調(diào)節(jié)電路中電阻R2和電阻R3的中間節(jié)點連接到所述電源控制芯片Ul的外部流限調(diào)節(jié)端3X，流限調(diào)節(jié)電路用于調(diào)節(jié)電源的過流點。所述吸收電路連接在直流濾波電容CDl的一端與所述電源控制芯片Ul的漏極7D之間，用于吸收開關(guān)管關(guān)斷時產(chǎn)生的尖峰，防止MOS管被高電壓擊穿。
[0017]所述線電壓檢測電路包括電阻R4、電阻R5和穩(wěn)壓管Zl，電阻R4與穩(wěn)壓管Zl組成串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路并聯(lián)在直流濾波電容CDl的兩端，電阻R4與穩(wěn)壓管Zl的中間節(jié)點經(jīng)電阻R5接所述電源控制芯片Ul的線路檢測端2L。
[0018]電源控制芯片Ul選用T0P249Y芯片。其控制端IC接光耦GOl的輸出端，其外部流限調(diào)節(jié)端3X連接在電阻R2與電阻R3之間的串聯(lián)節(jié)點上，其源極4S與開關(guān)頻率選擇端5F共接到整流橋Ql的一個輸出端。
[0019]T0P249Y芯片的典型的過壓OV與欠壓UV的電壓比為:
[0020]1v^Iuv = 225 + 50 = 4.5
[0021]而本實用新型輸入的電壓比是:
[0022]Uin(max)+Uin(min) = 190 + 20 = 9.5
[0023]可見，本實用新型的電源輸入范圍已經(jīng)超出T0P249Y芯片的過壓與欠壓的典型設(shè)定范圍，并且其AC輸入電壓最高為135V，因此，采用了實現(xiàn)欠壓的線電壓檢測，欠壓值設(shè)定為DC19V，線電壓檢測電路的前饋電壓功能使占空比隨輸入電壓升高而降低，防止變壓器因尚壓大占空比而飽和。
[0024]變壓器Tl的初級并聯(lián)連接在吸收電路的兩端，變壓器Tl的次級分為兩組，第一組連接輸出整流濾波電路;第二組經(jīng)二極管D3和電容C4整流濾波后，提供輔助電源，再經(jīng)過光耦GOl的輸出端，連接到電源控制芯片Ul的控制端1C。電容C6連接在電源控制芯片Ul的控制端IC和源極4S之間，是為了瞬時提供電源控制芯片Ul的柵極驅(qū)動電流。在電容C6的兩端并聯(lián)連接有由電阻Rl I與電容CD4組成的串聯(lián)支路，電容C6和電容CD4可用于設(shè)定自動重啟動定時，并可用于環(huán)路補償。
[0025]變壓器Tl是本實用新型的核心器件之一，變壓器的設(shè)計決定著電源設(shè)計的成敗。由于本電源的輸出電壓很低，變比相差很大，因此減小漏感是變壓器繞制的的難點，因為漏感過大會引起吸收保護器件過熱，甚至燒毀功率器件。本實用新型采用了初級-次級-初級-次級-初級隔層包繞的方式，最終將變壓器漏感控制在了 SuH以下。
[0026]所述輸出整流濾波電路是由二極管D2、電容⑶2、電感L2、電容⑶3和二極管D4組成η形濾波器。由于接觸器的瞬時吸合電壓為40?100V，加設(shè)二極管D4的作用是防止高壓損壞電源。
[0027]所述電源輸出電壓采樣電路包括電阻R6?RlO、電容C7、三端可調(diào)分流基準源U2和光耦GOI，電源輸出電壓采樣電路的輸入端連接在電感L2的兩端，光耦GOI的輸出端連接到電源控制芯片Ul的控制端1C。輸出采樣信號通過光耦GOl輸送到電源控制芯片Ul的控制端IC，以實現(xiàn)電源的穩(wěn)定輸出。
[0028]電源在加電后，當輸入電壓高于DC38V時，T0P249Y內(nèi)的高壓恒流源開始給控制端IC處的電容C6充電，電源開始工作，輸出穩(wěn)定的3.3V直流電壓，由于T0P249Y的頻率隨負載而降低的工作特性，使得電源在空載時仍能夠正常工作，不用加設(shè)假負載。當輸入電壓達到40 V時，電源可輸出4.5A直流電流，把輸入電壓調(diào)到最高(AC 13 5 V)，電源輸出3.3 V/7.8A，滿足了本電源的設(shè)計要求。
【主權(quán)項】
1.一種超寬范圍輸入的開關(guān)電源，其特征是，包括輸入整流濾波電路、電源控制芯片U1、線電壓檢測電路、變壓器、輸出整流濾波電路和電源輸出電壓采樣電路； 所述整流濾波電路的輸出端和所述電源控制芯片Ul的輸出端分別連接到所述變壓器的初級端，所述變壓器的次級端連接輸出整流濾波電路，所述輸出整流濾波電路的輸出端連接所述電源輸出電壓采樣電路，所述電源輸出電壓采樣電路的輸出端連接到所述電源控制芯片Ul上，所述線電壓檢測電路設(shè)置在所述電源控制芯片Ul與所述輸入整流濾波電路之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬范圍輸入的開關(guān)電源，其特征是，所述輸入整流濾波電路包括:由電容Cl、電容C2和電感LI組成的交流濾波電路，由電阻R2和電阻R3串聯(lián)組成的流限調(diào)節(jié)電路，以及由二極管DUTVS二極管D5、電阻Rl和電容C3組成的吸收電路;還包括整流橋Ql和直流濾波電容⑶I; 所述交流濾波電路的輸出端連接整流橋QI，直流濾波電容CD I并聯(lián)連接在整流橋QI的輸出端，所述流限調(diào)節(jié)電路并聯(lián)連接在直流濾波電容CDl的兩端，所述流限調(diào)節(jié)電路中電阻R2和電阻R3的中間節(jié)點連接到所述電源控制芯片Ul的外部流限調(diào)節(jié)端3X。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超寬范圍輸入的開關(guān)電源，其特征是，所述線電壓檢測電路包括電阻R4、電阻R5和穩(wěn)壓管Zl，電阻R4與穩(wěn)壓管Zl組成串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路并聯(lián)在直流濾波電容CDl的兩端，電阻R4與穩(wěn)壓管Zl的中間節(jié)點經(jīng)電阻R5接所述電源控制芯片Ul的線路檢測端2L。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超寬范圍輸入的開關(guān)電源，其特征是，所述電源輸出電壓采樣電路包括電阻R6?R10、電容C7、三端可調(diào)分流基準源U2和光耦GOl，用于將輸出采樣信號通過光耦GOl輸送到電源控制芯片Ul的控制端1C。
【專利摘要】本實用新型涉及一種超寬范圍輸入的開關(guān)電源，包括輸入整流濾波電路、電源控制芯片U1、線電壓檢測電路、變壓器、輸出整流濾波電路和輸出采樣電路；所述整流濾波電路的輸出端和所述電源控制芯片U1的輸出端分別連接到所述變壓器的初級端，所述變壓器的次級端連接輸出整流濾波電路，所述輸出整流濾波電路的輸出端連接所述電源輸出電壓采樣電路，所述電源輸出電壓采樣電路的輸出端連接到所述電源控制芯片U1上，所述線電壓檢測電路設(shè)置在所述電源控制芯片U1與所述輸入整流濾波電路之間。本實用新型適用于風力或太陽能發(fā)電電磁控制器的開關(guān)電源，其直流輸入范圍可達20~190V，輸入電壓范圍比為9.5:1。
【IPC分類】H02M3/24, H02M1/32
【公開號】CN205123587
【申請?zhí)枴緾N201520968660
【發(fā)明人】王占立
【申請人】河北佳訊飛揚科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月30日