CN204906182U - 一种直流供电开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是一种直流供电开关电源，包括储能电解电容、高压供电开关管Q1、控制信号、开关三极管Q12、二极管D9；所述的开关管Q2的源极接二极管D9的阴极通过储能电解电容接地，储能电解电容的阳极接切换开关管Q1的源极，高压供电开关管Q1的漏极接输入滤波电解电容的阳极；控制信号加入到开关三极管Q12的基极，开关三极管Q12的极电极接高压供电开关管Q1的栅极，开关三极管Q12的发射极接地。采用本实用新型电路只需其它抽取剩余能量升压切换电路时所需电容器的1/6，节省了PCB布板空间和综合成本。解决了做功率密度大的直流供电开关电源长输出保持时间的问题。

Description

一种直流供电开关电源

技术领域

本实用新型涉及一种直流供电开关电源。

背景技术

在直流供电开关电源的供电的***中，***设备通常会要求在电源输出掉电之前，电源需提供输入断电信号让***提前做数据保存。在***接到电源输入断电信号后，电源仍需提供足够时间的输出来维持***做数据保存。因此，断电后，电源无输入提供能量了，只能靠自身贮能电容器上的能量经功率变换电路转换到输出端维持输出了。

由于直流供电开关电源的输入最低工作电压点较接近输入欠压保护关断电压点，例如：额定直流48V输入供电的开关电源，其输入最低工作电压为36V,输入欠压保护关断电压为35V。因此，在输入最低工作电压点36V关机时，输入贮能电容器上的电压已接近输入欠压保护关断电压点35V了，输入电压低于35V，电源就得关断输出了，再没有能维持输出变换的能量了。

此时，若没有升压电路将输入电容器上剩余的35V电压能量转换到输出端，若用其它升压电路，例如：将输入电容器上的能量经升压后转换给输出变换电路，但只有输入电容器上35V电压的转换能量。电源将会出现输出电压下降，将不能满足输出要求了。

因此，目前在直流供电开关电源中也都增加了升压电路，如图1所示的直流供电开关电源中。

图1电路中，E1、E2、E3、E4、E5都为直流供电开关电源的输入贮能滤波电容，VIN输入供电的能量贮存在这些输入电容器上，再经功率变换电路做能量变换到开关电源输出端。35V是此开关电源的输入欠压保护点电压。输入电压低于35V时，电源将关断输出。

其中，Q9是升压开关管，在开关电源检测到输入断电后，Q9开始工作在PWM脉冲宽度调制控制开关状态。E1、E2、E3上的能量经升压电感L1贮能变换、经D9升压整流后贮存到E4、E5电容器上；经开关电源的功率变换电路做能量变换到电源输出端，维持输入断电后的电源输出。

升压原理：电源输入断电后，E1、E2、E3电容器上的电压开始下降；当下降到设定的欠压点35V时，开始使Q9工作在PWM控制开关状态。其中，Q9导通时，使E1、E2、E3上的能量贮存L1电感器上，L1上此时的电压为左正右负；Q9关断时，电感仍维持原电感电流方向，L1上电压极性调换为左负右正，与E1、E2、E3电容的电压串联叠加，串联叠加后的电压高于E4、E5电容上电压，致使D9正向导通，整流后的高电压能量贮存在E4、E5电容上，维持开关电源功率变换电路所需的工作电压。

此升压能量变换直到E1、E2、E3电容器上的剩余能量不能维持Q9升压电路正常工作后停止，电源输出开始掉电。

在输入掉电到35V时，将输入电容E1、E2、E3上的能量经升压电路变换后贮存到E4、E5上供给输出变换电路，但只能抽取输入电容器上剩余的35V电压转换能量。

该直流供电开关电源中，虽然有升压电路，但抽取剩余能量升压切换电路时所需电容器的能量过高，使PCB布板空间和综合成本增加，同时率密度小的直流供电开关电源长输出保持时间短。

实用新型内容

为了克服目前直流供电开关电源中，升压电路抽取剩余能量升压切换电路时所需电容器的能量过高，使PCB布板空间和综合成本增加，同时率密度小的直流供电开关电源长输出保持时间短的不足，提供一种直流供电开关电源。

本实用新型所采用的技术方案是：一种直流供电开关电源，包括由PWM信号控制的开关管Q2和电感L5、输入滤波电解电容，PWM信号加入到开关管Q2的栅极，电感L5经过开关管Q2的源、漏极通过检测电阻R24接地，电感L5接输入滤波电解电容的阳极；还包括储能电解电容、高压供电开关管Q1、控制信号、开关三极管Q12、二极管D9；所述的开关管Q2的源极接二极管D9的阴极通过储能电解电容接地，储能电解电容的阳极接切换开关管Q1的源极，高压供电开关管Q1的漏极接输入滤波电解电容的阳极；控制信号加入到开关三极管Q12的基极，开关三极管Q12的极电极接高压供电开关管Q1的栅极，开关三极管Q12的发射极接地。

采用本实用新型电路只需其它抽取剩余能量升压切换电路时所需电容器的1/6，节省了PCB布板空间和综合成本。解决了做功率密度大的直流供电开关电源长输出保持时间的问题。

本实用新型具有如下优选方式：

在储能电解电容的阳极和切换开关管Q1的源极之间还串连有限流电阻RIS。在高压供电开关管Q1的栅极和源极之间设置有稳压管ZD1，稳压管ZD1为10V稳压管。在开关三极管Q12的极电极与高压供电开关管Q1的栅极之间串连有限流电阻R20。在输入滤波电解电容的阳极与储能电解电容的阳极之间设置有二极管D10，二极管D10的阳极接输入滤波电解电容的阳极。所述的输入滤波电解电容包括并联连接的电解电容E6和电解电容E7；所述的储能电解电容包括并联的电解电容E3、电解电容E4和电解电容E5。

以下将结合附图和实例，对本实用新型进行较为详细的说明。

附图说明

图1、是本目前一般的直流供电开关电源原理图。

图2、是本实用新型实施例一直流供电开关电源原理图。

具体实施方式

实施例1，如图2所示，本实施例是具有输出掉电保持时间延长控制电路的直流供电开关电源本实施例，电解电容E3、电解电容E4、电解电容E5为输入能量预存储能电解电容器；电解电容E6、电解电容E7为直流供电开关电源上的输入滤波电解电容。在直流供电开关电源输入正常工作电压时，控制信号DownSW为低电平，开关二极管Q12截止，高压供电开关管Q1截止。

开启此PWM控制升压电路，将输入端能量经升压电感L5能量变换、二极管D9整流升压到95V电压能量贮存在电解电容E3、电解电容E4、电解电容E5里。此时，开关管Q2升压电路将工作在95V稳压状态。

在开关电源检测到由于输入断电，输入滤波电解电容E6、电解电容E7上电压降低到35V时，切换开关DownSW输出高电平，使开关三极管Q12导通，开通高压供电开关管Q1，此高电平同时也关掉开关管Q2升压电路。PMOS管高压供电开关管Q1处于饱和导通状态，电解电容E3、电解电容E4、电解电容E5中贮存的95V电能量经高压供电开关管Q1传送到输入滤波电容器电解电容E6、电解电容E7上，供功率变换电路维持输出能量。

本实施例预存升压能量切换电路，采用预存高压能量，在输入掉电到设定电压点35V时，将预存在电解电容E3、电解电容E4、电解电容E5上的高压能量经高压供电开关管Q1传输到开关电源的输入电解电容电容E6、电解电容E7上，供开关电源的功率变换电路做能量变换到输出端，继续维持正常输出。解决了其它抽取剩余能量升压切换电路的诸多缺点，真正实现了用较小的输入贮能电容，维持较长时间的能量输出。

如图2的电路中，电解电容E3、电解电容E4、电解电容E5为输入能量预存电容；电解电容E6、电解电容E7为常用的直流供电开关电源上的输入滤波电容。

在开关电源正常输入供电时，开关管Q2开始工作在PWM控制开关状态；当开关管Q2导通时，将输入电源能量贮存在电感器L5上，开关管Q2关断时，电感器L5上能量与输入端输入滤波电容也就是电解电容E6、电解电容E7上电压叠加，叠加后电压高于电解电容E3、电解电容E4、电解电容E5上的电压，致使二极管D9和二极管D10正向导通，升压整流后的高压能量贮存在电解电容E3、电解电容E4、电解电容E5里。控制开关管Q2的开关占空比，可使升压整流后电压稳定在95V。

在开关电源检测到输入断电后，DownSW信号电压输出高电平，经电阻R18限流，电阻R16分压后使开关三极管Q12导通，经栅极电阻R20使高压供电开关管Q1导通，电解电容E3、电解电容E4、电解电容E5电容器上预存的能量经限流电阻RIS5、限流电阻RIS4、高压供电开关管Q1传输到开关电源的输入滤波电解电容E6、电解电容E7，经功率变换电路做能量变换到开关电源输出端，维持输入断电后的电源输出。

限流电阻RIS4、限流电阻RIS5在高压供电开关管Q1导通时能起到限流缓冲作用，保护高压供电开关管Q1和电容器免受强冲击电流击穿损坏。高压供电的高压供电开关管Q1,在高压供电开关管的G、S极上设有稳压管ZD1，能稳定高压供电开关管Q1的G、S导通电压不超过10V,起到保护Q1驱动结作用；电阻R20是Q1的G极限流电阻，可使高压供电开关管Q1的G、S极在开关三极管Q12对地导通时，高压供电开关管Q1的G、S电压被限流分压在10V。二极管D10跨接在升压电路的输入与输出端，可使升压电路免受输入冲击脉冲的影响。电阻R24为升压电路的检流电阻，可将开关管Q2的开关电流转换为电压信号，给升压PWM控制芯片提供电流检测信号，使升压电路稳定工作。

Claims (6)

1.一种直流供电开关电源，包括由PWM信号控制的开关管Q2和电感L5、输入滤波电解电容，PWM信号加入到开关管Q2的栅极，电感L5经过开关管Q2的源、漏极通过检测电阻R24接地，电感L5接输入滤波电解电容的阳极；其特征在于：还包括储能电解电容、高压供电开关管Q1、开关三极管Q12、二极管D9；

所述的开关管Q2的源极接二极管D9的阳极通过储能电解电容接地，储能电解电容的阳极接切换开关管Q1的源极，高压供电开关管Q1的漏极接输入滤波电解电容的阳极；控制信号加入到开关三极管Q12的基极，开关三极管Q12的极电极接高压供电开关管Q1的栅极，开关三极管Q12的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的直流供电开关电源，其特征在于：在储能电解电容的阳极和切换开关管Q1的源极之间还串连有限流电阻RIS。

3.根据权利要求1所述的直流供电开关电源，其特征在于：在高压供电开关管Q1的栅极和源极之间设置有稳压管ZD1，稳压管ZD1为10V稳压管。

4.根据权利要求1所述的直流供电开关电源，其特征在于：在开关三极管Q12的极电极与高压供电开关管Q1的栅极之间串连有限流电阻R20。

5.根据权利要求1所述的直流供电开关电源，其特征在于：在输入滤波电解电容的阳极与储能电解电容的阳极之间设置有二极管D10，二极管D10的阳极接输入滤波电解电容的阳极。

6.根据权利要求1至5中任一所述的直流供电开关电源，其特征在于：所述的输入滤波电解电容包括并联连接的电解电容E6和电解电容E7；所述的储能电解电容包括并联的电解电容E3、电解电容E4和电解电容E5。