中功率多路輸出薄型開關電源的製作方法

2023-06-10 12:43:06 1

專利名稱：中功率多路輸出薄型開關電源的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種可廣泛應用於家用電器、電子通信等領域中的功率多路 輸出薄型開關電源，屬於開關電源的創新技術。
技術背景開關電源是運用功率變換器進行電能變換，經過變換後的電能，可以滿足 不同電器的用電要求。近年來，小功率開關電源已在一般電子、通訊、家用電器 和控制設備等領域中獲得應用，但中功率多路輸出開關電源核心技術研究一直處 於發展緩慢狀態，致使其體積大，不能滿足當前高端電子產品的需求。 發明內容本實用新型的目的在於考慮上述問題而提供一種體積小、重量輕、多路輸出、 穩壓範圍寬的中功率多路輸出薄型開關電源。本實用新型能滿足當前高端電子產 品對開關電源功能和性能的要求，可廣泛應用於家用電器、電子通信等領域中。本實用新型通過如下方案實現包括有輸入濾波整流電路、功率因數校正 電路、待機模式轉換電路、半橋驅動電路、輸出濾波及反饋電路，其中功率因數 校正電路的輸入端與輸入濾波整流電路的輸出端連接，功率因數校正電路的輸出 端與半橋驅動電路的輸入端連接，待機模式轉換電路的輸入端與輸出濾波及反饋 電路的輸出端連接，待機模式轉換電路的輸出端與半橋驅動電路連接。上述輸入濾波整流電路l包括有兩個繞向相同、匝數相同的共模扼流圏，連 接在零線和火線之間用來短路差模噪聲電流的差模電容，連接在零線和地之間用來短路共模噪聲電流的共模電容,連接在兩個共模扼流圏的初級繞組及次級繞組
之間的由4個二極體組成的整流橋。上述功率因數校正電路包括有功率因數校正器L6562D，分壓電阻，對電感電流進行釆樣的電感電流檢測電阻及其外圍電路，功率因數校正器通過分壓電阻與 輸入濾波整流電路的整流橋的輸出端連接，對電感電流進行採樣的電感電流檢測電阻與功率因數校正器的輸入腳4連接，功率因數校正器的輸出腳與Q1的柵極連 接。上述待機模式轉換電路包括有單片開關電源及其外圍電路。上述半橋驅動電路包括有集成了諧振變換器與高壓半橋驅動器的高壓諧振 控制器L6598及其外圍電路。上述輸出濾波及反饋電路包括有5V電壓輸出及反饋電路及12V 、 24V輸出 及反饋電路，其中5V電壓輸出及反饋電路包括有光電電晶體及其外圍電路，光 電電晶體的集電極與變壓器T3的反饋繞組連接，光電電晶體的發射極與單片開 關電源的FB腳連接，12V 、 24V輸出及反饋電路包括有光電電晶體及其外圍電 路，光電電晶體的集電極通過電阻與半橋驅動電路中的高壓諧振控制器的接腳連 接，光電電晶體的發射極接地。本實用新型的功率因數校正器由於採用L6562控制晶片，應用PFC功率因數校正技術，提高了本實用新型輸入端的功率因數，提高電源的變換效率。另外，本 實用新型的半橋驅動電路採用諧振半橋驅動控制晶片L6598，擴大了本實用新型 的輸出電壓範圍和輸出精度，使輸出電壓為多路可調。此外，本實用新型採用 薄型變壓器，使本實用新型具有輕、小、薄的特點，滿足高端電子產品對其功能 和性能的要求。本實用新型是一種體積小、重量輕、多路輸出、穩壓範圍寬的中 功率多路輸出薄型開關電源。可廣泛應用於家用電器、電子通信等領域中。


圖l為本實用新型的原理圖；圖2為本實用新型中輸入濾波整流電路(1)的電路圖；圖3為本實用新型中功率因數校正電路(2)的電路圖；圖4為本實用新型中待機模式轉換電路(3)的電路圖； 圖5為本實用新型中半橋驅動電路(4)的電路圖；圖6為本實用新型中輸出濾波及反饋電路(5 )的5V電壓輸出及反饋電路的 電路圖；圖7為本實用新型中輸出濾波及反饋電路(5 )的12V、 24V電壓輸出及反饋 電路的電路圖；圖8為本實用新型中輸出濾波及反饋電路(5)的33V電壓輸出電路的電路圖；圖9為本實用新型中薄型變壓器的原理圖； 圖10為本實用新型中薄型變壓器的結構圖。
具體實施方式
實施例本實用新型的原理圖如圖l所示，包括有輸入濾波整流電路l、功率因數校 正電路2、待機模式轉換電路3、半橋驅動電路4、輸出濾波及反饋電路5，其中 功率因數校正電路2的輸入端與輸入濾波整流電路l的輸出端連接，功率因數校 正電路2的輸出端與半橋驅動電路4的輸入端連接，待機模式轉換電路3的輸入 端與輸出濾波及反饋電路5的輸出端連接，待機模式轉換電路3的輸出端與半橋 驅動電路4連接。上述輸入濾波整流電路1的電路圖如圖2所示，包括有兩個繞向相同、匝數相 同的共模扼流圈L1、 L2,連接在零線和火線之間用來短路差模噪聲電流的差模電 容C4、 Cl、 C2，連接在零線和地之間用來短路共模噪聲電流的共模電容C7、 C8, 連接在兩個共模扼流圈L1、 L2的初級繞組及次級繞組之間的由4個二極體D3組成
上述功率因數校正電路2的電路圖如圖3所示，包括有功率因數校正器L6562D，分壓電阻R3、 R4,對電感電流進行採樣的電感電流檢測電阻R17及其外 圍電路，功率因數校正器L6562D通過分壓電阻R3、 R4與輸入濾波整流電路l的整 流橋的輸出端連接，對電感電流進行採樣的電感電流檢測電阻R17與功率因數校 正器L6562D的輸入腳4連接，功率因數校正器L6562D的輸出腳與Q1的柵極連接。上述待機模式轉換電路3的電路圖如圖4所示，包括有單片開關電源 VIPER22A及其外圍電路。上述半橋驅動電路4的電路圖如圖5所示，包括有集成了諧振變換器與高 壓半橋驅動器的高壓諧振控制器L6598及其外圍電路。上述輸出濾波及反饋電路5的5V電壓輸出及反饋電路的電路圖如圖6所示， 包括有5V電壓輸出及反饋電路及12V、 24V輸出及反饋電路，其中5V電壓輸出 及反饋電路包括有光電電晶體PC3及其外圍電路，光電電晶體PC3的集電極與變 壓器T3的反饋繞組連接，光電電晶體PC3的發射極與單片開關電源VIPER22A 的FB腳連接，12V 、 24V輸出及反饋電路的電路圖如圖7所示，包括有光電晶 體管PC2及其外圍電路，光電電晶體PC2的集電極通過電阻R50與半橋驅動電路 4中的高壓諧振控制器L6598的腳4連接，光電電晶體PC2的發射極接地。上述薄型變壓器的原理圖如圖9所示，包括有12V、 24V、 33V的3路直流 輸出；直流輸出功率為120 200W。結構圖如圖IO所示，體積為40 x 40 x 25mra3。 本實用新型工作時，交流輸入EMI濾波器，電流在兩個繞組中流過的方向相 反，產生的磁通量互相抵消，扼流圈呈現低阻抗，但共模噪聲電流流過兩個繞組 的時候，產生的磁通量通向相加，此時扼流圈呈現高阻抗，從而起到抑制共模噪 聲的作用，連接在零線和火線之間的差模電容C4、 Cl、 C2用來短路差模噪聲電 流，而連接在零線(火線)和地之間的共模電容C7、 C8則用來短路共模噪聲電流。
功率因數校正後的輸出電壓和整流橋的輸出電壓分別經過電阻分壓器後輸入到功率因數校正器L6562D，經過內部乘法器處理後作為參考信號。電感電流檢 測電阻R17對電感電流進行釆樣後經過4腳輸入到L6562D,該信號與參考信號進行 比較，當4腳上電壓達到門限值，也就是電感電流上升到峰值時，電流比較器將停 止驅動Q1的柵極，這時L中的電流沿斜坡下降，當電流下降到零的時候，重新驅動 Ql導通，這樣，就可以迫使電流跟蹤電壓的變化軌跡，實現功率因子的調整。VIPER22A的控制方式是以電流模式控制，開關頻率固定在60KHZ。當輸出回 路負荷變化時，變壓器的偏置繞組同時也會發生變化，這將使流進FB引腳的電流 也發生變化，當反饋電流變大，使內部的檢測電阻上的電壓超過0.23V時，過流 比較器會輸出 一個停止工作信號以關斷MOSFET。另外，VIPER22A內部還有一個閾值，當負載減少，或在待機狀態時，反饋電 流IFB太小，大約為Id (初級側電流)的12%時，即85mA左右，VIPer22A進入跳頻 的突發工作模式。電路跳過一些開關周期，從而降低了等效開關頻率，減少空載 損耗。反饋迴路的實現方法是通過一個光耦合器利用輸出電壓驅動這個FB引腳， 以保證輸入出輸出之間的絕緣。半橋驅動電路4中的L6598是集成了諧振變換器與600V的高壓半橋驅動器 的高壓諧振控制器，振蕩器的最低工作頻率由外接的電容和電阻共同決定，振蕩 器產生的三角波電壓，經過IC內部控制邏輯制電路，轉換成為方波脈衝，在引 腳HVG和LVG上輸出，並驅動MOSFET功率管。輸出濾波及反饋電路(5 )中的5V電壓輸出及反饋電路，當PC3的光電晶體 管導通時，在變壓器T3的反饋繞組把輸出電流反饋到原邊，該反饋電流通過PC3 的光電電晶體流進VIPER22A的FB腳，通過VIPER22A對輸出電流進行檢測，當 輸出電流過大時，就會停止驅動它內部的MOSFET管。當流進FB引腳的電流過小
時，就表示負載變輕，這是VIPER22A就會進入突發模式，以減少空載損耗。12V 、 24V輸出及反饋電路中的光電電晶體(PC2)用於傳遞反饋信號(12V 、 24V反饋)， 當光電電晶體工作時，它會通過電阻Rfmax (即R50)調整流進L6598腳4上的 電流，從而調整震蕩器的頻率，實現對輸出電壓的調整。Rfmax決定振蕩器的最 大頻率。薄型變壓器的原理圖如圖9所示，結構圖如圖10所示，體積為40 x 40 x 25mm3; 4路直流輸出(滿載時)1A(5V)， 2A(12V), 3A(24V)， 0.5A(33V);直流 輸出功率為120-200W。
權利要求1、一種中功率多路輸出薄型開關電源，其特徵在於包括有輸入濾波整流電路(1)、功率因數校正電路(2)、待機模式轉換電路(3)、半橋驅動電路(4)、輸出整流濾波及反饋電路(5)，其中功率因數校正電路(2)的輸入端與輸入濾波整流電路(1)的輸出端連接，功率因數校正電路(2)的輸出端與半橋驅動電路(4)的輸入端連接，待機模式轉換電路(3)的輸入端與輸出整流濾波及反饋電路(5)的輸出端連接，待機模式轉換電路(3)的輸出端與半橋驅動電路(4)連接。
2、 根據權利要求l所述的中功率多路輸出薄型開關電源，其特徵在於上述輸入濾波整流電路(1)包括有兩個繞向相同、匝數相同的共模扼流圏(Ll、 L2 ),連接在零線和火線之間用來短路差模噪聲電流的差模電容(C4、 Cl、 C2 ), 連接在零線和地之間用來短路共模噪聲電流的共模電容(C7、 C8)，連接在兩 個共模扼流圈(Ll、 L2)的初級繞組及次級繞組之間的由4個二極體(D3)組 成的整流橋。
3、 根據權利要求2所述的中功率多路輸出薄型開關電源，其特徵在於上述 功率因數校正電路(2)包括有功率因數校正器(L6562D),分壓電阻(R3、 R4),對電感電流進行採樣的電感電流檢測電阻R17及其外圍電路，功率因數 校正器(L6562D)通過分壓電阻(R3、 R4 )與輸入濾波整流電路(1)的整流 橋的輸出端連接，對電感電流進行釆樣的電感電流檢測電阻U17)與功率因 數校正器(L6562D)的輸入腳4連接，功率因數校正器(L6562D)的輸出腳與Ql的柵極連接。
4、 根據權利要求3所述的中功率多路輸出薄型開關電源，其特徵在於上述 待機模式轉換電路(3)包括有單片開關電源(VIPER22A)及其外圍電路。
5、 根據權利要求3所述的中功率多路輸出薄型開關電源，其特徵在於上 述半橋驅動電路(4)包括有集成了諧振變換器與高壓半橋驅動器的高壓諧振 控制器(L6598 )及其外圍電路。
6、 根據權利要求3所述的中功率多路輸出薄型開關電源，其特徵在於上述輸出濾波及反饋電路(5)包括有5V電壓輸出及反饋電路及12V 、 24V輸出 及反饋電路，其中5V電壓輸出及反饋電路包括有光電電晶體(PC3)及其外圍 電路，光電電晶體(PC3)的集電極與變壓器T3的反饋繞組連接，光電電晶體 (PC3)的發射極與單片開關電源(VIPER22A)的FB腳連接，12V 、 24V輸出 及反饋電路包括有光電電晶體(PC2)及其外圍電路，光電電晶體(PC2)的集 電極通過電阻R50)與半橋驅動電路(4)中的高壓諧振控制器(L6598 )的腳 4連接，光電電晶體(PC2)的發射極接地。
7、根據權利要求3所述的中功率多路輸出薄型開關電源，其特徵在於上述 薄型變壓器的體積為40 x 40 x 25咖3 ;其包括有5V、 12V、 24V 、 33V的4路直 流輸出；直流輸出功率為120 - 200W。
專利摘要本實用新型是一種可廣泛應用於家用電器、電子通信等領域中的功率多路輸出薄型開關電源。包括有輸入濾波整流電路(1)、功率因數校正電路(2)、待機模式轉換電路(3)、半橋驅動電路(4)、輸出整流濾波及反饋電路(5)，其中功率因數校正電路(2)的輸入端與輸入濾波整流電路(1)的輸出端連接，功率因數校正電路(2)的輸出端與半橋驅動電路(4)的輸入端連接，待機模式轉換電路(3)的輸入端與輸出整流濾波及反饋電路(5)的輸出端連接，待機模式轉換電路(3)的輸出端與半橋驅動電路(4)連接。上述功率因數校正電路(2)包括有功率因數校正器(L6562D)，上述半橋驅動電路(4)包括有高壓諧振控制器(L6598)。本實用新型體積小、重量輕、多路輸出、穩壓範圍寬。
文檔編號H02M3/24GK201054545SQ200720052270
公開日2008年4月30日 申請日期2007年6月1日 優先權日2007年6月1日
發明者軍 汪, 駱德漢 申請人:佛山市順德區瑞德電子實業有限公司;廣東工業大學