一種組合電源的製作方法

2023-11-02 22:15:37

專利名稱：一種組合電源的製作方法
技術領域：
本發明屬於一種電源，特別涉及一種組合電源。
電源擁有巨大的市場，幾乎所有的電器，電氣產品都需要電源。但每一種市場所需要的電源要求都不同。如果電源製造商對每一種市場需求都進行全面的設計、製造和銷售，將會造成時間、人力、金錢、資源上的巨大浪費，尤其是對那些量少的產品，如果開發商仍然進行全面的設計、生產，將會更加得不償失。目前市場上銷售的普通電源電路板的結構示意如

圖1，在這樣一塊電路板10上，包括初級電路(或稱為一次電路)11、次級電路(或二次電路)14和隔離變壓器或隔離電感(以下簡稱變壓器)13，以及隔離變壓器或隔離電感的控制電路12各個部分。所有幾個部分往往被設計在一個電路板中。這種電源結構使一個型號電源只適合幾種甚至一種需求，而新的需求往往需要對整個電源重新設計，重新形成一個新的型號。隨著對電源需求的不斷多樣化，市場上逐漸出現了提高電源靈活性的結構。這種結構如圖2所示，這種電源在功能性構成上與圖1所示的並無差異，只是結構上將普通電源的隔離變壓器23和次級電路(或二次電路)241...24N分開，根據不同次級電路，形成與包括初級電路21、控制電路22和隔離變壓器23的主電路板20的多種組合，對各個不同的次級電路板241...24N可以根據實際需要分別設計。不同的次級電路板241...24N與主電路板20之間用變壓器繞組飛線或連接器、電纜等251...25N實現連接。
圖2給出的電源結構可以針對不同的市場需求設計比較簡單的次級電路板，並且形成N個自由組合；而對複雜的初級電路板，可以不必全部重新設計，只需根據需要設計不同的變壓器。但是這種電源結構卻帶來了另一些不足a)由於變壓器的形狀、大小千變萬化，當原先設計的初級電路板上的變壓器不能滿足要求時，複雜的初級電路板又將面臨重新設計；b)此電源結構只適合較大功率，較大體積的電源。其變壓器體積需要很大以適應各種多路輸出的要求。多路次級電路板也有體積大、成本高、結構複雜、難以生產等缺點，對於小功率、小體積、低價格的電源，此結構更不能勝任。
針對人們對電源結構的需求情況進行市場調查，將電源內部的各部分電路特徵進行比較，該比較結果如下表所示
通過以上特徵比較，可以得出這樣一個結論市場上相同功率，不同用途的電源，在電路上的區別主要在隔離變壓器和輸出電路上。如果在電源產品的內部構造中，把複雜的、共同性的電路和簡單的、隨用途而變的電路分開，設計和製造成不同的板塊，再將這些板塊通過連接器連接起來，就形成了靈活的電源產品。具有這種結構的電源產品，可以以最小的改變，來滿足不同的市場需求。
因此，本發明的目的是，針對電源市場需求複雜多變的特點，提供一種廉價的具有靈活易改、自由組合等特徵的電源產品。當市場有新的需求時，電源製造商只需一方面直接使用現成已有的電源板，另一方面把電源中的不同點設計成新的電源板，再加以組合就可以了，甚至有時只要把現成已有的電源板組合起來就可以滿足要求。
本發明是這樣實現的，一種組合電源，所述電源具備初級功率電路、輸出電路、隔離變壓器及其控制電路，其特徵在於，所述電源包括獨立的主電路板和輸出電路板，隔離變壓器控制電路和初級功率電路設置在所述主電路板，隔離變壓器設置在所述輸出電路板上。
下面結合附圖，對本發明的結構進行詳細說明，本技術領域的一般技術人員可以從描述中對本發明的特徵和範圍有更進一步的了解。
圖1是現有技術中普通電源的結構示意圖；圖2是現有技術中較靈活結構電源的結構示意圖3是本發明的電源結構示意圖；圖4是本發明的一個實施例的電路集成示意圖。
請參見附圖3，這種組合電源在結構上包括主電路板31和若干輸出電路板321...32N，其中隔離變壓器的控制電路(或控制電路板)311和初級功率電路312都位於主電路板31上，主電路板31還可以包含其他電路313，諸如濾波電路、整流電路、驅動電路、功率因素校正等。輸出電路板321...32N上可以分別有數個隔離變壓器，如圖所示在輸出電路板321上有3211～321n個隔離變壓器，當然輸出電路板321上還可以包括其他電路321B和次級電路321A，輸出電路板上的其他電路可以是次級整流濾波電路、取樣比較電路、輸出均流電路等。對其他輸出電路板322～32N，情況與電路板321類似。
此外，主電路板31上的初級功率電路312的某些部分也可以根據需要設置在輸出電路板321...32N中，如部分功率電路、驅動電路，部分控制電路，RC電路網絡等。含隔離變壓器(或隔離電感)3211...321n的輸出電路板321...32N，可通過多種連接方式33與主電路板31連接，例如變壓器繞組直接飛線、連接器、電纜、接插件、印刷線路板等。根據實際需要，主電路板31能驅動多個輸出電路板，如圖所示的輸出電路板321...32N，而且，各個輸出電路板321...32N上的隔離變壓器(或電感)3211...321n的數量和種類可相同，部分相同或不相同。隔離變壓器(或電感)可以設計成N(N≥1)個通道的輸出。圖中電路板(模塊)之間的連接在數量上沒有限制，根據實際需要而增刪，連接方式根據實際情況做出。工作時，主電路板31通過輸入端或其他輸入電路30接入市電，主電路板31上的初級功率電路312將市電整流，平滑成直流電壓，並儲存在初級功率電路312中的電解電容中，隔離變壓器的控制電路311又將此直流電壓轉變成交變電流，並通過輸出電路板321...32N上的隔離變壓器3211...321n等將能量傳送給次級電路321A...32NA，隔離變壓器3211...321n等的作用是初級和次級電路間的隔離和絕緣的作用，次級電路321A...32NA則把此交變電流(能量)又經整流平滑後傳送給電源輸出端331...33N。輸出電路板321...32N另有輸出電壓取樣比較電路，將輸出狀況通過主電路板31上光電耦合器隔離地反饋給隔離變壓器的控制電路311，以使輸出穩定。輸出電路板321...32N上還可帶有過電壓保護和輸出遠程開/關控制等其它功能電路。
上述構造構成電源整機或電源的一部分，電源整機還包括解決電磁輻射(EMI)的高頻濾波器和屏蔽材料，輸出電壓，電源工作狀態指示等功能電路板，機箱安裝板等。
圖4是採用本發明設計思路的一種150W電源的電路板結構示意圖。圖中主電路板41在左，包括初級功率電路411、隔離變壓器的控制電路412、以及與市電接入的輸入端子413，具體的控制電路由分立元件面的集成電路和SMD元件面的大量貼片元件組成，輸出電路板42位於右端，主電路板41和輸出電路板42之間通過板間電纜43相連，輸出電路板42上包括不同型號不同數量的隔離變壓器421，並通過輸出端子423與負載相連。
其工作原理說明整個電源完成把輸入市電(交流電壓範圍較寬，為85～265伏)轉換成穩定直流5V輸出的功能，並能夠提供最大150W的輸出功率。主電路板41上的功率電路411採用常規的初級功率電路結構，由濾波器，整流橋堆和儲能(平滑)電容等組成，其作用是把輸入端的交流電直接整流成直流電。隔離變壓器的控制電路412由PWM控制大量集成電路(或貼片元件)組成，通過大功率金屬氧化物半導體場效應電晶體驅動，實現對輸出電路板42上的隔離變壓器421的控制。控制電路412的反饋來自於輸出電路板42的輸出端電壓取樣，通過光電耦合器實現隔離。主電路板41上的其他電路還包括浪湧吸收電路、功率因素校正電路、RC降噪網絡等。這些電路都可提高電源的質量。輸出電路板42的隔離變壓器421實現電源的輸入與輸出的絕緣隔離，並把主電路板41儲能電容上的電能通過交變電流傳輸給輸出端。輸出電路板42上的其他電路負責把隔離變壓器421中的交變電流進行整流、平滑、降噪以提供穩定、乾淨的直流，通過輸出端子送給負載。
當市場上有新的150W以下電源要求時，比如多電壓、多輸出，採用這種結構的電源只需要設計相配合的輸出電路板，而不需要重複設計複雜的主電路板。
採用本發明這種靈活結構的電源具有以下效果a)在很短的時間內完成電源的設計，為用戶提供樣機；b)每種設計被重複利用率高，節省開發成本；c)模板化結構，有利於設計，生產的分工；d)減少型號種類，便於生產，控制；e)使元器件標準化，減少庫存元器件種類，利於採購，控制，降低生產成本；f)增加產品的應用範圍，提高市場競爭力；g)產品可以再組合，修改，減少電源製造商和電源用戶的投資風險；h)模板化結構，便於電源用戶的維護。
從上述對本發明和圖2所示電源結構分析中，可以得出兩者在結構上的區別是舊的電源靈活性結構只是把電源中部分隨用戶而變的電路(輸出電路)分離出來，而另一部分部分隨用戶而變的電路(隔離變壓器)卻仍然被合併在複雜的初級電路模塊之中，這種舊的電源靈活性結構在實際應用中會受到限制。而此結構新型徹底地把電源中隨用戶而變的電路分離出來，構成靈活性模板。兩者在應用效果上的區別是a)在實際應用範圍上舊的電源靈活性結構由於隔離變壓器形狀大小固定，它不可能滿足所有的應用要求。而新的靈活性結構卻不受此限制；b)在產品成本上舊的電源靈活性結構由於隔離變壓器被固定，為滿足儘可能多的應用要求，必須選用尺寸很大，質量很高的變壓器，對廣大無需這種昂貴變壓器的應用，則顯然是一種浪費。而新的靈活性結構卻可以有的放矢的選用變壓器，減少了成本。同時舊的電源靈活性結構，把各個輸出模板再加以組合，對於那些小功率，低價格的產品，將會相對增加許多材料成本(許多小功率輸出迴路可共享一個元件，如散熱器，輸出電感等)和生產成本(組裝複雜)。而新的靈活性結構可將多路小功率輸出迴路和多通道隔離變壓器合併在一塊輸出電路板上，使成本同普通電源接近(僅增加模板間連接件的很少的成本)；c)在產品體積上舊的電源靈活性結構選用大尺寸變壓器以及其無法合理利用空間的多塊次級電路板結構，都使電源的體積增加很多。而新的靈活性電源結構能象普通電源一樣合理利用空間，故使其同樣可以應用在小型化的場合。
前面提供了對較佳實施例的描述，以使本領域內的任何技術人員可使用或利用本發明。對這些實施例的各種修改對本領域內的技術人員是顯而易見的，可把這裡所述的總的原理應用到其他實施例而不使用創造性。因而，本發明將不限於這裡所示的實施例，而應依據符合這裡所揭示的原理和新特徵的最寬範圍。
權利要求
1.一種組合電源，所述電源具備初級功率電路、輸出電路、隔離變壓器及其控制電路，其特徵在於，所述電源包括獨立的主電路板和輸出電路板，隔離變壓器控制電路和初級功率電路設置在所述主電路板，隔離變壓器設置在所述輸出電路板上。
2.根據權利要求1所述的組合電源，其特徵在於，所述輸出電路板上還包括輸出電路。
3.根據權利要求1或2所述的組合電源，其特徵在於，所述電源包括若干輸出電路板。
全文摘要
本發明公開一種組合電源，電源具備初級功率電路、輸出電路、隔離變壓器及其控制電路，電源包括獨立的主電路板和輸出電路板，隔離變壓器控制電路和初級功率電路設置在主電路板，隔離變壓器設置在輸出電路板上。本發明可以實現電源產品的靈活易改、自由組合等特徵。當市場有需求時只需一方面直接使用現成已有的電源板，另一方面把電源中的不同點設計成新的電源板，再加以組合就可以了，甚至僅僅把現有的電源板組合就可以滿足要求。
文檔編號H02M5/40GK1393986SQ0111315
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月29日 優先權日2001年6月29日
發明者黃豔 申請人:黃豔