CN207910694U - 一种多路和可调混合输出开关电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多路和可调混合输出开关电源装置，包括第一整流滤波模块、DC/DC变换拓扑模块、第二整流滤波模块、反馈模块和PWM控制模块；第一整流滤波模块的输入端与外界输入的交流电源连接，第一整流滤波模块的输出端与DC/DC变换拓扑模块的输入端连接，DC/DC变换拓扑模块的输出端与第二整流滤波模块的输入端连接，第二整流滤波模块的输出端与反馈模块的输入端连接，反馈模块的输出端与PWM控制模块的输入端连接，PWM控制模块的输出端与DC/DC变换拓扑模块的输入端连接；其效果是：通过进行电能变换，实行多路和可调混合输出，使得每一回路的输出电压保持恒定，从而为自由感应加热***提供稳定可靠的电压为目的,提高电器设备的寿命和可靠性。

Description

一种多路和可调混合输出开关电源装置

技术领域

本实用新型属于开关电源技术领域，具体涉及一种多路和可调混合输出开关电源装置。

背景技术

如今，我们的日常工作和生活都离不开电器设备，而这些设备的寿命往往取决于电源的耐用性，电源如果不稳定、不可靠的，还会给电器设备带来很大的安全隐患。传统的线性稳压电源因其体积大、效率低，使其跟不上现代电器设备快速发展的节奏。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种多路和可调混合输出开关电源装置，使得每一回路的输出电压保持恒定，从而提高电器设备的寿命和可靠性。

本实用新型采取的技术方案为：一种多路和可调混合输出开关电源装置，包括第一整流滤波模块、DC/DC变换拓扑模块、第二整流滤波模块、反馈模块和PWM控制模块；

所述第一整流滤波模块的输入端与外界输入的交流电源连接，所述第一整流滤波模块的输出端与所述DC/DC变换拓扑模块的输入端连接，所述DC/DC变换拓扑模块的输出端与所述第二整流滤波模块的输入端连接，所述第二整流滤波模块的输出端与所述反馈模块的输入端连接，所述反馈模块的输出端与所述PWM控制模块的输入端连接，所述PWM控制模块的输出端与所述DC/DC变换拓扑模块的输入端连接。

优选的，所述PWM控制模块包括UC3842芯片。

优选的，所述第一整流滤波模块分别包括整流芯片和滤波电容C3，所述整流芯片的输入端与外接交流电源连接，所述整流芯片的输出端与所述滤波电容C3并联连接。

优选的，所述DC/DC变换拓扑模块包括电阻R1、电容C4、二极管D2、降压变压器TF、IGBT2管和电阻R3；

所述整流芯片的正极输出端经过电阻R1、电容C4串联分压后，分别与所述UC3842芯片的第七引脚和二极管D2的阴极连接，所述二极管D2的阳极与降压变压器TF原边辅助绕组L3的同名端相连，经原边辅助绕组L3的异名端回到所述整流芯片的负极；所述整流芯片的正极输出端还与降压变压器TF原边L1的同名端连接，所述降压变压器TF原边L1的异名端与场效应管IGBT2的集电极连接，IGBT2的发射极经过电阻R3后接地，IGBT2的基极与所述UC3842芯片的第六引脚连接；所述降压变压器TF各组副边线圈L2、L4、L5和L6的异名端分别与所述第二整流滤波模块的输入端连接，所述降压变压器TF各组副边线圈L2、L4、L5和L6的同名端均接地。

优选的，所述第二整流滤波模块输出有四路电源电压，包括二极管D12、二极管D14、二极管D15、二极管D16、电容C1、电容C2、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14和电容C15；所述降压变压器TF副边线圈L2的异名端串接所述二极管D15后作为第一路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L2的同名端接地，作为第一路电源电压的负极，所述第一路电源电压的正、负极之间并联所述电容C12和电容C13，所述降压变压器TF副边线圈L4的异名端串接所述二极管D16后作为第二路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L4的同名端接地，作为第二路电源电压的负极，所述第二路电源电压的正、负极之间并联所述电容C14和电容C15，所述降压变压器TF副边线圈L5的异名端串接所述二极管D12后作为第三路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L5的同名端接地，作为第三路电源电压的负极，所述第三路电源电压的正、负极之间并联所述电容C1和电容C2，所述降压变压器TF副边线圈L6的异名端串接所述二极管D14后作为第四路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L6的同名端接地，作为第四路电源电压的负极，所述第四路电源电压的正、负极之间并联所述电容C10和电容C11。通过上述方案，将DC/DC变换拓扑模块变换成的准方波电压整流为多路直流电源，根据降压变压器TF各组副边线圈的不同，输出不同电压等级的电源电压。

优选的，所述二极管D14与第四路电源电压的正极之间还串接有电阻R16，所述第四路电源电压的正、负极之间还并联有电阻R14。

优选的，所述电阻R16和电阻R14均采用可调电阻；通过设有的可调电阻，可对第四路电源电压进行可调输出，便于用户根据实际情况选择需要的电源电压大小，增加该装置的使用范围。

优选的，所述反馈模块包括分压电路和反馈电路。

优选的，所述反馈电路包括电阻R4、电阻R6、电阻R11、电阻R15和光电耦合器PC817；所述二极管D15的阴极串接所述电阻R4后与所述光电耦合器PC817中发光二极管的阳极连接，所述光电耦合器PC817中发光二极管的阴极与所述分压电路连接，所述电阻R6与所述光电耦合器PC817中的发光二极管并联，所述光电耦合器PC817中的发射极通过所述电阻R11接地，所述光电耦合器PC817中的发射极还通过所述电阻R15与所述UC3842芯片的第一引脚连接，所述光电耦合器PC817中的集电极与所述UC3842芯片的第八引脚连接。

优选的，所述分压电路包括电阻R5、电阻R10和可调基准源TL431；所述二极管D15的阴极经电阻R5、电阻R10分压后接入可调基准源TL431的参考输入端，TL431的阴极与所述光电耦合器PC817中发光二极管的阴极连接，TL431的阳极接地。

采用上述技术方案，具有以下优点：本实用新型提出的一种多路和可调混合输出开关电源装置，通过进行电能变换，实行多路和可调混合输出，使得每一回路的输出电压恒定，实现了对自由感应加热***提供稳定可靠的电压为目的,提高电器设备的寿命和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种结构框图；

图2为本实用新型实施例的一种电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型提出的一种多路和可调混合输出开关电源装置，包括第一整流滤波模块、DC/DC变换拓扑模块、第二整流滤波模块、反馈模块和PWM控制模块；

所述第一整流滤波模块的输入端与外界输入的交流电源连接，所述第一整流滤波模块的输出端与所述DC/DC变换拓扑模块的输入端连接，所述DC/DC变换拓扑模块的输出端与所述第二整流滤波模块的输入端连接，所述第二整流滤波模块的输出端与所述反馈模块的输入端连接，所述反馈模块的输出端与所述PWM控制模块的输入端连接，所述PWM控制模块的输出端与所述DC/DC变换拓扑模块的输入端连接。

其中，所述第一整流滤波模块分别用于将外界输入的交流电源整流为直流电源；

所述DC/DC变换拓扑模块用于对第一整流滤波单元输出的直流电源变换成准方波电输出；

所述第二整流滤波模块用于将DC/DC变换拓扑模块变换成的准方波电压整流为多路直流电源；

所述反馈模块用于将输出直流电源进行电压采样，检测负载的变化或输入电压的波动；

所述PWM控制模块用于对输出电压波动的监控和周期内过流的控制，产生PWM信号，从而实现输出的稳定。

如图2所示，所述PWM控制模块包括UC3842芯片，所述第一整流滤波模块分别包括整流芯片和滤波电容C3，所述整流芯片的输入端与外接交流电源连接，所述整流芯片的输出端与所述滤波电容C3并联连接，在应用时，所述整流芯片采用KBP206芯片。

进一步地，所述DC/DC变换拓扑模块包括电阻R1、电容C4、二极管D2、降压变压器TF、IGBT2管和电阻R3；

所述整流芯片的正极输出端经过电阻R1、电容C4串联分压后，分别与所述UC3842芯片的第七引脚和二极管D2的阴极连接，所述二极管D2的阳极与降压变压器TF原边辅助绕组L3的同名端相连，经原边辅助绕组L3的异名端回到所述整流芯片的负极；所述整流芯片的正极输出端还与降压变压器TF原边L1的同名端连接，所述降压变压器TF原边L1的异名端与场效应管IGBT2的集电极连接，IGBT2的发射极经过电阻R3后接地，IGBT2的基极与所述UC3842芯片的第六引脚连接；所述降压变压器TF各组副边线圈L2、L4、L5和L6的异名端分别与所述第二整流滤波模块的输入端连接，所述降压变压器TF各组副边线圈L2、L4、L5和L6的同名端均接地。

进一步地，为了将DC/DC变换拓扑模块变换成的准方波电压整流为多路直流电源，根据降压变压器TF各组副边线圈的不同，输出不同电压等级的电源电压，所述第二整流滤波模块输出有四路电源电压，包括二极管D12、二极管D14、二极管D15、二极管D16、电容C1、电容C2、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14和电容C15；所述降压变压器TF副边线圈L2的异名端串接所述二极管D15后作为第一路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L2的同名端接地，作为第一路电源电压的负极，所述第一路电源电压的正、负极之间并联所述电容C12和电容C13，所述降压变压器TF副边线圈L4的异名端串接所述二极管D16后作为第二路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L4的同名端接地，作为第二路电源电压的负极，所述第二路电源电压的正、负极之间并联所述电容C14和电容C15，所述降压变压器TF副边线圈L5的异名端串接所述二极管D12后作为第三路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L5的同名端接地，作为第三路电源电压的负极，所述第三路电源电压的正、负极之间并联所述电容C1和电容C2，所述降压变压器TF副边线圈L6的异名端串接所述二极管D14后作为第四路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L6的同名端接地，作为第四路电源电压的负极，所述第四路电源电压的正、负极之间并联所述电容C10和电容C11。

通过在所述降压变压器TF各组副边的异名端分别串接二极管D12、D14、D15和D16后，用于实现反激变换控制。

进一步地，为了实现对该装置的可调输出，对第四路电源电压进行可调输出，便于用户根据实际情况选择需要的电源电压大小，增加该装置的使用范围，所述二极管D14与第四路电源电压的正极之间还串接有电阻R16，所述第四路电源电压的正、负极之间还并联有电阻R14，所述电阻R16和电阻R14均采用可调电阻。在具体应用时，并不限定哪一路或哪几路为可调输出，各路是否都设有可调电阻。

进一步地，所述反馈模块包括分压电路和反馈电路。

进一步地，所述反馈电路包括电阻R4、电阻R6、电阻R11、电阻R15和光电耦合器PC817；所述二极管D15的阴极串接所述电阻R4后与所述光电耦合器PC817中发光二极管的阳极连接，所述光电耦合器PC817中发光二极管的阴极与所述分压电路连接，所述电阻R6与所述光电耦合器PC817中的发光二极管并联，所述光电耦合器PC817中的发射极通过所述电阻R11接地，所述光电耦合器PC817中的发射极还通过所述电阻R15与所述UC3842芯片的第一引脚连接，所述光电耦合器PC817中的集电极与所述UC3842芯片的第八引脚连接；

所述分压电路包括电阻R5、电阻R10和可调基准源TL431；所述二极管D15的阴极经电阻R5、电阻R10分压后接入可调基准源TL431的参考输入端，TL431的阴极与所述光电耦合器PC817中发光二极管的阴极连接，TL431的阳极接地。

其中，电阻R4、电阻R6起到限流可调基准源TL431的作用，电阻R11、电阻R15是保证光电耦合器PC817光敏三极管工作在线性区域。

本设计通过选取的可调基准源TL431芯片作为基准电压，它是一种可调式并联稳压器，内部有一个2.5V的基准源，在该光耦反馈电路中相当于固定基准的误差放大器。动态输出电压可达40V，动态输出阻抗仅0.2Ω，灌电流范围0.1mA至100mA，输出噪声电压低，开通响应快，可以替代稳压管。

线性光耦PC817，它是单通道光电耦合器，光耦的电流传输比(CTR)范围为50％-600％，能够在一定范围内线性调节，输入输出之间有5000V的隔离电压。

IGBT2的基极取自UC3842芯片输出端6脚经电阻R7和R9分压后的信号，输出电流最大可以达1A，可以直接驱动N沟道场效应管。芯片的启动电压为16V，关断电压为10V，具有启动电流低、欠压锁定保护(UVLO)、大电流推挽输出、***电路简单等优点，该芯片有电流和电压两个反馈环，使得电源在电压反馈的同时有输入限流的作用，这种反馈***使得电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应都得到了良好的改善。

UC3842芯片7脚是电源VCC，取自整流芯片的正极输出端经过电阻R1和电容C4串联分压后电压；4脚与8脚间串接电阻R8后，经电容C4后接地，5脚直接接地，与4脚、8脚一起组成RC振荡电路；6脚是PWM方波输出端，经电阻R7、R9分压后与IGBT2的基极相连；1脚、2脚与电阻R12和电容C5、C6构成误差比较电路；3脚经电阻R13后与场效应管IGBT2的发射极连接，与电阻R3组成电流检测电路。

场效应管IGBT2，当场效应管工作于高频时，要采取必要的措施来避免寄生模块带来的振荡。一是尽可能减少场效应管各个引脚的连线长度，尤其是栅极引脚的连线，通常在栅极接一个小电阻，来避免引线带来的寄生振荡；二是为了保证关断时快速放电，使寄生电容电压快速下降。

本实用新型通过使用多路和可调混合输出的思想结合了DC/DC反激变换拓扑原理，构造直流变直流的等效电路，并使得每一回路的输出电压保持恒定，可为自由感应加热***或其它电源***提供稳定可靠的电压。

为了进一步验证，采用本技术方案的实际效果，发明人研制了一台3路恒压输出和1路可调输出的开关电源样机，对整个电路进行实验仿真及样机实验，对几个主要波形进行了分析，并测得仿真在+5V、可调至+20V的输出波形，仿真中对负载变化时的输出电压进行仿真监测，结果表明，输出分别收敛于5.034V、20.382V,误差分别在0.68％、1.9％，在±2％的误差范围内保持稳定；而样机在多路输出+5V、+12V、+18V误差控制在±1.5％范围内；而可调输出至+20V误差在±2％的范围内保持稳定，如表1所示。

表1不同模式下样机输出电压测量值

从样机实验的数据看出，本方案在一定范围内无论是在理论还是在实践中都能达到恒压的目的，且具有较高的效率。

最后需要说明的是，上述描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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多路和可调混合输出开关电源装置，其特征在于：包括第一整流滤波模块、DC/DC变换拓扑模块、第二整流滤波模块、反馈模块和PWM控制模块；

所述第一整流滤波模块的输入端与外界输入的交流电源连接，所述第一整流滤波模块的输出端与所述DC/DC变换拓扑模块的输入端连接，所述DC/DC变换拓扑模块的输出端与所述第二整流滤波模块的输入端连接，所述第二整流滤波模块的输出端与所述反馈模块的输入端连接，所述反馈模块的输出端与所述PWM控制模块的输入端连接，所述PWM控制模块的输出端与所述DC/DC变换拓扑模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种多路和可调混合输出开关电源装置，其特征在于：所述PWM控制模块包括UC3842芯片。

3.根据权利要求2所述的一种多路和可调混合输出开关电源装置，其特征在于：所述第一整流滤波模块分别包括整流芯片和滤波电容C3，所述整流芯片的输入端与外接交流电源连接，所述整流芯片的输出端与所述滤波电容C3并联连接。

4.根据权利要求3所述的一种多路和可调混合输出开关电源装置，其特征在于：所述DC/DC变换拓扑模块包括电阻R1、电容C4、二极管D2、降压变压器TF、IGBT2管和电阻R3；

所述整流芯片的正极输出端经过电阻R1、电容C4串联分压后，分别与所述UC3842芯片的第七引脚和二极管D2的阴极连接，所述二极管D2的阳极与降压变压器TF原边辅助绕组L3的同名端相连，经原边辅助绕组L3的异名端回到所述整流芯片的负极；所述整流芯片的正极输出端还与降压变压器TF原边L1的同名端连接，所述降压变压器TF原边L1的异名端与场效应管IGBT2的集电极连接，IGBT2的发射极经过电阻R3后接地，IGBT2的基极与所述UC3842芯片的第六引脚连接；所述降压变压器TF各组副边线圈L2、L4、L5和L6的异名端分别与所述第二整流滤波模块的输入端连接，所述降压变压器TF各组副边线圈L2、L4、L5和L6的同名端均接地。

5.根据权利要求4所述的一种多路和可调混合输出开关电源装置，其特征在于，所述第二整流滤波模块输出有四路电源电压，包括二极管D12、二极管D14、二极管D15、二极管D16、电容C1、电容C2、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14和电容C15；所述降压变压器TF副边线圈L2的异名端串接所述二极管D15后作为第一路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L2的同名端接地，作为第一路电源电压的负极，所述第一路电源电压的正、负极之间并联所述电容C12和电容C13，所述降压变压器TF副边线圈L4的异名端串接所述二极管D16后作为第二路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L4的同名端接地，作为第二路电源电压的负极，所述第二路电源电压的正、负极之间并联所述电容C14和电容C15，所述降压变压器TF副边线圈L5的异名端串接所述二极管D12后作为第三路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L5的同名端接地，作为第三路电源电压的负极，所述第三路电源电压的正、负极之间并联所述电容C1和电容C2，所述降压变压器TF副边线圈L6的异名端串接所述二极管D14后作为第四路电源电压的正极，所述降压变压器TF副边线圈L6的同名端接地，作为第四路电源电压的负极，所述第四路电源电压的正、负极之间并联所述电容C10和电容C11。

6.根据权利要求5所述的一种多路和可调混合输出开关电源装置，其特征在于：所述二极管D14与第四路电源电压的正极之间还串接有电阻R16，所述第四路电源电压的正、负极之间还并联有电阻R14。

7.根据权利要求6所述的一种多路和可调混合输出开关电源装置，其特征在于：所述电阻R16和电阻R14均采用可调电阻。

8.根据权利要求7所述的一种多路和可调混合输出开关电源装置，其特征在于：所述反馈模块包括分压电路和反馈电路。

9.根据权利要求8所述的一种多路和可调混合输出开关电源装置，其特征在于：所述反馈电路包括电阻R4、电阻R6、电阻R11、电阻R15和光电耦合器PC817；所述二极管D15的阴极串接所述电阻R4后与所述光电耦合器PC817中发光二极管的阳极连接，所述光电耦合器PC817中发光二极管的阴极与所述分压电路连接，所述电阻R6与所述光电耦合器PC817中的发光二极管并联，所述光电耦合器PC817中的发射极通过所述电阻R11接地，所述光电耦合器PC817中的发射极还通过所述电阻R15与所述UC3842芯片的第一引脚连接，所述光电耦合器PC817中的集电极与所述UC3842芯片的第八引脚连接。

10.根据权利要求9所述的一种多路和可调混合输出开关电源装置，其特征在于：所述分压电路包括电阻R5、电阻R10和可调基准源TL431；所述二极管D15的阴极经电阻R5、电阻R10分压后接入可调基准源TL431的参考输入端，TL431的阴极与所述光电耦合器PC817中发光二极管的阴极连接，TL431的阳极接地。