直流電源電路的製作方法

2023-06-01 20:38:36

專利名稱：直流電源電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流電源電路，更具體的說是一種直流電源電路。
背景技術：
目前，在需要穩定電源電壓的電子應用中，直流電源電路被廣泛地作為目前現有的電路，直流電源電路通常分為兩種一為AC-DC直流電源電路，另一類為DC-DC直流電源電路。 其中DC-DC直流電源電路通常又分為兩種一為直流電源的一端與另一端之間連接變壓器的主線圈和開關的串聯電路，變壓器次級線圈處連接整流平滑電路並在開關處並聯連接了局部共振用電容器的回歸式DC-DC直流變換電路，開關接通時變壓器儲能，開關斷開時變壓器向負載側釋放能量，當開關接通時局部共振用電容器殘留有電荷時，由於此電荷經開關進行放電，會產生電能消耗，因此該電路效率不高且使用了變壓器而體積較大；另一種DC-DC直流電源電路通過P麗脈寬調製方式控制開關管的導通和截止以控制大電感儲能和釋放電能來實現目的，完全依靠一個電感儲能和釋放電能的方式，整個輸入電壓範圍與輸出電壓範圍內時，兼顧不到所有點的效率都為最高，從而使得電源效率低下，電感發熱量大，影響產品壽命，同時完全依靠一個開關管控制電感儲能和釋放能量的方式，則過壓、過流、過溫等保護電路實現起來比較複雜。 通常AC-DC直流電源電路使用一個或多個變壓器來轉換電壓，如200620024426. 1複合式交/直流電源裝置，就使用了至少兩個變壓器，那麼將AC-DC直流電源電路與DC-DC直流電源電路融合在一起的電路通常情況至少使用兩個或兩個以上變壓器，從而體積較大，成本也很高。

發明內容為克服上述不足，本實用新型提供了 一種直流電源電路。 為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種直流電源電路，其包括電源電路1和電源電路2，電源電路1為通用交流電路AC-DC部分，電源電路2為通用直流電路DC-DC部分，其特徵在於電源電路1與電源電路2共用一個功率轉換電路，同時，電源電路2在通用直流電路上增加了一個隨輸出電壓變化而動作的DC/DC升降壓轉換控制電路。[0007] 優選的，所述直流電源電路的電源電路1和電源電路2具體包括了 AC輸入濾波整流電路，DC輸入濾波電路，AC/DC P麗及功率控制電路，DC/DC P麗及功率控制電路，功率轉換電路，穩壓反饋電路和輸出整流濾波電路；AC輸入濾波整流電路輸入端連接直流電源電路的AC輸入信號，功率轉換電路兩端分別連接AC輸入濾波整流電路與輸出整流濾波電路，AC/DC P麗及功率控制電路跨接在AC輸入濾波整流電路與功率轉換電路之間，DC輸入濾波電路輸入端連接直流電源電路的DC輸入信號，DC/DCP麗及功率控制電路跨接在DC輸入濾波電路與功率轉換電路之間，穩壓反饋電路連接直流電源電路的DC OUTPUT端和AC/DC P麗及功率控制電路，穩壓反饋電路還與DC/DC PWM及功率控制電路連接。[0008] 優選的，所述功率轉換電路與直流電源電路的DC OUTPUT端之間跨接一個DC/DC 升降壓轉換控制電路，其功率轉換電路的輸入地與輸出整流濾波電路的輸出地之間跨接第 一 MOSFET Q17，輸出整流濾波電路的輸出地與功率轉換電路的輸入端正極之間跨接第二 MOSFET Q18，所述第一和第二 MOSFET的柵極分別電連接於DC/DC升降壓轉換電路。 優選的，運算放大器U7，二極體D17、D18、D21、D22、D23、D24、D25，電阻R77、R78、 R79、 R80、 R94、 R95， MOSFET Q20和MOSFET Q21組成DC/DC升降壓轉換控制電路。 當運算放大器U7檢測到輸入電壓小於輸出電壓時，MOSFET Q20就會導通，MOSFET Q21隨即截止，從而使MOSFET Q18導通、MOSFET Q17截止，使輸出的地與輸入的地接通，實 現升壓功能；當運算放大器U7檢測到輸入電壓大於輸出電壓時，就會讓MOSFET Q21導通、 MOSFET Q20截止，從而使MOSFET Q17導通、MOSFET Q18截止，使輸出的地與輸入的正接通， 實現降壓功能；因此，本實用新型是根據輸入與輸出電壓之間的關係來決定是升壓還是降 壓，在升壓時本實用新型電路完全等效一個BOOST電路，相當於電感與輸入串起來後再給 輸出供電的，這時利用了一部份輸入，從而使電感負擔減輕，同時輸出電流的一部由輸入提 供，從而使電源效率得到提升； 由於利用輸入與電感同時作用調節輸出，那麼在電感上消耗的能量減少，電源發 熱量大的問題也得到了改善。 由於本實用新型加入了 DC/DC升降壓轉換控制電路和與其共同作用的第一 MOSFET Q17、第二 MOSFET Q18，那麼本實用新型加入保護電路的時候，反饋信號不僅僅通過 反饋使電源電路2的控制晶片U8去關閉MOSFET Q19來完成停止電源工作的目的，同時可 以通過反饋信號作用電源電路2的控制晶片U8使第一 MOSFET Q17、第二 MOSFET Q18都關 閉來達到快速停止電源工作的目的 由於本實用新型中電源電路l(通用交流電路AC-DC部分)與電源電路2(通用直 流電路DC-DC部分)共用一個功率轉換電路，僅僅需要一個電感就可以達到目的，因此，減 少了至少一個變壓器。 因此，本實用新型不僅在直流輸入時能夠把整個輸入電壓範圍與輸出電壓範圍的 效率提高，電源發熱量大的問題也能夠得到改善，而且通過交直流電路共用功率轉換部分 的方式減少了一個變壓器，同時過壓、過流、短路等保護更加容易實現。

[0015]圖1是本實用新型的原理結構示意圖；圖2是本實用新型的電路單元結構框圖；圖3是本實用新型的DC輸入濾波電路圖；圖4是本實用新型的AC輸入濾波整流電路圖；圖5是本實用新型的AC/DC P麗及功率控制電路和AC/DC輸入切換部分電路圖。圖6是本實用新型的功率轉換電路、輸出整流濾波電路和穩壓反饋電路圖。圖7是本實用新型的DC/DC升降壓轉換控制電路圖。圖8是本實用新型的DC/DC P麗及功率控制電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的描述說明。 如圖1所示，本實用新型公開了 一種直流電源電路，其包括電源電路1和電源電路 2，電源電路1為通用交流電路AC-DC部分，電源電路2為通用直流電路DC-DC部分，電源電 路2在通用直流電路上增加了一個隨輸出電壓變化而動作的DC/DC升降壓轉換控制電路。 如圖2所示，本實用新型直流電源電路具體包括了AC輸入濾波整流電路，DC輸入 濾波電路，AC/DC P麗及功率控制電路，DC/DC P麗及功率控制電路，功率轉換電路，穩壓反饋 電路，保護電路，DC/DC升降壓轉換控制電路和輸出整流濾波電路；AC輸入濾波整流電路輸入 端連接直流電源電路的AC輸入信號，功率轉換電路兩端分別連接AC輸入濾波整流電路與輸 出整流濾波電路，AC/DC P麗及功率控制電路跨接在AC輸入濾波整流電路與功率轉換電路之 間，DC輸入濾波電路輸入端連接直流電源電路的DC輸入信號，DC/DC P麗及功率控制電路跨 接在DC輸入濾波電路與功率轉換電路之間，穩壓反饋電路連接直流電源電路的DC OUTPUT端 和AC/DC P麗及功率控制電路，穩壓反饋電路還與DC/DC P麗及功率控制電路連接。 如圖2所示，DC/DC升降壓轉換控制電路跨接在功率轉換電路與直流電源電路的 DC OUTPUT端之間。 如圖2所示，保護電路分別與AC/DC P麗及功率控制電路、DC/DC P麗及功率控制 電路和穩壓反饋電路電連接。 如圖3所示，電感L4，二極體D27，電容C30、C31、C32、C33，共同組成DC輸入濾波 電路，平滑過濾DC輸入信號的雜訊。 如圖4所示，由保險絲F1，電感LF1、LF2，整流橋BD1，電容:C1、C2、CX1、CY1、CY2
及其他元件構成AC輸入濾波整流電路，對AC輸入信號進行濾波和整流。 如圖5、圖6所示，由晶片U1、U4、U5、U6， MOSFET :Q1、Q14、Q15， Q16，電感:T1、L5
及其外圍電路組成直流電源電路的AC TO DC主要電路部分。 如圖6、圖7、圖8所示，由晶片:U2、U4、U7、U8， MOSFET :Q15， Q16， Q17， Q18， Q19，電 感T1、L3及其外圍電路組成升降壓DC TO DC主要電路部分。 如圖6所示，晶片U1、 U2、 U4，電感T1、 L2、 LF3， MOSFET :Q2、 Q3、 Qll、 Q15、 Q16、 Q17、Q18及其外圍電路組成功率轉換、穩壓反饋、保護和輸出濾波的主要電路部分。 如圖5、圖7、圖8所示，由晶片U3、U6、U7、U8， MOSFET :QIO、 Q12、 Q13及其外圍電 路組成AC輸入與DC輸入轉換主要電路部分。 如圖7所示，DC/DC升降壓轉換控制電路包括運算放大器U7，二極體D17、 D18、 D21、 D24、 D25，電阻:R 77、 R78、 R79、 R80、 R94、 R95， MOSFET :Q20、 Q21 ;運算放大器U7第4 腳接地，運算放大器U7的第2腳與第5腳電連接於直流電源電路的OUTPUT正極，運算放大 器U7的第3腳與第6腳電連接於直流電源電路的DC參考電壓正(DC/DC升降壓轉換控制 電路中二極體D12的負極)，運算放大器U7的第8腳電連接於二極體D25的負極，運算放大 器U7的第7腳與二級管D18的負極電連接，運算放大器U7的第1腳與二極體D24的負極 電連接，二級管D18的正極與MOSFET Q20的柵極電連接，二級管D24的正極與MOSFET Q21 的柵極電連接，MOSFET Q20和M0SFETQ21的漏極都接地，二極體D17的負極與M0SFETQ20的 漏極電連接，二極體D17的正極與MOSFET Q17的柵極電連接，二極體D21的負極與MOSFET Q21的漏極電連接，二極體D21的正極與M0SFETQ18的柵極電連接，電阻R77的兩端分別與MOSFET Q21漏極和運算放大器U7的第8腳電連接，電阻R78的兩端分別與MOSFET Q21柵 極和運算放大器U7的第8腳電連接，電阻R79的兩端分別與MOSFET Q20漏極和運算放大器 U7的第8腳電連接，電阻R80的兩端分別與MOSFET Q20柵極和運算放大器U7的第8腳電 連接，電阻R94的兩端分別與MOSFET Q21柵極和地電連接，電阻R95的兩端分別與MOSFET Q20柵極和地電連接，二極體D25的負極與運算放大器U7的第8腳電連接，二極體D25的正 極與晶片U8的第7腳VCC電連接。 如圖7， 二極體D23的正極與MOSFET Q20的柵極電連接，二極體D23的負極與 MOSFET Q21的漏極電連接，二極體D22的正極與MOSFET Q21的柵極電連接，二極體D22的 負極與MOSFET Q20的漏極電連接。 如圖7所示，運算放大器U7的第2、5腳電連接，運算放大器U 3的第3、6腳電連接。 本實用新型直流電源電路接通AC輸入後，AC輸入濾波整流電路對輸入進行整流 濾波，晶片U6通電就會工作，這時晶片U6輸出PFC VCC電壓給晶片U5供電，晶片U5工作， 同時晶片U6、晶片U5輸出高電平，M0SFET Q14，M0SFET Ql導通，直流電源電路的PFC與P麗 都開通，電感L5與Tl都儲能，當達到設計要求的輸出電壓與功率時，晶片U6、晶片U5輸出 低電平，M0SFETQ14與MOSFET Ql被關斷，PFC升壓輸出，電感Tl通過MOSFET Q15、 MOSFET Ql， MOSFET Q17給負載供電同時給輸出電容充電，如此循環工作，達到穩定輸出的目的。 當本實用新型直流電源電路的輸出電壓有下降趨勢時，晶片U6和晶片U5就會接 收到穩壓反饋電路的反饋信號，使其佔空比增大，電感儲能增加，輸出電壓隨之升高，當其 輸出電壓有上升趨勢時，晶片U6和晶片U5就會接收到穩壓反饋電路的反饋信號，使其佔空 比減小，電感儲能降低，輸出電壓隨之降低，從而達到穩定輸出的目的。 本實用新型直流電源電路接通DC輸入時，DC輸入濾波電路對輸入信號的雜訊進 行平滑過濾，同時，晶片U8就會通電工作，晶片U8輸出高電平，M0SFET Q19隨之導通，電感 T1儲能，當電感電流上升到限制電平時，晶片U8輸出低電平，M0SFET Q19隨之截止，這時電 感T1通過M0SFETQ16， MOSFET Q15， MOSFET Q17， MOSFET Q18給負載供電同時給輸出電容 充電，當輸出達到設計的要求電壓時，晶片U8再次輸出高電平，M0SFETQ19再次導通，如此 循環，以達到穩定輸出的目的；穩壓是通過U4， U2和U8來實現的。 當輸出電壓有下降趨勢時，晶片U4及其外圍電路將誤差放大後反饋給晶片U8，使 其佔空比增大，電感儲能增加，達到穩壓的目的； 當輸出電壓有下降趨勢時，晶片U4及其外圍電路將誤差放大後反饋給晶片U8，使 其佔空比減小，電感儲能降低，達到穩壓的目的； 當運算放大器U7檢測到輸入電壓小於輸出電壓時，MOSFET Q20就會導通，MOSFET Q21隨即截止，從而使MOSFET Q18導通、MOSFET Q17截止，使輸出的地與輸入的地接通，實 現升壓功能；當運算放大器U3檢測到輸入電壓大於輸出電壓時，就會讓MOSFET Q21導通、 M0SFET Q20截止，從而使MOSFET Q17導通、M0SFET Q18截止，使輸出的地與輸入的正接通， 實現降壓功能； 由於DC/DC升降壓轉換控制電路中運算放大器U7的第2、5腳電連接，運算放大器 U7的第3、6腳電連接，則運算放大器U7的腳1和腳7的輸出信號相反，則使得MOSFET Q20、 MOSFET Q21不能同時導通，那麼MOSFET Q17與MOSFET Q18也不會出現同時導通的情況，避
7免異常的發生。 當有AC輸入時，MOSFET Q10導通，那麼光耦U 3的就會導通，從而使得MOSFET Q12、 MOSFET Q13截止，因此晶片U8、晶片U7無VCC工作電壓，所以當有AC輸入時DC部分 就會被強行關閉，從而避免異常發生。 當出現過壓、過流、過溫、過載時，晶片U4等及其外圍電路就會輸出觸發信號通過 晶片U5、 U6或者U8拉死MOSFET Ql或MOSFET Q19及外圍電路，以達到保護的目的。 以上所述的僅是本實用新型直流電源電路優選實施方式，應當指出，對於本領域 的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改 進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求一種直流電源電路，其包括通用交流電路AC-DC部分-電源電路1和通用直流電路DC-DC部分-電源電路2，其特徵在於所述電源電路1與電源電路2共用一個功率轉換電路，所述電源電路2在通用直流電路DC-DC部分基礎上增加了一個隨輸出電壓變化而動作的DC/DC升降壓轉換控制電路。
2. 根據權利要求1所述的直流電源電路，其特徵在於所述電源電路1和電源電路2具 體包括了 AC輸入濾波整流電路，DC輸入濾波電路，AC/DCP麗及功率控制電路，DC/DC P麗及 功率控制電路，功率轉換電路，穩壓反饋電路和輸出整流濾波電路；AC輸入濾波整流電路 輸入端連接直流電源電路的AC輸入信號，功率轉換電路兩端分別連接AC輸入濾波整流電 路與輸出整流濾波電路，AC/DC P麗及功率控制電路跨接在AC輸入濾波整流電路與功率轉 換電路之間，DC輸入濾波電路與直流電源電路的DC輸入電連接，DC/DC P麗及功率控制電 路跨接在DC輸入濾波電路與功率轉換電路之間，穩壓反饋電路電連接直流電源電路的DC OUTPUT端和AC/DC P麗及功率控制電路，穩壓反饋電路還與DC/DC P麗及功率控制電路電 連接。
3. 根據權利要求2所述的直流電源電路，其特徵在於所述功率轉換電路與直流電源電 路的DC OUTPUT端之間跨接一個DC/DC升降壓轉換控制電路，所述功率轉換電路的輸入地 與輸出整流濾波電路的輸出地之間跨接第一 MOSFET Q17，輸出整流濾波電路的輸出地與功 率轉換電路的輸入端正極之間跨接第二MOSFET Q18，所述第一和第二 MOSFET的柵極分別 電連接於DC/DC升降壓轉換控制電路。
4. 根據權利要求2所述的直流電源電路，其特徵在於所述AC/DC P麗及功率控制電路、 DC/DC P麗及功率控制電路和穩壓反饋電路分別電連接直流電源電路的保護電路。
5. 根據權利要求3所述的直流電源電路，其特徵在於所述DC/DC升降壓轉換控制電路 包括運算放大器U7，二極體D17、 D18、 D21、 D24、 D25，電阻R77、 R78、 R79、 R80、 R94、 R95， MOSFET :Q20、Q21 ;運算放大器U7第4腳接地，運算放大器U7的第2腳與第5腳電連接於直 流電源電路的OUTPUT正極，運算放大器U7的第3腳與第6腳電連接於直流電源電路的DC 參考電壓正極(DC/DC升降壓轉換控制電路中二極體D12的負極)，運算放大器U7的第8腳 電連接於二極體D25的負極，運算放大器U7的第7腳與二級管D18的負極電連接，運算放 大器U7的第1腳與二極體D24的負極電連接，二級管D18的正極與MOSFET Q20的柵極電 連接，二級管D24的正極與MOSFET Q21的柵極電連接，MOSFET Q20和M0SFETQ21的漏極都 接地，二極體D17的負極與MOSFET Q20的漏極電連接，二極體D17的正極與MOSFET Q17的 柵極電連接，二極體D21的負極與MOSFET Q21的漏極電連接，二極體D21的正極與MOSFET Q18的柵極電連接，電阻R77的兩端分別與MOSFET Q21漏極和運算放大器U7的第8腳電 連接，電阻R78的兩端分別與MOSFET Q21柵極和運算放大器U7的第8腳電連接，電阻R79 的兩端分別與MOSFET Q20漏極和運算放大器U7的第8腳電連接，電阻R80的兩端分別與 MOSFET Q20柵極和運算放大器U7的第8腳電連接，電阻R94的兩端分別與MOSFET Q21柵 極和地電連接，電阻R95的兩端分別與MOSFET Q20柵極和地電連接，二極體D25的負極與 運算放大器U7的第8腳電連接，二極體D25的正極與晶片U8的第7腳VCC電連接。
6. 根據權利要求4所述的直流電源電路，其特徵在於所述保護電路包括晶片U1，晶片 U2，晶片U3和晶片U4及其外圍電路組成各種保護電路，實現過流、過壓、過溫、短路保護功 能。
7. 根據權利要求5所述的直流電源電路，其特徵在於二極體D23的正極與M0SFET Q20 的柵極電連接，二極體D23的負極與MOSFET Q21的漏極電連接，二極體D22的正極與MOSFET Q21的柵極電連接，二極體D22的負極與MOSFET Q20的漏極電連接。
8. 根據權利要求5所述的直流電源電路，其特徵在於運算放大器U7的第2、5腳電連 接，運算放大器U3的第3、6腳電連接。
9. 根據權利要求5所述的直流電源電路，其特徵在於晶片U3、U6、U7、U8，MOSFET :QIO、 Q12、 Q13及其外圍電路組成AC輸入與DC輸入轉換電路部分。
專利摘要本實用新型涉及一種直流電源電路，在本直流電源電路中設置兩個電源電路，電源電路1為通用交流電路AC-DC部分，電源電路2為通用直流電源電路DC-DC部分，電源電路2在通用直流電路上增加了一個DC/DC升降壓轉換控制電路，提高了本實用新型的工作效率，同時，兩個電源電路共用一個功率轉換電路，至少減少了一個變壓器，從而縮小了體積和降低了成本。本實用新型簡單有效地改善了目前直流電源效率低、發熱量大、體積大和成本高的問題。
文檔編號H02M7/02GK201490899SQ20092016180
公開日2010年5月26日 申請日期2009年6月24日 優先權日2009年6月24日
發明者徐建華 申請人:深圳市龍威盛電子科技有限公司