一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源的製作方法
2023-07-01 12:01:41 1
專利名稱:一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源，包括：依次連接的輸入濾波器、整流電路、輸入儲能電路、功率變換電路、整流濾波電路、以及升壓迴路；其中，輸入濾波器包括差模電感L1和共模電感L6，整流電路包括整流橋，輸入儲能電路包括並聯的電容C42和電容C38，功率變換電路包括連接在一起的三極體Q5和變壓器U14，整流濾波電路包括差模電感LA2，升壓迴路包括LT1738晶片和與LT1738晶片連接的共模電感LC6。本實用新型提供的一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源具有電路設計合理，保護迅速可靠，工作穩定，效率高，體積小的優點。
【專利說明】一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電源【技術領域】，尤其涉及一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源，用於將交流輸入轉換成穩定的直流輸出。
【背景技術】
[0002]在機載設備中，能夠提供低紋波電源的設備以線性電源為主，但是線性電源存在變壓器轉換效率低、穩壓晶片壓差大、濾波電路不夠完善等缺點，時常出現輸出紋波大、效率低、發熱量大、間接地給使用線性電源的系統增加噪聲等問題。
[0003]另外，現有的能夠提供低紋波電源的設備較為沉重，作為替代的小型單相交流輸入超低紋波開關電源的效率比較高，體積小，重量輕，但紋波較大。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題是:現有小型單相交流輸入超低紋波開關電源的波紋較大，影響負載的正常工作，還會造成噪聲過大和過載。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了:
[0006]一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源，包括:依次連接的輸入濾波器、整流電路、輸入儲能電路、功率變換電路、整流濾波電路、以及升壓迴路；其中，輸入濾波器包括差模電感LI和共模電感L6，整流電路包括整流橋，輸入儲能電路包括並聯的電容C42和電容C38，功率變換電路包括連接在一起的三極體Q5和變壓器U14，整流濾波電路包括差模電感LA2，升壓迴路包括LT1738晶片和與LT1738晶片連接的共模電感LC6。
[0007]在優選的方案中，所述小型單相交流輸入超低紋波開關電源還包括:設置在整流濾波電路和功率變換電路之間的UC2842型脈衝寬度調製PWM控制晶片。
[0008]在優選的方案中，所述小型單相交流輸入超低紋波開關電源還包括初級輔助電源，為初級電路和控制晶片的正常工作供電，所述小型單相交流輸入超低紋波開關電源還包括:UC2842晶片、變壓器T2、以及次級輔助電源；UC2842晶片連接到變壓器T2的一次側；次級輔助電源連接到變壓器T2的二次側，包括依次連接的二極體D38和電容C99。
[0009]在優選的方案中，所述小型單相交流輸入超低紋波開關電源還包括連接到初級保護電路PWM控制晶片的初級保護電路，初級保護電路包括運算放大器UlOA和U10B，整流二極體D29和D30並聯後依次連接分壓電阻R109、R110、R111和R112。
[0010]在優選的方案中，所述小型單相交流輸入超低紋波開關電源還包括與LT1738晶片連接的輸出採樣電路，輸出採樣電路包括電阻R99、電容C63、電容C50以及運算放大器U8A ;電阻R99和電容C63串聯後與電容C50並聯，電容C50設置在運算放大器U8A的同向輸入端與輸出端之間。
[0011]本實用新型提供的一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源具有電路設計合理，保護迅速可靠，工作穩定，效率高，體積小的優點。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型實施例的小型單相交流輸入超低紋波開關電源的拓補圖；
[0013]圖2是本實施例中輸入濾波及整流、輸入儲能電路的電路圖；
[0014]圖3是本實施例中功率變換及整流儲能電路的電路圖；
[0015]圖4是本實施例中PWM電路的電路圖；
[0016]圖5是本實施例中輔助電源的電路圖；
[0017]圖6是本實施例中初級保護電路的電路圖；
[0018]圖7是本實施例中輸出採樣電路的電路圖；
[0019]圖7是本實施例中升壓迴路的電路圖；
[0020]圖8是本實施例中輸出濾波電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅為本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0022]如圖1所示，一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源，包括:依次連接的輸入濾波器、整流電路、輸入儲能電路、功率變換電路、整流濾波電路、以及升壓迴路；其中，輸入濾波器包括差模電感LI和共模電感L6，整流電路包括整流橋，輸入儲能電路包括並聯的電容C42和電容C38，功率變換電路包括連接在一起的三極體Q5和變壓器U14，整流濾波電路包括差模電感LA2，升壓迴路包括LT1738晶片和與LT1738晶片連接的共模電感LC6。升壓迴路包括圖中的升壓電路、輸出濾波器、輸出採樣電路和LT1738晶片。
[0023]參見圖2，輸入濾波電路採用了共模電感L6及差模電感LI的濾波方式，濾濾效果好，可以有效的防止電原工作時對電網的幹擾。在輸入濾波電路中，加入了保險和輸入浪湧電流抑制電路(電阻R132和R133)，保證電源的安全和可靠。
[0024]參見圖3，主功率變換部份採用繞組復位的正激變換拓撲。在這種設計下，正激變換器的最大佔空比可以超過0.5，本設計中，最大佔空比被設定為0.65。圖3中R94、C44、D14用於Q5關斷瞬間的尖峰吸收，保證Q5的可靠。經查表初級變壓器磁芯採用ETD34，其最大傳輸功率200W，可用於此次設計。整流管和續流管採用肖特基管，周圍加有吸收電路，可保證穩定可靠的工作。儲能電感採用CSC77930磁環設計，功率裕量比較大，可極大的壓低輸出紋波的基波。濾波電容採用鋁電解電容與聚酯薄膜並聯使用，配合L3與LA2組成多階濾波電路，使輸出紋波降到最小。
[0025]參見圖4，所述小型單相交流輸入超低紋波開關電源還包括:設置在整流濾波電路和功率變換電路之間的UC2842型脈衝寬度調製PWM控制晶片。
[0026]此PWM採用UC2842作為主控制晶片，UC2842是在電源中應用最廣的晶片之一，通對外圍進行仔細的設計，可以實現豐富的控制功能。圖4中R134與C81、Q6共同組成初級的軟啟動電路，保證輸出電壓的上升單調。R139、C168組成振蕩電路，用於控制電路的開關頻率，頻率被設定為120K，最大佔空比設定為0.6。由於UC2842驅動能力較弱，所以在外圍設計了一路由Q9、Q10組成的驅動增強電路，保證對功率級開關管可靠的驅動。信號F為失效保護信號，失效發生時，F被置低，閉鎖主控晶片。X3B採樣初級峰值電流，在R141、R142形成三角波電壓；當過流發生時，這個電路與主控晶片形成逐周期限流，限止輸出功率，保護後級電路。
[0027]參見圖5，所述小型單相交流輸入超低紋波開關電源還包括初級輔助電源，為初級電路和控制晶片的正常工作供電，所述小型單相交流輸入超低紋波開關電源還包括:UC2842晶片、變壓器T2、以及次級輔助電源；UC2842晶片連接到變壓器T2的一次側；次級輔助電源連接到變壓器T2的二次側，包括依次連接的二極體D38和電容C99。
[0028]輔助電源用於產生12Vdc的初級輔助電壓，為初級電路和控制晶片的正常工作供電。採用UC2842控制的反源方式設計，電路簡單可靠。T2次級與D38、C99組成一個次級輔助電源，向次級電路提供一個約為15VDC的電壓。使次級電路可以正常工作。此設計中變壓器T2採用了 EPC19的磁芯。
[0029]參見圖6，所述小型單相交流輸入超低紋波開關電源還包括連接到初級保護電路PWM控制晶片的初級保護電路，初級保護電路包括運算放大器UlOA和U10B，整流二極體D29和D30並聯後依次連接分壓電阻R109、Rl 10、Rlll和Rl 12。
[0030]初級保護電路用於對輸入過欠壓保護，防止電源長期工作在非正常條件下被損壞。市電經D29、D30整流，經R109、Rl 10、Rlll、R112與R143、R135分壓，形成一個採樣電壓送入運放，當輸入電壓超出設定範圍時，運放輸出高電平，驅動Q8或者Q7拉低F信號，閉鎖主控晶片。U12用於產生一個2.5VDC的基準電壓，以期與採樣信號比較。過溫保護電路用於電源工作於異常狀態或者環境異常時，對電源進行過溫度保護，防止破壞範圍擴大，此電路中採用集成晶片的溫度採樣，過溫點被定為75°C，恢復點約為45°C
[0031]參見圖7，所述小型單相交流輸入超低紋波開關電源還包括與LT1738晶片連接的輸出採樣電路，輸出採樣電路包括電阻R99、電容C63、電容C50以及運算放大器U8A;電阻R99和電容C63串聯後與電容C50並聯，電容C50設置在運算放大器U8A的同向輸入端與輸出端之間。
[0032]用於第一級變換電路的輸出電壓控制。圖中Ull周邊電路組成一個基準電路，形成一個2.5VDC基準。其中U8A為控制環路，R113、R114設定輸出電壓，將其值準確設定在15VDC, OTlA用於控制環路的隔離，將控制信號送至UC2842，控制輸出佔空比，調節輸出電壓。R99、C63、C50與U8A共同組成2型放大電路，用於控制環路的參數設置，保證系統的穩定可靠。U8B用於輸出過流和短路的保所。當過流和短路發生時，過流信號被CS2採集，U8B的5腳輸入一個低電平導致U8B的7腳輸出一個低電平，這個信號被OTlA送至UC2842的I腳，拉低UC2842之I腳的電平，使佔空比維持於一個極小狀態，保護電源各部份不被異常狀態損壞。這一保護是基於後級升壓電路不能做過流保護而提前設計。
[0033]參見圖8，LT1738是凌力爾特專為低紋波電路開發的控制晶片，外圍電路簡單。圖中C35與R68、R67共同設定Q4的開關速度和開關方式，將由Q4與D15開關轉換引起的尖峰降到最低。C34與R60設定晶片的開磁頻率，此次應用中，晶片的開關頻率被設定為250K。R32與R54用於電壓採樣，此次設計中，輸出電壓被設定為28VDC。C26與R31、C65用於設定環路參數，控制環路穩定快速的工作，以期快速的響應輸出負載的變化。C31設定輸出電壓的上升斜率。圖中D15採用低壓超快軟恢復二極體，降低工時產生的尖峰。LC4採用EPC22的磁芯，可以工作於較高的頻下。C37、C39、LC5、C41、C43共同組成一個π型濾波器，降低輸出紋波的基波和尖峰。
[0034]上述小型單相交流輸入超低紋波開關電源方案取代了原有機載雷達中笨重的線性電源，並通過了高低溫試驗，潮溼試驗，振動試驗，電磁兼容試驗。結果表明，該小型單相交流輸入超低紋波開關電源電路設計合理，保護迅速可靠，工作穩定，效率高，體積小。
[0035]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源，其特徵在於，包括:依次連接的輸入濾波器、整流電路、輸入儲能電路、功率變換電路、整流濾波電路、以及升壓迴路；其中，輸入濾波器包括差模電感LI和共模電感L6，整流電路包括整流橋，輸入儲能電路包括並聯的電容C42和電容C38，功率變換電路包括連接在一起的三極體Q5和變壓器U14，整流濾波電路包括差模電感LA2，升壓迴路包括LT1738晶片和與LT1738晶片連接的共模電感LC6。2.根據權利要求1所述的一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源，其特徵在於，還包括:設置在整流濾波電路和功率變換電路之間的UC2842型脈衝寬度調製PWM控制晶片。3.根據權利要求1所述的一種小型單相交流輸入超低紋波開關電源，其特徵在於，還包括與LT1738晶片連接的輸出採樣電路，輸出採樣電路包括電阻R99、電容C63、電容C50以及運算放大器U8A ；電阻R99和電容C63串聯後與電容C50並聯，電容C50設置在運算放大器U8A的同向輸入端與輸出端之間。
【文檔編號】H02M3-335GK204290759SQ201420505539
【發明者】王聰 [申請人]石家莊極能科技有限公司