CN204669230U - 隔离型开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种隔离型开关电源，有效改善了现有技术中缺少一种性价比较高的隔离型开关电源，不能满足实际需求的问题。本实用新型实施例中的隔离型开关电源，包括输入滤波电容C1，PWM驱动控制电路和RCD缓冲吸收电路，MOS管Q1，包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈的变压器T1，第一初级线圈与RCD缓冲吸收电路耦合，第二初级线圈与MOS管Q1的源级和PWM驱动控制电路均耦合，次级线圈通过输出电压反馈控制电路和光耦隔离装置与PWM驱动控制电路耦合，PWM驱动控制电路的使能端与输入电源之间耦合有输入欠压保护电路。该隔离型开关电源结构简单、设计巧妙，显著提高了隔离型开关电源的性价比，实施方便，易于推广应用。

Description

隔离型开关电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体而言，涉及一种隔离型开关电源。

背景技术

在中小型功率的电源产品中，有输入欠压保护功能要求时，现有技术中大多使用运放电路，即前级电路进行输入信号检测，后级运放将输入检测到的信号与预设的基准进行比较，从而达到控制关闭电源输出的目的；也有使用几个三极管控制电路，即前级进行输入信号检测，后级用三极管将输入检测到的信号进行简单放大，达到控制关闭电源输出的目的。

设计人经研究发现，采用运放电路作为隔离型开关电源成本较高，在中、小型功率电源中不适用；采用三极管控制电路作为保护电路虽然成本较低，但完全不适合在输入欠压保护要求较高精度的隔离型开关电源中使用。

基于此，人们急需一种性价比较高的隔离型开关电源，以满足实际需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种隔离型开关电源，以改善现有技术中缺少一种性价比较高的隔离型开关电源，不能满足实际需求的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种隔离型开关电源，包括与输入电源耦合的输入滤波电容C1，分别与所述输入滤波电容C1正极耦合的PWM驱动控制电路和RCD缓冲吸收电路，栅极与所述PWM驱动控制电路耦合、漏极与所述RCD缓冲吸收电路耦合、源级接地的MOS管Q1，包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈的变压器T1，所述第一初级线圈与所述RCD缓冲吸收电路耦合，所述第二初级线圈与所述MOS管Q1的源级和所述PWM驱动控制电路均耦合，所述次级线圈通过输出电压反馈控制电路和光耦隔离装置与所述PWM驱动控制电路耦合，所述PWM驱动控制电路的使能端与所述输入电源之间耦合有输入欠压保护电路。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述输入电源与所述输入滤波电容C1之间耦合有输入滤波电路和输入整流桥堆。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第二初级线圈与所述PWM驱动控制电路之间耦合有二极管D2，所述MOS管Q1的源级还通过电容C2与所述PWM驱动控制电路耦合，所述输入电源与所述PWM驱动控制电路之间耦合有电阻R1。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述输入欠压保护电路包括与所述输入电源耦合的电压检测电路，耦合于所述电压检测电路与地之间的分压电路，与所述分压电路耦合的基准稳压源，以及与所述基准稳压源耦合的转换控制电路，所述PWM驱动控制电路与所述转换控制电路相连。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述输入欠压保护电路还包括耦合于所述转换控制电路与所述分压电路之间的反馈控制电路，以及与所述反馈控制电路、基准稳压源、分压电路均耦合的滤波电路。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述电压检测电路包括与所述输入电源耦合的电阻R2，与所述电阻R2串联的电阻R3，所述电阻R3一端与所述电阻R2耦合、另一端与所述分压电路耦合。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述分压电路包括耦合于所述电阻R3耦合所述电阻R2一端相对的另一端与地之间的电阻R4，以及与所述电阻R4并联的电阻R4，，所述基准稳压源与所述电阻R4，耦合，所述滤波电路包括与所述电阻R4，并联的电容C4，串联后与所述电容C4并联的电阻R5和电容C5，所述反馈控制电路和基准稳压源均耦合于所述电阻R5和电容C5之间。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述基准稳压源包括可控精密稳压源TL431，所述可控精密稳压源TL431的参考极耦合于所述电阻R5和电容C5之间、阴极与所述转换控制电路耦合、阳极接地。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述转换控制电路包括基极通过电阻R8耦合至所述可控精密稳压源TL431的阴极、通过电阻R9耦合至地的三极管Q2，以及负极耦合于所述三极管Q2集电极的二极管D3，所述三极管Q2的发射极接地，所述PWM驱动控制电路与所述二极管D3耦合。

结合第一方面的第八种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述反馈控制电路包括一端耦合于所述电阻R5和电容C5之间、另一端耦合于所述二极管D3正极的电阻R10，所述可控精密稳压源TL431的阴极还通过串联的电阻R6和电阻R7耦合至所述输入电源。

本实用新型实施例中，对隔离型开关电源进行了巧妙设计，通过对PWM驱动控制电路、RCD缓冲吸收电路、变压器、输入欠压保护电路等的集成，有效确保了隔离型开关电源的性价比。

进一步地，本实用新型实施例中，对输入欠压保护电路进行了巧妙设计，在电源的输入大电容两端通过两个降压电阻降压后得到输入检测信号来控制后级一个高精度稳压基准源和一个晶体管的开通和关断，再连接到PWM驱动控制电路的控制使能端，来达到控制电源输出的目的。在输入电压低至预设保护值时，无需复杂的控制电路，便可实现快速响应、高性能即能实现高精度任意关断/恢复时的回差电压值的欠压保护使能控制，设计十分巧妙，符合实际需求。

进一步地，本实用新型实施例中，对构成输入欠压保护电路的电压检测电路、分压电路、基准稳压源、转换控制电路等的具体电路结构进行了巧妙设计，所用元器件较少，高性能地实现了输入欠压保护，符合实际需求。

本实用新型实施例中的隔离型开关电源结构简单、实施方便、能显著提高隔离型开关电源性价比，所使用的元器件较少，能有效改善因PCB空间小而不能放置更多元器件的问题，符合实际需求，具有实质性特点和进步，适合大规模推广应用。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型实施例的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种隔离型开关电源的电路框图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种输入欠压保护电路的电路框图；

图3为本实用新型实施例所提供的另一种输入欠压保护电路的电路框图；

图4为本实用新型实施例所提供的一种输入欠压保护电路的电路原理图。

上述附图中，附图标志对应的名称为：

电压检测电路100，分压电路101，基准稳压源102，转换控制电路103，滤波电路104，反馈控制电路105。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

本实用新型实施例针对隔离型开关电源的输入欠压保护要求，提供了一种性价比较高的具有输入欠压保护作用的隔离型开关电源，如图1所示，该隔离型开关电源，包括与输入电源耦合的输入滤波电容C1，分别与所述输入滤波电容C1正极耦合的PWM驱动控制电路和RCD缓冲吸收电路，栅极与所述PWM驱动控制电路耦合、漏极与所述RCD缓冲吸收电路耦合、源级接地的MOS管Q1，包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈的变压器T1，所述第一初级线圈与所述RCD缓冲吸收电路耦合，所述第二初级线圈与所述MOS管Q1的源级和所述PWM驱动控制电路均耦合，所述次级线圈通过输出电压反馈控制电路和光耦隔离装置与所述PWM驱动控制电路耦合，所述PWM驱动控制电路的使能端与所述输入电源之间耦合有输入欠压保护电路。

考虑到实际需求，优选输入电源与所述输入滤波电容C1之间耦合有输入滤波电路和输入整流桥堆；所述第二初级线圈与所述PWM驱动控制电路之间耦合有二极管D2，所述MOS管Q1的源级还通过电容C2与所述PWM驱动控制电路耦合，所述输入电源与所述PWM驱动控制电路之间耦合有电阻R1。

输入欠压保护电路的实现结构有多种，本实用新型实施例提供了其中一种，如图2所示，所述输入欠压保护电路包括与所述输入电源耦合的电压检测电路100，耦合于所述电压检测电路100与地之间的分压电路101，与所述分压电路101耦合的基准稳压源102，以及与所述基准稳压源102耦合的转换控制电路103，所述PWM驱动控制电路与所述转换控制电路103相连。

为了提高隔离型开关电源的性能和可靠性，如图3所示，优选所述输入欠压保护电路还包括耦合于所述转换控制电路103与所述分压电路101之间的反馈控制电路105，以及与所述反馈控制电路105、基准稳压源102、分压电路101均耦合的滤波电路104。

上述中，实现电压检测电路100、分压电路101、基准稳压源102、转换控制电路103等的电路结构有多种，经多方考虑与验证，基于得到最优性价比隔离型开关电源的标准考虑，设计人提供了一种输入欠压保护电路的较优实现电路，如图4所示：

电压检测电路100包括与所述输入电源耦合的电阻R2，与所述电阻R2串联的电阻R3，所述电阻R3一端与所述电阻R2耦合、另一端与所述分压电路101耦合；

分压电路101包括耦合于所述电阻R3耦合所述电阻R2一端相对的另一端与地之间的电阻R4，以及与所述电阻R4并联的电阻R4，，所述基准稳压源102与所述电阻R4，耦合，所述滤波电路104包括与所述电阻R4，并联的电容C4，串联后与所述电容C4并联的电阻R5和电容C5，所述反馈控制电路105和基准稳压源102均耦合于所述电阻R5和电容C5之间；

基准稳压源102包括可控精密稳压源TL431，所述可控精密稳压源TL431的参考极耦合于所述电阻R5和电容C5之间、阴极与所述转换控制电路103耦合、阳极接地；

转换控制电路103包括基极通过电阻R8耦合至所述可控精密稳压源TL431的阴极、通过电阻R9耦合至地的三极管Q2，以及负极耦合于所述三极管Q2集电极的二极管D3，所述三极管Q2的发射极接地，所述PWM驱动控制电路与所述二极管D3耦合；

反馈控制电路105包括一端耦合于所述电阻R5和电容C5之间、另一端耦合于所述二极管D3正极的电阻R10，所述可控精密稳压源TL431的阴极还通过串联的电阻R6和电阻R7耦合至所述输入电源。

从图4可知，本实用新型实施例中的隔离型开关电源包括输入电压检测并降压电阻R2、电阻R3，信号检测分压电阻R4与电阻R4’，输入信号滤波电路104电容C4、电阻R5和电容C5，(TL431是可控精密稳压源-三端稳压二极管)电压基准稳压源102U1，反馈以及回差控制电阻R10、二极管D3，信号转换控制三极管Q2，二极管D3。

基于上述电路设计，本实用新型实施例中输入欠压保护电路的工作原理如下：

如图4所示，WIN+端接输入电压正极，GND端接输入电压负极。当输入电压在正常工作范围时，Va＞U1的基准参考电压，U1的阴极和阳极—PIN2、3脚导通，三极管Q2近似0电压，三极管Q2截止，此时隔离型开关电源不起作用；当输入电压低于设定欠压值时，Va＜U1的基准参考电压值，U1的阴极和阳极—PIN2、3脚截止，三极管Q2为高电位，三极管Q2导通，将芯片的使能端EN拉到近似0电位，芯片关闭输出，从而实现了欠压保护功能。

上述中，电阻R10、二极管D3组成欠压关断/恢复时的回差电路—反馈控制电路105。当欠压关断时，三极管Q2导通，将电阻R9与电阻R3&电阻R4并联，此时：

$Va=V_{WIN+}\·\frac{(R10+R5)//R4//R{4}^{\′}}{R2+R3+(R10+R5)//R4//R{4}^{\′}};$ 恢复时，三极管Q2截止， $Va={V_{WIN+}}^{\′}\·\frac{R4//R{4}^{\′}}{R2+R3+R4//R{4}^{\′}},$ 回差电压即为(V_WIN+′-V_WIN+)。

基于上述输入欠压保护电路，本实用新型实施例中的隔离型开关电源的工作原理如下：

隔离型开关电源包括输入滤波电路、输入桥堆整流电路、输入滤波电容C1，原边PWM驱动IC控制电路，RCD缓冲吸收电路，主开关MOS管Q1，变压器T1，输出电压整流电路，输出电压反馈控制电路和光耦隔离装置，以及输入欠压保护电路。

由输入滤波大电容两端经检测的输入信号，经由输入欠压保护电路进行转换后再将控制信号加至PWM驱动控制IC电路的使能(EN)端，从而实现控制整机的输出或者关闭。

本实用新型实施例中，对隔离型开关电源进行了巧妙设计，通过对PWM驱动控制电路、RCD缓冲吸收电路、变压器、输入欠压保护电路等的集成，有效确保了隔离型开关电源的性价比，对输入欠压保护电路进行了巧妙设计，在电源的输入大电容两端通过两个降压电阻降压后得到输入检测信号来控制后级一个高精度稳压基准源和一个晶体管的开通和关断，再连接到PWM驱动控制电路的控制使能端，来达到控制电源输出的目的。在输入电压低至预设保护值时，无需复杂的控制电路，便可实现快速响应、高性能即能实现高精度任意关断/恢复时的回差电压值的欠压保护使能控制，设计十分巧妙，符合实际需求。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种隔离型开关电源，其特征在于，包括与输入电源耦合的输入滤波电容C1，分别与所述输入滤波电容C1正极耦合的PWM驱动控制电路和RCD缓冲吸收电路，栅极与所述PWM驱动控制电路耦合、漏极与所述RCD缓冲吸收电路耦合、源级接地的MOS管Q1，包括第一初级线圈、第二初级线圈和次级线圈的变压器T1，所述第一初级线圈与所述RCD缓冲吸收电路耦合，所述第二初级线圈与所述MOS管Q1的源级和所述PWM驱动控制电路均耦合，所述次级线圈通过输出电压反馈控制电路和光耦隔离装置与所述PWM驱动控制电路耦合，所述PWM驱动控制电路的使能端与所述输入电源之间耦合有输入欠压保护电路。

2.根据权利要求1所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述输入电源与所述输入滤波电容C1之间耦合有输入滤波电路和输入整流桥堆。

3.根据权利要求2所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述第二初级线圈与所述PWM驱动控制电路之间耦合有二极管D2，所述MOS管Q1的源级还通过电容C2与所述PWM驱动控制电路耦合，所述输入电源与所述PWM驱动控制电路之间耦合有电阻R1。

4.根据权利要求3所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述输入欠压保护电路包括与所述输入电源耦合的电压检测电路，耦合于所述电压检测电路与地之间的分压电路，与所述分压电路耦合的基准稳压源，以及与所述基准稳压源耦合的转换控制电路，所述PWM驱动控制电路与所述转换控制电路相连。

5.根据权利要求4所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述输入欠压保护电路还包括耦合于所述转换控制电路与所述分压电路 之间的反馈控制电路，以及与所述反馈控制电路、基准稳压源、分压电路均耦合的滤波电路。

6.根据权利要求5所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述电压检测电路包括与所述输入电源耦合的电阻R2，与所述电阻R2串联的电阻R3，所述电阻R3一端与所述电阻R2耦合、另一端与所述分压电路耦合。

7.根据权利要求6所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述分压电路包括耦合于所述电阻R3耦合所述电阻R2一端相对的另一端与地之间的电阻R4，以及与所述电阻R4并联的电阻R4，所述基准稳压源与所述电阻R4，耦合，所述滤波电路包括与所述电阻R4，并联的电容C4，串联后与所述电容C4并联的电阻R5和电容C5，所述反馈控制电路和基准稳压源均耦合于所述电阻R5和电容C5之间。

8.根据权利要求7所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述基准稳压源包括可控精密稳压源TL431，所述可控精密稳压源TL431的参考极耦合于所述电阻R5和电容C5之间、阴极与所述转换控制电路耦合、阳极接地。

9.根据权利要求8所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述转换控制电路包括基极通过电阻R8耦合至所述可控精密稳压源TL431的阴极、通过电阻R9耦合至地的三极管Q2，以及负极耦合于所述三极管Q2集电极的二极管D3，所述三极管Q2的发射极接地，所述PWM驱动控制电路与所述二极管D3耦合。

10.根据权利要求9所述的隔离型开关电源，其特征在于，所述反馈控制电路包括一端耦合于所述电阻R5和电容C5之间、另一端 耦合于所述二极管D3正极的电阻R10，所述可控精密稳压源TL431的阴极还通过串联的电阻R6和电阻R7耦合至所述输入电源。