CN201001089Y - 一种电源装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电源装置，包括第一变压器和第二变压器，第一变压器的原边绕组与第二变压器的原边绕组并联，所述第一变压器的原边绕组和第二变压器的原边绕组并联后的输入端接多开关变换电路的输出，所述第一变压器包括原边绕组和至少一个副边绕组，所述至少一个副边绕组和原边绕组紧密耦合；所述第二变压器包括原边绕组和至少一个副边绕组，所述副边绕组和原边绕组松散耦合，所述副边绕组输出接有电容，所述副边绕组和所述电容构成振荡电路，一起驱动负载。本实用新型所提供的电源装置可以实现两路独立输出，并降低电源成本，降低功耗。

Description

一种电源装置
技术领域
本实用新型涉及电器领域，具体涉及电器中使用的一种两路输出的电源装置。
背景技术
液晶显示装置包括背光模块和液晶面板，背光模块用于为所述本身不发光的液晶面板提供光源。无论背光模块或液晶面板，都需要电源为其供电。
参阅图1，在某些液晶显示装置的应用场合，如液晶电视二合一电源的应用中，除了为背光模块内的灯管提供高压交流驱动电源外，还需要提供一个隔离的低压直流电给液晶面板内的控制和图像处理电路以及功放电路供电，该低压直流电源称为控制电源。
图中控制电源输出18～24V直流电到功放电路，输出12V，5V，5VSTB直流电到控制和图像处理电路。
另外交流整流输入后，通常还必须在整流电路和灯管驱动电路之间加一个功率因数校正电路，因此液晶电视电源一般至少有三个较大功率的电源电路。这三个电源电路中，灯管驱动电路和功率因数校正电路因为控制对象单一，电路比较标准；而控制电源因为用户电路的不同、时序不同、输出电压各不一样而标准性最差，从而不利于液晶显示装置电源的标准统一和大规模生产。另外所述三个大功率电源成本也较高，变换效率也差。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种两路输出的、低成本的电源装置。
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种电源装置，包括第一变压器和第二变压器，第一变压器的原边绕组与第二变压器的原边绕组并联，所述第一变压器的原边绕组和第二变压器的原边绕组并联后的输入端接交流，所述第一变压器包括原边绕组和至少一个副边绕组，所述至少一个副边绕组和原边绕组紧密耦合；所述第二变压器包括原边绕组和至少一个副边绕组，所述副边绕组和原边绕组松散耦合，所述副边绕组输出接电容，所述副边绕组和所述电容构成振荡电路，一起驱动负载。
优选的，所述至少一个和原边绕组紧密耦合的副边绕组数量为二，并且串接二极管，构成全波整流电路。
优选的，所述电源装置进一步包括为所述变压器提供交流输入的多开关变换电路。
优选的，所述多开关变换电路是推挽电路拓扑、半桥电路拓扑或全桥电路拓扑电路。
优选的，进一步包括功率因数校正电路，其输出高压直流到所述的多开关变换电路的输入。
以上技术方案可以看出，本实用新型所提供的电源装置包括两个变压器，第一变压器的原边绕组与第二变压器的原边绕组并联，第一变压器的原边绕组和副边绕组紧密耦合，其副边绕组可用于向用户电路供电，第二变压器的原边绕组和副边绕组松散耦合，其副边绕组可用于驱动灯管。相比现有电源技术，省略了较大功率的控制电源，从而降低了电源的成本。另外，因第一变压器的原边绕组和副边绕组紧密耦合，其副边绕组整流输出的低压直流电压与多开关变换电路的控制频率无关，其稳定性取决于功率因数校正电路输出的稳定性，可正常供电给功放电路，同时向用户的DC/DC电路供电，提供控制和图像处理电路所需要的各种电压和时序。第二变压器的副边绕组的输出则直接受控于多开关变换电路的控制频率，可以改变灯管的电流，从而控制亮度。这样两路输出是可以分别独立控制的，是互相解耦的。当多开关变换电路采用桥式电路拓扑时，由于实现了零电压开关，功率管的开关损耗有效降低。这样，就实现了一种低成本、高效率的两路输出的电源装置。
附图说明
图1为现有技术液晶电视电源装置的电路原理图；
图2为本实用新型所提供的电源装置的原理图；
图3为本实用新型所提供的电源装置的电路图；
图4为本实用新型所提供的变压器紧密耦合的剖面示意图；
图5为本实用新型所提供的变压器松散耦合的剖面示意图；
图6为本实用新型所提供的实施例的电路图；
图7为本实用新型所提供的推挽电路与变压器组合的电路图；
图8为本实用新型所提供的半桥电路与变压器组合的电路图；
图9为本实用新型所提供的准半桥电路与变压器组合的电路图；
图10为本实用新型所提供的准半桥电路与变压器组合的电路图；
图11为本实用新型所提供的全桥电路与变压器组合的电路图。
具体实施方式
图2为本实用新型所提供的电源装置的原理图，基本原理是：灯管驱动电路中采用两个变压器，相应设置两路输出，其一，第一变压器原边绕组与副边绕组紧密耦合，其副边绕组输出低压直流电压到功放和控制电路，其低压直流电压与开关频率无关，稳定度取决于功率因数校正电路PFC输出电压的稳定；其二，第二变压器原边绕组与副边绕组松散耦合，其副边绕组去驱动灯管，通过改变开关频率可以控制灯管的电流。这样只要设置一个很小功率的待机电源，就可以省略图1所示现有技术液晶电视二合一电源中的较大功率的控制电源。
图3为本实用新型所提供的电源装置的电路图，该电源装置包括接电网的整流电路，接整流电路直流输出的功率因数校正电路、接功率因数校正电路高压直流输出的多开关变换电路、变压器T1的原边绕组和变压器T2的原边绕组并联接多开关变换电路；
所述变压器T1包括一个原边绕组N1和副边绕组N2和N2’，副边绕组N2和N2’与原边绕组N1紧密耦合，所述原边绕组N1的输入接多开关交换电路交流输出，副边绕组N2和N2’分别串接二极管，构成全波整流电路，电阻R1与电容C1并联接全波整流电路的输出；
由于变压器T1的原边绕组N1和副边绕组N2和N2’紧密耦合，对原边绕组N1和副边绕组N2来说，N1和N2之间的阻抗很小，驱动其他电路的变压器副边绕组N2的整流输出电压为：
V2＝V1×N2/N1
可见N2的整流输出电压V2只决定于输入电压V1和变压器的变比，与开关频率无关；所述输入电压V1为接多开关变换电路的输出电压；从以上分析可以看出，只要V1稳定，V2就会稳定，在实际应用中V1稳定值可以控制在5％以内，因此V2稳定值也可以控制在5％以内，可正常供电给放大电路，满足使用者需要。
所述变压器T2包括一个原边绕组N21和一个副边绕组N22，所述原边绕组N21的输入接多开关交换电路交流输出，副边绕组N22与原边绕组N21松散耦合，灯管RL与电容C22串接，最后与电容C21并联接副边绕组N22。
由于变压器T2中原边绕组N21与副边绕组N22松散耦合，N21和N22的漏感形成所述电感L，与电容C21和C22构成谐振电路，驱动所述灯管RL，通过RL的电流是频率的函数，随频率增加而降低，从而实现调光功能，因此可以通过改变频率的方式控制灯管电流和亮度。
参阅图4，所述副边绕组N2与原边绕组N1紧密耦合是指副边绕组N2和原边绕组N1位于同一个同心圆平面内，N2位于N1绕组之间形成同心圆三明治结构。
参阅图5，所述副边绕组N22与原边绕组N21松散耦合是指原边绕组N21与副边绕组N22不在同一个同心圆平面内，并且副边绕组N22与原边绕组N21隔开，形成至少大于6mm的爬电距离。
多开关电路可以采用推挽电路拓扑、全桥电路拓扑电路或半桥电路拓扑，下面以半桥电路拓扑举例，参照图6，多开关电路采用半桥电路拓扑，变压器T1的原边绕组N1和变压器T2的原边绕组N21并联接半桥电路的输出；T2副边绕组电压反馈到变频控制电路和驱动电路，驱动电路对变频控制电路的结果信号进行放大等信号处理，驱动电路的输出分别接场效应管Q1的栅极和场效应管Q2的栅极，Q1的源极和Q2漏极连接，电容C01与C02串联，且C01与Q1的漏极连接，C02与Q2的源极连接，T1的原边绕组和T2的原边绕组并联，其一端接Q1的源极，另一端接C01与C02连接的中点；也可以利用灯管RL的电流反馈到变频控制电路和驱动电路，不影响本实用新型的实现。
多开关电路采用推挽电路，与变压器组合的电路图如图7所示，开关S1和S2的开关频率的变化可以控制灯管RL电流的变化；
多开关电路采用半桥电路，与变压器组合的电路图如图8所示，开关S1和S2的开关频率的变化可以控制灯管RL电流的变化；
多开关电路采用准半桥电路，与变压器组合的电路图如图9或图10所示，开关S1和S2的开关频率的变化可以控制灯管RL电流的变化；
多开关电路采用全桥电路，与变压器组合的电路图如图11所示，开关S1、S2、S3和S4的开关频率的变化可以控制灯管RL电流的变化。
以上可以看出，本实用新型所提供的电源装置需要两个变压器T1和T2，分别用于驱动灯管和用户电路，相比现有电源技术，省略了专门用于驱动用户电路的大功率控制电源，节省了生产成本。只要补充一个很小功率的待机电源来供电给CPU电路，即可实现液晶电视二合一电源的应用和其他类似应用，成本大为降低，功耗有效降低。
由于半桥变换电路仍然工作在零电压开关状态，因此变换效率仍然很高，整个电源装置的效率也得到了提高。因T1的原边绕组和副边绕组紧密耦合，其副边绕组整流输出的低压直流电压与多开关变换电路的控制频率无关，其稳定性取决于功率因数校正电路输出的稳定性，可以满足用户要求，其低压直流电压被设计在18～24V之中的任意一个电压值，可以直接给功放电路供电。至于控制和图像处理电路所需要的各种控制电压可以在用户电路板上增加一些简单的DC/DC变化电路即可，这样控制电压及其时序就可由控制和图像处理电路直接控制。
采用本实用新型所提供的电源装置后，液晶电视电源可以直接由液晶屏生产厂家配套提供，给用户的接口只有一个5V待机电压和启动后输出的18～24V电压，用户在电源上可以节省大量的时间和精力，而液晶电视电源的成本因为大规模标准化生产而大大降低。这种变压器作为电源装置与液晶屏组成一个整体后，电源的输出可以归一化为一种电压，易于形成标准，方便用户使用，从而为大批量生产打下了基础。
除了在液晶电视电源上的应用外，本实用新型所提供的电源装置也可以应用在类似的场合。
以上对本实用新型所提供的一种电源装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1、一种电源装置，其特征在于：包括第一变压器和第二变压器，第一变压器的原边绕组与第二变压器的原边绕组并联，所述第一变压器的原边绕组和第二变压器的原边绕组并联后的输入端接交流，所述第一变压器包括原边绕组和至少一个副边绕组，所述至少一个副边绕组和原边绕组紧密耦合；所述第二变压器包括原边绕组和至少一个副边绕组，所述副边绕组和原边绕组松散耦合，所述副边绕组输出接电容，所述副边绕组和所述电容构成振荡电路，一起驱动负载。
2、根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：所述至少一个和原边绕组紧密耦合的副边绕组数量为二，并且串接二极管，构成全波整流电路。
3、根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，进一步包括为所述变压器提供交流输入的多开关变换电路。
4、根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，所述多开关变换电路是推挽电路拓扑、半桥电路拓扑或全桥电路拓扑电路。
5、根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，进一步包括功率因数校正电路，其输出高压直流到所述的多开关变换电路的输入。
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