CN201839208U - Pfc/pwm二合一开关电源电路 - Google Patents

Pfc/pwm二合一开关电源电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种PFC/PWM二合一开关电源电路，其包括：EMI滤波电路、整流电路、反馈电路、输出整流电路、准谐振开关电源控制芯片U1、高压MOSFET Q1、CBB电容C2、CBB电容C3、电解电容C4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、高频变压器T1、快速二极管D1、储能电感L1及输出滤波器LF2。本实用新型可针对中小功率电源应用，既具有两级功率因数校正结构的低输出纹波，又具有单级结构的低成本，效率也较高。

Description

PFC/PWM二合一开关电源电路
技术领域
本实用新型涉及开关电源电路，尤其涉及一种PFC/PWM二合一开关电源电路。
背景技术
谐波会增加电气设备的损耗和发热，降低可靠性。谐波流入电网还会引起无功功率损耗，甚至干扰通讯线路。所以我国和国际上很多国家制定了标准，对电气设备产生的谐波进行限制。为了通过谐波测试，一般75W以上的开关电源和25W以上的照明电器，往往采用APFC(有源功率因数校正)加PWM(脉宽调制)变换器的两级结构，输出纹波较低，成本较高；25W以下的照明电器有的采用无源逐波PFC(功率因数校正)校正电路，有的采用单级反激PFC变换电路，成本较低，但低电压输入时效率低，输出纹波也大，有时就限制了应用。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的在于提供一种PFC/PWM二合一开关电源电路。
为实现上述目的，本实用新型提供一种PFC/PWM二合一开关电源电路，其包括：EMI滤波电路、整流电路、反馈电路、输出整流电路、准谐振开关电源控制芯片U1、高压MOSFET Q1、CBB电容C2、CBB电容C3、电解电容C4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、高频变压器T1、快速二极管D1、储能电感L1及输出滤波器LF2；交流输入耦接EMI滤波电路的首端，EMI滤波电路的末端耦接整流电路，整流电路的末端经C2接地并同时连接L1的首端，L1的末端同时连接C3的首端和D1的正极，C3的末端同时连接T1输入端的一引脚和Q1的漏极，D1的负极连接C4的正极，C4的负极接地，D1的负极还经电阻R10耦接U1的启动引脚，D1的负极还连接T1输入端的另一引脚，Q1的栅极经电阻R6耦接U1的驱动引脚，Q1的源极经电阻R8耦接U1的电流检测引脚，Q1的源极还经电阻R7接地，T1输出端耦接输出整流电路的首端，输出整流电路的末端耦接输出滤波器LF2的输入端，反馈电路的首端耦接至LF2的输入端，反馈电路的末端耦接至U1的反馈引脚。
其中，所述输出整流电路包括二极管D4、电解电容C8、电解电容C9及电感L2，高频变压器T1输出端的一引脚连接D4的正极，D4的负极同时连接C8的正极和L2的首端，L2的末端连接C9的正极，C9的负极、C8的负极和T1输出端的另一引脚共同接地，C9的正极和负极耦分别接至输出滤波器LF2的输入端。
其中，所述反馈电路包括光耦U2、三端可调分流基准源TL431、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C12及电容C14，R11、R14及R15的首端同时耦接至输出滤波器LF2的输入端，R15的末端连接C12的首端，C12的末端连接R16的首端，R14的末端连接R16的首端，R11的末端同时连接R12的首端及U2的阳极，R12的末端及U2的阴极同时连接R13的首端和TL431的阴极，R13的末端连接C14的首端，TL431的参考端和C14的末端都连接R16的首端，R16的末端和TL431的阳极接地，U2的输出端耦接至U1的反馈引脚。
其中，所述准谐振开关电源控制芯片U1为L6565、NCP1207、NCP1377、NCP1337、OB2203或UCC28600。
其中，所述光耦U2为PC817。
综上所述，本实用新型可针对中小功率电源应用，既具有两级功率因数校正结构的低输出纹波，又具有单级结构的低成本，效率也较高。
为更进一步阐述本实用新型为实现预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，应当可由此得到深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路的电路原理示意图；
图2为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路第一较佳实施例的电路图；
图3为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路第二较佳实施例的电路图；
图4为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路第三较佳实施例的电路图；
图5为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路第四较佳实施例的电路图；
图6为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路第五较佳实施例的电路图。
具体实施方式
如图1所示，其为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路的电路原理示意图。该电路主要包括：EMI(电磁干扰)滤波电路1、整流电路2、反馈电路3、输出整流电路4、准谐振开关电源控制芯片U1、高压MOSFET(金氧半场效应晶体管)Q1、小容值CBB(聚丙烯)电容C2、小容值CBB电容C3、电解电容C4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、高频变压器T1、快速二极管D1、储能电感L1及输出滤波器LF2等。EMI滤波电路1可为常见的滤波电路形式，而整流电路2可为常见的桥式整流电路。
交流输入耦接EMI滤波电路1的首端，EMI滤波电路1的末端耦接整流电路2，整流电路2的末端经C2接地并同时连接L1的首端，L1的末端同时连接C3的首端和D1的正极，C3的末端同时连接T1输入端的一引脚和Q1的漏极，D1的负极连接C4的正极，C4的负极接地，D1的负极还经电阻R10耦接U1的启动引脚，D1的负极还连接T1输入端的另一引脚，Q1的栅极经电阻R6耦接U1的驱动引脚，Q1的源极经电阻R8耦接U1的电流检测引脚，Q1的源极还经电阻R7接地，T1输出端耦接输出整流电路4的首端，输出整流电路4的末端耦接输出滤波器LF2的输入端，反馈电路3的首端耦接至输出滤波器LF2的输入端，反馈电路3的末端耦接至U1的反馈引脚。
输出整流电路4包括二极管D4、电解电容C8、电解电容C9及电感L2，高频变压器T1输出端的一引脚连接D4的正极，D4的负极同时连接C8的正极和L2的首端，L2的末端连接C9的正极，C9的负极、C8的负极和T1输出端的另一引脚共同接地，C9的正极和负极耦分别接至输出滤波器LF2的输入端。
反馈电路3包括光耦U2、三端可调分流基准源TL431、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C12及电容C14，R11、R14及R15的首端同时耦接至输出滤波器LF2的输入端(C9的正极)，R15的末端连接C12的首端，C12的末端连接R16的首端，R14的末端连接R16的首端，R11的末端同时连接R12的首端及U2的阳极，R12的末端及U2的阴极同时连接R13的首端和TL431的阴极，R13的末端连接C14的首端，TL431的参考端和C14的末端都连接R16的首端，R16的末端和TL431的阳极接地，U2的输出端耦接至U1的反馈引脚。在该原理图中，U2的集电极连接至U1的反馈引脚，而U2的发射极接地；如本领域技术人员所熟知，根据U1的型号不同，U1的***电路略有不同，而U2与U1的连接方式也可能略有不同。
交流输入经过EMI滤波电路1滤波和整流电路2整流后，得到脉动直流电压，脉动直流电压再经L1、D1对C4充电，准谐振开关电源控制芯片U1经启动电阻R10得电开始工作。准谐振开关电源控制芯片U1的工作方式为：在高压MOSFET Q1漏极波形的最低点，驱动Q1开通，这样开关损耗较小，效率得以提高，EMI效果也好。当U1控制高压MOSFET Q1导通时，C4经Q1对高频变压器T1储能，同时交流输入经C3对L1储能。当高压MOSFET Q1关闭时，高频变压器T1的储能反激给输出，L1的储能经D1对C4充电，电容C3经D1对高频变压器T1放电。
使用图1所示原理图来设计PFC/PWM二合一开关电源电路的时，针对100-240V全电压输入的应用，储能电感L1和充放电容C3参数不好兼顾，因此可在具体电路中增加小功率高压MOSFET Q2(或者是小功率高压可控硅Q2)、三极管Q3及另一个充放电容C13(参见图2、图4、图5及图6)，在100V输入时由小功率高压MOSFET Q2(或者是小功率高压可控硅Q2)开通另一个充放电容C13，以提高100V输入时的PFC值，而在220V输入时由Q3将Q2关闭。
准谐振开关电源控制芯片U1、高压MOSFET Q1、C4、高频变压器T1、D4、C8、C9、L2、光耦U2、三端可调分流基准源TL431等组成反激开关电源稳压电路。准谐振开关电源控制芯片U1、高压MOSFET Q1、C4又和C2、L1、C3、D1等组成PFC升压电路。因此，该电路既可实现功率因数校正，又可实现PWM稳压。
如图2所示，其为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路第一较佳实施例的电路图。在该第一较佳实施例中，主要包括EMI滤波电路1、整流电路2、反馈电路3、输出整流电路4，U1为L6565。针对100-240V全电压输入的应用，增加小功率高压MOSFET Q2、三极管Q3及另一个充放电容C13，在100V输入时由小功率高压MOSFET Q2开通另一个充放电容C13，以提高100V输入时的PFC值，而在220V输入时由Q3将Q2关闭。
如图3所示，其为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路第二较佳实施例的电路图。在该第二较佳实施例中，主要包括EMI滤波电路1、整流电路2、反馈电路3、输出整流电路4，U1为NCP1207或NCP1377，光耦U2为PC817。
如图4所示，其为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路第三较佳实施例的电路图。在该第三较佳实施例中，主要包括EMI滤波电路1、整流电路2、反馈电路3、输出整流电路4，U1为NCP1337。在此较佳实施例中，光耦U2的集电极连接至U1的Vcc引脚，而U2的发射极接U1的FB引脚。针对100-240V全电压输入的应用，增加小功率高压可控硅Q2、三极管Q3及另一个充放电容C13，在100V输入时由小功率高压可控硅Q2开通另一个充放电容C13，以提高100V输入时的PFC值，而在220V输入时由Q3将Q2关闭。
如图5所示，其为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路第四较佳实施例的电路图。在该第四较佳实施例中，主要包括EMI滤波电路1、整流电路2、反馈电路3、输出整流电路4，U1为OB2203。针对100-240V全电压输入的应用，增加小功率高压可控硅Q2、三极管Q3及另一个充放电容C13，在100V输入时由小功率高压可控硅Q2开通另一个充放电容C13，以提高100V输入时的PFC值，而在220V输入时由Q3将Q2关闭。
如图6所示，其为本实用新型PFC/PWM二合一开关电源电路第五较佳实施例的电路图。在该第五较佳实施例中，主要包括EMI滤波电路1、整流电路2、反馈电路3、输出整流电路4，U1为UCC28600。针对100-240V全电压输入的应用，增加小功率高压可控硅Q2、三极管Q3及另一个充放电容C13，在100V输入时由小功率高压可控硅Q2开通另一个充放电容C13，以提高100V输入时的PFC值，而在220V输入时由Q3将Q2关闭。
综上所述，本实用新型可针对中小功率电源应用，既具有两级功率因数校正结构的低输出纹波，又具有单级结构的低成本，效率也较高。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种PFC/PWM二合一开关电源电路，其特征在于，包括：EMI滤波电路、整流电路、反馈电路、输出整流电路、准谐振开关电源控制芯片U1、高压MOSFET Q1、CBB电容C2、CBB电容C3、电解电容C4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、高频变压器T1、快速二极管D1、储能电感L1及输出滤波器LF2；交流输入耦接EMI滤波电路的首端，EMI滤波电路的末端耦接整流电路，整流电路的末端经C2接地并同时连接L1的首端，L1的末端同时连接C3的首端和D1的正极，C3的末端同时连接T1输入端的一引脚和Q1的漏极，D1的负极连接C4的正极，C4的负极接地，D1的负极还经电阻R10耦接U1的启动引脚，D1的负极还连接T1输入端的另一引脚，Q1的栅极经电阻R6耦接U1的驱动引脚，Q1的源极经电阻R8耦接U1的电流检测引脚，Q1的源极还经电阻R7接地，T1输出端耦接输出整流电路的首端，输出整流电路的末端耦接输出滤波器LF2的输入端，反馈电路的首端耦接至LF2的输入端，反馈电路的末端耦接至U1的反馈引脚。
2.如权利要求1所述的PFC/PWM二合一开关电源电路，其特征在于，所述输出整流电路包括二极管D4、电解电容C8、电解电容C9及电感L2，高频变压器T1输出端的一引脚连接D4的正极，D4的负极同时连接C8的正极和L2的首端，L2的末端连接C9的正极，C9的负极、C8的负极和T1输出端的另一引脚共同接地，C9的正极和负极耦分别接至输出滤波器LF2的输入端。
3.如权利要求1所述的PFC/PWM二合一开关电源电路，其特征在于，所述反馈电路包括光耦U2、三端可调分流基准源TL431、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C12及电容C14，R11、R14及R15的首端同时耦接至输出滤波器LF2的输入端，R15的末端连接C12的首端，C12的末端连接R16的首端，R14的末端连接R16的首端，R11的末端同时连接R12的首端及U2的阳极，R12的末端及U2的阴极同时连接R13的首端和TL431的阴极，R13的末端连接C14的首端，TL431的参考端和C14的末端都连接R16的首端，R16的末端和TL431的阳极接地，U2的输出端耦接至U1的反馈引脚。
4.如权利要求1所述的PFC/PWM二合一开关电源电路，其特征在于，所述准谐振开关电源控制芯片U1为L6565、NCP1207、NCP1377、NCP1337、OB2203或UCC28600。
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