CN104426353A - 一种开关电源电路、照明装置以及充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种开关电源电路、照明装置以及充电器，其中开关电源电路包括整流滤波模块、吸收电路模块、高频变压器、开关控制模块和输出整流滤波模块，所述整流滤波模块与所述吸收电路模块连接，所述吸收电路模块分别与所述开关控制模块以及所述高频变压器连接，所述高频变压器分别与所述开关控制模块以及所述输出整流滤波模块连接。采用本发明，可以在开关电源电路中有效抑制电磁干扰，净化电路，达到抑制传导干扰的目的，而且该开关电源电磁干扰抑制电路改动较少、结构简单，且成本低廉。

Description

一种开关电源电路、照明装置以及充电器
技术领域
本发明涉及电源电路设计技术领域，尤其涉及一种开关电源电路、照明装置以及充电器。
背景技术
EMC（Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性），指设备或者***在其电磁环境中能够正常工作且并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。它包括两个方面的要求：一方面是指设备在所处环境产生的电磁干扰下有一定抵抗性，能够正常运行；另一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值，不能影响其他设备的正常工作。
现有技术中，主要是在电源输入级加入X电容、共模电感滤波器、差模电感、压敏电阻、热敏电阻、Y电容等等，来构成滤波及保护等功能电路加以实现对开关电源电路中电磁干扰的抑制。此方法相对传统开关电源电路改变较大，结构较为复杂，成本相对较高。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种开关电源电路，该电路结构相对简单，可以有效地实现对电路中电磁干扰的抑制。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种开关电源电路，包括整流滤波模块、吸收电路模块、高频变压器、开关控制模块和输出整流滤波模块，所述整流滤波模块与所述吸收电路模块连接，所述吸收电路模块分别与所述开关控制模块以及所述高频变压器连接，所述高频变压器分别与所述开关控制模块以及所述输出整流滤波模块连接；
所述吸收电路模块包括电阻R2、电阻R4、电容C5和二极管D2，其中，所述电阻R2与所述电容C5并联连接，所述电阻R2的一端与所述高频变压器连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述二极管D2的阴极连接，所述二极管D2的阳极与所述开关控制模块连接。
其中，所述整流滤波模块包括：
整流桥D1、电感L1、滤波电容C1和滤波电容C2；
所述整流桥D1的输出端与所述滤波电容C1连接，所述整流桥的输入端接入交流电源，所述电感L1的一端与所述滤波电容C1的阳极连接，所述电感L1的另一端与所述滤波电容C2的阳极连接，所述滤波电容C2的阴极接地。
其中，所述滤波电容C1和所述滤波电容C2采用低等效电阻电容。
其中，所述开关电源电路还包括：
电阻R1以及电阻R3；
所述电阻R1的一端与所述整流滤波模块连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述开关控制模块连接。
其中，所述开关控制模块包括：
开关电源芯片、二极管D3、电容C6、电容C7、电阻R6、电阻R7；
所述二极管D3的阳极与所述高频变压器连接，所述二极管D3的阴极与所述开关电源芯片的电源脚连接，所述开关电源芯片的内置MOS管漏极与所述吸收电路模块连接，所述电容C6的一端与所述二极管D3的阴极连接，所述电容C6的另一端接地，所述电阻R6的一端与所述二极管D3的阳极连接，所述电阻R6的另一端与所述电阻R7的一端连接，所述电容C7与所述电阻R7并联连接，所述电阻R7的一端与开关电源芯片的反馈引脚连接，所述电阻R7的另一端接地。
其中，所述高频变压器初级绕组接地。
其中，所述输出整流滤波模块包括：
电容C3、电容C4、电容C8、电容C9、电阻R5、整流二极管D4和稳压二极管D5；
所述整流二极管D4的阳极与所述高频变压器次级绕组连接，所述电阻R5与所述电容C8串联后再与所述整流二极管D4并联连接，所述整流二极管D4的阴极分别与所述电容C3的阳极、所述电容C4的阳极和所述稳压二极管D5的阴极连接，所述电容C3、电容C4、电容C9和所述稳压二极管并联连接，所述电容C3的阴极接地。
其中，所述电路采用一点接地，接地端汇聚到所述电容C2的阴极。
相应地，本发明实施例还提供了一种照明装置，包括开关电源电路和发光负载，所述开关电源电路的输出端与所述发光负载相连，其中，所述开关电源电路包括上述任一项所述的开关电源电路。
相应地，本发明实施例还提供了一种充电器，包括开关电源电路和充电负载，所述开关电源电路的输出端与所述充电负载相连，其中，所述开关电源电路包括上述任一项所述的开关电源电路。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明的开关电源电路相对传统开关电源电路改动较少，结构简单，成本相对低廉，可以达到有效抑制电磁干扰，净化电路的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种开关电源电路的电路图;
图3是本发明实施例提供的一种照明装置结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种充电器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，是本发明实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图，所述开关电源电路10包括整流滤波模块100、吸收电路模块200、开关控制模块300、高频变压器400和输出整流滤波模块500，整流滤波模块100与吸收电路模块200连接，吸收电路模块200分别与开关控制模块300以及高频变压器400连接，高频变压器400分别与开关控制模块300以及输出整流滤波模块500连接。
在本发明实施例中，整流滤波模块100先将电网交流电源直接整流并滤波为较为平滑的直流电，以供下一级使用。通过吸收电路模块200、开关控制膜300以及高频变压器400将整流后的直流电逆变为高频交流电，最后根据负载需要，经过输出整流滤波模块500提供稳定可靠的直流电源。
本发明所提供的开关电源电路相对传统开关电源电路改动较少，结构简单，成本低，实现了对电源电磁干扰的有效抑制。
请参见图2，是本发明实施例提供的一种开关电源电路的电路图，所述开关电源电路10包括整流滤波模块100、吸收电路模块200、高频变压器400、开关控制模块300和输出整流滤波模块500，整流滤波模块100与吸收电路模块200连接，吸收电路模块200分别与开关控制模块300以及高频变压器400连接，高频变压器400分别与开关控制模块300以及输出整流滤波模块500连接。
所述吸收电路模块200包括电阻R2、电阻R4、电容C5和二极管D2，其中，电阻R2与电容C5并联连接，电阻R2的一端与高频变压器连接，电阻R2的另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与二极管D2的阴极连接，二极管D2的阳极与开关控制模块连接。
在开关控制电路中开关管导通瞬间，高频变压器初级绕组产生很大的涌流，并在初级绕组的两端出现较高的浪涌尖峰电压；在开关管断开瞬间，形成带有尖峰的衰减振荡，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰。电源电压中断也会产生与初级绕组接通时一样的磁化冲击电流瞬变，这种瞬变是一种传导型电磁干扰，既影响变压器初级，还会使传导干扰返回配电***，造成电网谐波电磁干扰，从而影响其他设备的安全和经济运行。
本发明实施例中，在传统的RCD吸收电路增加了电阻R4，且二极管D2的型号优选为恢复时间较慢的的IN4007，改进的吸收电路能够很好地吸收MOS管开关过程中的尖峰，减少变压器初级PWM波形的畸变，能够有效抑制对电路的传导骚扰。
进一步可选的，在本发明实施例中，所述整流滤波模块100可以包括：
整流桥D1、电感L1、滤波电容C1和滤波电容C2；
整流桥D1的输出端与滤波电容C1连接，整流桥的输入端接入交流电源，电感L1的一端与滤波电容C1的阳极连接，电感L1的另一端与滤波电容C2的阳极连接，滤波电容C2的阴极接地。
所述滤波电容C1和所述滤波电容C2采用低等效电阻电容。
整流滤波模块100与电源火线L、电源零线N连接，整流滤波模块100用于将电源模块输入端的交流电压整流为较平滑的直流电压，所述整流桥D1包括4个整流二极管组成的整流桥。在本实发明施例中，该电路工作在电流断续模式，其输入峰值电流很大，输入级的滤波效果对EMC影响很大。峰值电流的增大会导致低压输入时输出电压降低，且电容C2的温升也会增加；为了提高输出电压和降低电容C2的温升，需提高电容C1的容量和使用低ESR（等效电阻）的C1和C2。因为提高C1的容量后，C1和C2的工作电压会上升，在输出功率不变的情况下，输入的峰值电流就会降低。L1的存在，实际表现为增加C1的容量对抑制EMC比增加C2的容量更有效。
进一步可选的，在本发明实施例中，所述开关电源电路还可以包括：
电阻R1以及电阻R3；
所述电阻R1的一端与所述整流滤波模块100连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述开关控制模块300连接。
在本发明实施例中，加入电阻R1和R3，可使空载时电路输出电压不至于太低，避免输出电压过低，而导致可能出现的带载就荡机的情况。
进一步可选的，在本发明实施例中，所述开关控制模块300包括：
开关电源芯片、二极管D3、电容C6、电容C7、电阻R6、电阻R7；
二极管D3的阳极与高频变压器400连接，二极管D3的阴极与开关电源芯片的电源脚VDD开关电源芯片的内置MOS管漏极Drain与吸收电路模块连接，电容C6的一端与二极管D3的阴极连接，电容C6的另一端接地，电阻R6的一端与二极管D3的阳极连接，电阻R6的另一端与电阻R7的一端连接，电容C7与电阻R7并联连接，电阻R7的一端与开关电源芯片的反馈引脚FB，所述电阻R7的另一端接地。在本发明实施例中，开关电源芯片可选用OB2535,CE5335等内置MOS管的产品。
所述高频变压器初级绕组接地。
进一步可选的，在本发明实施例中，所述输出整流滤波模块500包括：
电容C3、电容C4、电容C8、电容C9、电阻R5、整流二极管D4和稳压二极管D5；
整流二极管D4的阳极与高频变压器次级绕组连接，电阻R5与电容C8串联后再与整流二极管D4并联连接，整流二极管D4的阴极分别与电容C3的阳极、电容C4的阳极和稳压二极管D5的阴极连接，电容C3、电容C4、电容C9和稳压二极管D5并联连接，电容C3的阴极接地。
所述电路采用一点接地，接地端汇聚到所述电容C2的阴极。
在本发明实施例中，因接地电路形成的环流对干扰影响较大，把滤波电容公共端应作为其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点，采用一点接地，即将电源开关电流回路中的地线都连到滤波电容C2的接地脚上，输出整流器电流回路的地线也同样接到相应的滤波电容C2的接地脚上，这样电源工作较稳定，不易自激。
本发明实施例中，整流滤波模块100中整流桥D1先将电网交流电源进行整流，并通过滤波电容C1和C2以及电感L1组成的滤波结构将该交流电源滤波为较为平滑的直流电。开关电源的导通和截止由给开关电源芯片中开关管或可控硅加上脉冲信号来完成，脉冲信号正半周到来，开关管或可控硅就导通，经整流滤波后输出的电压就导通，通过高频变压器传到次级；振荡脉冲负半周到来，开关管或可控硅截止，电源被关断，开关变压器次级没电压，这时各电路所需的工作电压，就靠次级本路整流后的滤波电容放电来维持。在开关管导通和关断的瞬间，产生了大量的电压尖峰，由电阻R2、电阻R4、电容C5和二极管D2所组成的改进的吸收电路模块200能够很好地吸收开关过程中的尖峰，减少变压器初级PWM波形的畸变，有效抑制了对电路的传导骚扰。将整流滤波后的直流电逆变为高频交流电之后，根据负载需要，经过输出整流滤波模块500中由整流二极管D4、电阻R5以及电容C8组成的半波整流电路，由于二极管D4工作于高频开关状态，因此输出整流电路的电磁干扰源主要是D4，电阻R5和电容C8连接成整流二极管D4的吸收电路，用于吸收开关动作时产生的电压尖峰，并以热的形式在电阻R5上消耗。然后经过电容C3、C4、C9以及稳压二极管D5输出稳定可靠的直流电源。
本发明的开关电源电路相对传统开关电源电路改动较少，结构简单，成本相对低廉，可以达到有效抑制电磁干扰，净化电路的目的。
请参见图3，是本发明实施例提供的一种照明装置1的结构示意图，所述照明装置1包括开关电源电路10和发光负载20，开关电源电路10的输出端与发光负载20相连，其中，所述开关电源电路包括上述实施例所述的开关电源电路。该照明装置1包括应急照明灯、矿灯、LED产品等。
本照明装置1的实施例与上面的开关电源电路的实施例基于同一构思，其带来的有益效果也相同，具体内容请参考开关电源电路的实施例，此处不再赘述。
请参见图4，是本发明实施例提供的一种充电器2的结构示意图，所述充电器2包括开关电源电路10和充电负载30，开关电源电路10的输出端与充电负载30相连，其中，所述开关电源电路包括上述实施例所述的开关电源电路。
本充电器2的实施例与上面的开关电源电路的实施例基于同一构思，其带来的有益效果也相同，具体内容请参考开关电源电路的实施例，此处不再赘述。
本发明所提供的开关电源电路相对传统开关电源电路改动较少，结构简单，成本相对低廉，实现了对电源电磁干扰的有效抑制。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种开关电源电路，其特征在于，包括整流滤波模块、吸收电路模块、高频变压器、开关控制模块和输出整流滤波模块，所述整流滤波模块与所述吸收电路模块连接，所述吸收电路模块分别与所述开关控制模块以及所述高频变压器连接，所述高频变压器分别与所述开关控制模块以及所述输出整流滤波模块连接；
所述吸收电路模块包括电阻R2、电阻R4、电容C5和二极管D2，其中，所述电阻R2与所述电容C5并联连接，所述电阻R2的一端与所述高频变压器连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述二极管D2的阴极连接，所述二极管D2的阳极与所述开关控制模块连接。
2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述整流滤波模块包括：
整流桥D1、电感L1、滤波电容C1和滤波电容C2；
所述整流桥D1的输出端与所述滤波电容C1连接，所述整流桥的输入端接入交流电源，所述电感L1的一端与所述滤波电容C1的阳极连接，所述电感L1的另一端与所述滤波电容C2的阳极连接，所述滤波电容C2的阴极接地。
3.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，所述滤波电容C1和所述滤波电容C2采用低等效电阻电容。
4.如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于，还包括：
电阻R1以及电阻R3；
所述电阻R1的一端与所述整流滤波模块连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述开关控制模块连接。
5.如权利要求4所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关控制模块包括：
开关电源芯片、二极管D3、电容C6、电容C7、电阻R6、电阻R7；
所述二极管D3的阳极与所述高频变压器连接，所述二极管D3的阴极与所述开关电源芯片的电源脚连接，所述开关电源芯片的内置MOS管漏极与所述吸收电路模块连接，所述电容C6的一端与所述二极管D3的阴极连接，所述电容C6的另一端接地，所述电阻R6的一端与所述二极管D3的阳极连接，所述电阻R6的另一端与所述电阻R7的一端连接，所述电容C7与所述电阻R7并联连接，所述电阻R7的一端与所述开关电源芯片的反馈引脚连接，所述电阻R7的另一端接地。
6.如权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于，所述高频变压器初级绕组接地。
7.如权利要求6所述的开关电源电路，其特征在于，所述输出整流滤波模块包括：
电容C3、电容C4、电容C8、电容C9、电阻R5、整流二极管D4和稳压二极管D5；
所述整流二极管D4的阳极与所述高频变压器次级绕组连接，所述电阻R5与所述电容C8串联后再与所述整流二极管D4并联连接，所述整流二极管D4的阴极分别与所述电容C3的阳极、所述电容C4的阳极和所述稳压二极管D5的阴极连接，所述电容C3、电容C4、电容C9和所述稳压二极管D5并联连接，所述电容C3的阴极接地。
8.如权利要求7所述的开关电源电路，其特征在于，所述电路采用一点接地，接地端汇聚到所述电容C2的阴极。
9.一种照明装置，其特征在于，包括开关电源电路和发光负载，所述开关电源电路的输出端与所述发光负载相连，其中，所述开关电源电路为权利要求1至8任一项所述的开关电源电路。
10.一种充电器，其特征在于，包括开关电源电路和充电负载，所述开关电源电路的输出端与所述充电负载相连，其中所述开关电源电路为权利要求1至8任一项所述的开关电源电路。
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