專利名稱：一種節能型高頻開關電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種開關電源，具體是指一種高頻開關電源。
背景技術：
傳統的高頻開關電源電路中的主電路:從交流電網輸入、直流輸出的全過程，包括:1、輸入濾波器:其作用是將電網存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產生的雜波反饋到公共電網；2、整流與濾波:將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換；
3、高頻反激變換電路模塊:將整流后的直流電變為高頻交流電，這是高頻開關電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小；4、輸出整流與濾波:根據負載需要，提供穩定可靠的直流電源。在控制電路方面，一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達到輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的資料，經保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。傳統的高頻開關電源電路按TRC控制原理，有三種方式:一、脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,縮寫為PWM):開關周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式；二、脈沖頻率調制(Pulse FrequencyModulation,縮寫為PFM):導通脈沖寬度恒定，通過改變開關工作頻率來改變占空比的方式；三、混合調制:導通脈沖寬度和開關工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的混合。高頻開關電源不需要大幅度提高開關速度就可以在理論上把開關損耗降到零，而且噪聲也小。但是，傳統的聞頻開關電源電路中包括聞頻反激變換電路|旲塊，在聞頻反激變換電路模塊中包含有高頻變壓器的初級線圈并聯的電容，該電容上并聯有電阻，在以高頻方式工作時，該電阻極易發熱，大量的能量以熱量的形式被損耗掉了不僅容易燒壞電路板，而且還浪費了能源。
實用新型內容為了克服上述之不足，本實用新型的目的在于提供一種節能環保、使用壽命長的節能型高頻開關電源。為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:一種節能型高頻開關電源，包括有整流濾波電路模塊、控制電路模塊、開關管、高頻變壓器、輸出整流濾波模塊，所述的整流濾波電路模塊輸出接所述的高頻變壓器的初級線圈，所述的輸出整流濾波模塊與所述的高頻變壓器的次級線圈相連，所述的開關管在所述的控制電路模塊控制下連接在所述的整流濾波電路模塊的直流輸出端與所述的高頻變壓器的初級線圈之間；還包括高頻反激變換電路模塊；所述高頻反激變換電路模塊包括與高頻變壓器的初級線圈并聯的儲能電容C3、能量轉換線圈N3和開關管(SI)，所述儲能電容C3、能量轉換線圈N3和開關管(SI)構成放電回路。所述的能量轉換線圈N3繞在所述的高頻變壓器的鐵芯上。所述高頻反激變換電路模塊包括與所述的高頻變壓器的初級線圈、儲能電容C3、能量轉換線圈和所述的開關管，所述的高頻變壓器的初級線圈的同相端接所述的開關管的源極，所述的開關管的漏極接所述的能量轉換線圈的異向端，所述的能量轉換線圈的同向端接所述的儲能電容C3的一極，所述的儲能電容C3的另一極接所述的高頻變壓器的初級線圈的同相端，所述的開關管的柵極接所述的控制電路模塊的控制信號輸出端。進一步的，上述的節能型高頻開關電源中:在所述的能量轉換線圈的同向端與所述的高頻變壓器的初級線圈的異相端之間設置有二極管D5，所述的二極管D5相極接所述的能量轉換線圈的同向端。進一步的，上述的節能型高頻開關電源中:在所述的能量轉換線圈的異向端與所述的開關管的漏極之間還設置有二極管D10，所述的二極管DlO的陽極接所述的開關管的漏極。進一步的，上述的節能型高頻開關電源中:還包括反饋電路模塊，所述的反饋電路模塊連接在所述的輸出整流濾波模塊與所述的控制電路板模塊之間，所述的反饋電路模塊對所述的輸出整流濾波模塊的輸出電壓進行采集并傳送給所述的控制電路板模塊。進一步的，上述的節能型高頻開關電源中:所述的反饋電路模塊包括有精密穩壓源Ul和線性光耦U2、分壓電阻R4、分壓電阻R5、限流電阻R6和濾波電容C7 ；所述的分壓電阻R4和分壓電阻R5串連在所述的輸出整流濾波模塊輸出端與地之間，分壓電阻R5的一端接地；所述的精密穩壓源Ul的陰極通過濾波電容C7接所述的分壓電阻R4和分壓電阻R5之間的連接點，所述的精密穩壓源Ul的參考極直接與所述的分壓電阻R4和分壓電阻R5之間的連接點相連，所述的精密穩壓源Ul的陽極接地；所述的線性光耦U2的輸入端的陽極通過串連所述的限流電阻接所述的輸出整流濾波模塊輸出端，所述的線性光耦U2的輸入端的陰極與所述的精密穩壓源Ul的陰極相接；所述的線性光耦U2的輸出端接所述的控制電路模塊。進一步的，上述的節能型高頻開關電源中:所述的控制電路模塊包括控制芯片UC3824，控制芯片UC3824的第1、2腳分別與所述的線性光耦U2的輸出端相連，控制芯片UC3824的第6腳輸出控制信號與所述的開關管的柵極相連。進一步的，上述的節能型高頻開關電源中:所述輸出整流濾波模塊包括整流二極管D6和整流二極管D7，濾波電容C4、C5、C6，電阻R3和濾波電感L2 ；所述的整流二極管D6和整流二極管D7的陽極均接所述的高頻變壓器次級線圈的同相端，所述的高頻變壓器次級線圈的異相端接地；所述的濾波電容C4與電阻R3串連，所述的濾波電容C4的另一極接所述的整流二極管D6和整流二極管D7的陽極，電阻R3的另一端接所述的整流二極管D6和整流二極管D7的陰極；所述的整流二極管D6和整流二極管D7的陰極通過所述的濾波電感L2接負載；所述的濾波電容C5、C6分別在所述的濾波電感L2的兩側接地。進一步的，上述的節能型聞頻開關電源中:在所述的整流濾波電路|旲塊與交流電輸入之間還設置有輸入濾波電路模塊；所述的輸入濾波電路模塊包括抑制正態噪聲的抗串模干擾電路和抑制共態噪聲干擾的抗共模干擾電路構成。本實用新型的有益效果在于:由于對高頻反激變換電路模塊進行了改進，在放電回路中將等效電阻替換為能量轉換線圈，從而將傳統的以熱能的形式損耗掉的能量通過能量轉換線圈轉換成磁能后進行輸出，不僅實現了能量的再利用，具有節能環保的特點，而且還因發熱量的降低，從而延長了節能型高頻開關電源的使用壽命。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明:
圖1為本實用新型的電原理框圖；圖2為圖1所示的電原理圖。圖中:1、輸入濾波電路模塊；2、整流濾波電路模塊；3、高頻反激變換電路模塊；4、輸出整流濾波模塊；5、反饋電路模塊；6、控制電路模塊。
具體實施方式
如圖1、2所不,本實施例是一種節能型聞頻開關電源，包括有輸入濾波電路|旲塊
1、整流濾波電路模塊2、高頻反激變換電路模塊3、輸出整流濾波模塊4、反饋電路模塊5、控制電路模塊6以及控制電路模塊的輔助電路模塊，交流電經輸入濾波電路模塊I低通濾波后，經整流濾波電路模塊2產生直流電，一路經高頻反激變換電路模塊3，再經輸出整流濾波模塊4輸出，反饋電路模塊5對輸出整流濾波模塊4整流后的輸出電壓進行采樣并傳送控制電路模塊6，控制電路模塊6控制高頻反激變換電路模塊3的開關管SI的工作。本實施例中高頻反激變換電路模塊3是關鍵，包括與高頻變壓器的初級線圈N1、儲能電容C3、能量轉換線圈N3和開關管SI，高頻反激變換電路模塊包括與高頻變壓器的初級線圈并聯的儲能電容C3、能量轉換線圈N3和開關管SI，儲能電容C3、能量轉換線圈N3和開關管SI構成放電回路。能量轉換線圈N3繞在所述的高頻變壓器的鐵芯上。這樣能量轉換線圈N3可以直接耦聯到輸出，減少損耗，降低成本。高頻變壓器的初級線圈NI的同相端接開關管SI的源極，開關管SI的漏極接能量轉換線圈N3的異向端，能量轉換線圈N3的同向端接儲能電容C3的一極，儲能電容C3的另一極接高頻變壓器的初級線圈NI的同相端，開關管SI的柵極接控制電路模塊6的控制信號輸出端。在高頻反激變換電路模塊3還包括兩個二極管D5和D10，在能量轉換線圈N3的同向端與高頻變壓器的初級線圈NI的異相端之間設置有二極管D5，二極管D5陽極接所述的能量轉換線圈N3的同向端。在能量轉換線圈N3的異向端與開關管SI的漏極之間設置有二極管D10，二極管DlO的陽極接開關管SI的漏極。這里高頻反激變換電路模塊3包括與高頻變壓器的初級線圈NI并聯的儲能電容C3、能量轉換線圈N3和開關管SI，儲能電容C3、二極管D10、能量轉換線圈N3和開關管SI構成放電回路，并且能量轉換線圈N3繞在高頻變壓器的鐵芯上，控制電路模塊6采用UC3842芯片，開關管SI通過一個二極管D9與UC3842芯片的引腳6電連接，由UC3842芯片產生的控制信號控制。輸入濾波電路模塊I設置在整流濾波電路模塊之前，對輸入交流電進行低通濾波。本實施例中的輸入濾波電路I是由抗串模干擾電路和抗共模干擾電路構成，其中抗串模干擾電路是由濾波電容C16、濾波電容C15構成，用于抑制正態噪聲，其中濾波電容C16跨接在輸入交流電的零線和火線之間，也就是L線和N線之間，濾波電容Cl5跨接在整流濾波電路的整流電橋的輸入端。抗共模干擾電路是由濾波電容C14、濾波電容C13、濾波電感LI構成，用于抑制共態噪聲干擾，濾波電感LI由共軛的兩個線圈組成，每個線圈分別串連在輸入交流電的L線和N線上，濾波電容C14、濾波電容C13分別連接在輸入交流電的L線和N線和地之間。本實施例中整流濾波電路模塊包括由整流二極管Dl - D4組成的整流電橋和由濾波電容Cl和濾波電容C2組成的濾波電路組成，在整流電橋Dl - D4的輸出端，通過濾波電容Cl和濾波電容C2并聯電路接地。本實施例中輸出整流濾波模塊4主要是由兩個整流二極管D6、D7、一個濾波電容C4與一個電感L2構成，兩個整流二極管D6、D7及電容C4并聯后與電感L2串聯。整流二極管D6和整流二極管D7的陽極均接高頻變壓器次級線圈N2的同相端，高頻變壓器次級線圈N2的異相端接地。濾波電容C4與電阻R3串連，濾波電容C4的另一極接整流二極管D6和整流二極管D7的陽極，電阻R3的另一端接整流二極管D6和整流二極管D7的陰極。整流二極管D6和整流二極管D7的陰極通過濾波電感L2接負載。濾波電容C5、C6分別在所述的濾波電感L2的兩側接地。反饋電路模塊5包括有精密穩壓源TL431和線性光耦PC817，精密穩壓源TL431的輸入端與輸出整流濾波模塊電連接，再通過線性光耦PC817與UC3842芯片的引角I和引角2電連接在電路模塊中，控制芯片是UC3842芯片中，在UC3842芯片中引腳I是內部誤差放大器的輸出端，通常此引腳與引腳2接有反饋電路，以確定誤差放大器的增益和頻響；引腳2是反饋電壓輸入端，將取樣電壓加到誤差放大器的反相輸入端，再與同相輸入端的基準電壓(為2.5 V)進行比較，產生誤差電壓；引腳3是電流檢測輸入端與取樣電阻配合，構成過流保護電路，當電源電壓異常時，功率開關管的電流增大，當取樣電阻上的電壓超過IV時，UC3842芯片就停止輸出，可以有效地保護功率開關管；引腳4外接鋸齒波振蕩器外部定時電阻與定時電容，決定振蕩頻率；引腳5接地；引腳6是輸出端，此腳為圖騰柱式輸出，能提供±1A的峰值電流，可驅動雙極型功率開關管或MOSFET管；引腳7接電源，當供電電壓低于16 V時，UC3842芯片不工作，耗電在I mA以下；輸入電壓可以通過一個大阻值電阻從高壓降壓獲得。芯片工作后，輸入電壓可在10 30 V波動，低于IOV則停止工作，工作時耗電約為15mA ;引腳8是基準電壓輸出，可輸出精確的5 V基準電壓，電流可達50mA, UC3842芯片的電壓率可達0.01%。反饋電路模塊5是連接在4輸出整流濾波模塊與控制電路板模塊4之間，反饋電路模塊的作用是對輸出整流濾波模塊的輸出電壓進行采集并傳送給所控制電路板模塊。本實施例中反饋電路模塊包括有精密穩壓源Ul和線性光耦U2、分壓電阻R4、分壓電阻R5、限流電阻R6和濾波電容C7 ;分壓電阻R4和分壓電阻R5串連在輸出整流濾波模塊輸出端與地之間，分壓電阻R5的一端接地；精密穩壓源Ul的陰極通過濾波電容C7接分壓電阻R4和分壓電阻R5之間的連接點，精密穩壓源Ul為TL341是美國德州儀器公司(TI )生產的一個有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意的設置到從參考電壓Verf (2.5V)到最高36V范圍內的任何值。該器件的典型動態阻抗為0.2歐姆，在很多應用中用它代替齊納二極管，例如，數字電壓表，運放電路，可調壓電源，開關電源等。TL341的參考極直接與分壓電阻R4和分壓電阻R5之間的連接點相連，精密穩壓源TL341的陽極接地；本實施例中線性光耦U2為PC817，PC817為SHARP的DIP封裝的線性光耦。PC817的輸入端的發光二極管的陽極通過串連限流電阻接R6接輸出整流濾波模塊輸出端，線性光耦PC817輸入端發光二極管的陰極與精密穩壓源TL341的陰極相接，線性光耦PC817的輸出端接控制電路模塊。。工作原理:上述實施例以UC3842為核心控制部件，設計一款AC 220V輸入。DC24V輸出的單端反激式開關穩壓電源。開關電源控制電路是一個電壓、電流雙閉環控制系統。變換器的幅頻特性由雙極點變成單極點，因此穩定幅度大，具有良好的頻率響應特性。工作時，整流濾波電路模塊輸出的電壓經電阻Rl降壓后，輸送給UC3842芯片的引角7，當電壓達到UC3842芯片的啟動電壓門檻值時，UC3842芯片開始工作并提供驅動脈沖，由腳6輸出推動開關管工作。隨著UC3842芯片的啟動，電阻Rl的工作也就基本結束，UC3842芯片主要包括高頻振蕩、誤差比較、欠壓鎖定、電流取樣比較、脈寬調制鎖存等功能電路。UC3842主要用于高頻中小容量開關電源，用它構成的傳統離線式反激變換器電路在驅動隔離輸出的單端開關時，通常將誤差比較器的反向輸入端通過反饋繞組經電阻分壓得到的信號與內部2.5V基準進行比較，誤差比較器的輸出端與反向輸入端接成PI補償網絡，UC3842芯片通過其內的誤差比較器的輸出端與采樣電壓進行比較，從而控制PWM序列的占空比，達到電路穩定的目的。本專利的最大特點是將高頻反激變換電路模塊中，在放電回路中將等效電阻替換為能量轉換線圈，從而將傳統的以熱能的形式損耗掉的能量通過能量轉換線圈轉換成磁能后進行輸出，不僅實現了能量的再利用，具有節能環保的特點，而且還因發熱量的降低，從而延長了節能型高頻開關電源的使用壽命。總之，本實用新型雖然列舉了上述優選實施方式，但是應該說明，雖然本領域的技術人員可以進行各種變化和改型，除非這樣的變化和改型偏離了本實用新型的范圍，否則都應該包括在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種節能型聞頻開關電源，包括有整流濾波電路|旲塊、控制電路|旲塊、開關管、聞頻變壓器、輸出整流濾波模塊，所述的整流濾波電路模塊輸出接所述的高頻變壓器的初級線圈(NI)，所述的輸出整流濾波模塊與所述的高頻變壓器的次級線圈(N2)相連，所述的開關管在所述的控制電路模塊控制下連接在所述的整流濾波電路模塊的直流輸出端與所述的聞頻變壓器的初級線圈(NI)之間；其特征在于:還包括聞頻反激變換電路|旲塊(3); 所述高頻反激變換電路模塊包括與高頻變壓器的初級線圈并聯的儲能電容C3、能量轉換線圈N3和開關管(SI)，所述 儲能電容C3、能量轉換線圈N3和開關管(SI)構成放電回路。
2.根據權利要求1所述的節能型高頻開關電源，其特征在于:所述的能量轉換線圈N3繞在所述的高頻變壓器的鐵芯上。
3.根據權利要求1或2所述的節能型高頻開關電源，其特征在于:所述高頻反激變換電路模塊包括與所述的高頻變壓器的初級線圈(NI)、儲能電容C3、能量轉換線圈(N3)和所述的開關管(SI)，所述的高頻變壓器的初級線圈(NI)的同相端接所述的開關管(SI)的源極，所述的開關管(SI)的漏極接所述的能量轉換線圈(N3)的異向端，所述的能量轉換線圈(N3)的同向端接所述的儲能電容C3的一極,所述的儲能電容C3的另一極接所述的高頻變壓器的初級線圈(NI)的同相端，所述的開關管(SI)的柵極接所述的控制電路模塊(7)的控制信號輸出端。
4.根據權利要求3所述的節能型高頻開關電源，其特征在于:在所述的能量轉換線圈(N3)的同向端與所述的高頻變壓器的初級線圈(NI)的異相端之間設置有二極管D5，所述的二極管D5相極接所述的能量轉換線圈(N3)的同向端。
5.根據權利要求3所述的節能型高頻開關電源，其特征在于:在所述的能量轉換線圈(N3)的異向端與所述的開關管(SI)的漏極之間還設置有二極管D10，所述的二極管DlO的陽極接所述的開關管(SI)的漏極。
6.根據權利要求3所述的節能型高頻開關電源，其特征在于:還包括反饋電路模塊(5)，所述的反饋電路模塊(5)連接在所述的輸出整流濾波模塊(4)與所述的控制電路板模塊(7)之間，所述的反饋電路模塊(5)對所述的輸出整流濾波模塊(4)的輸出電壓進行采集并傳送給所述的控制電路板模塊(J)。
7.根據權利要求6所述的節能型高頻開關電源，其特征在于:所述的反饋電路模塊(5)包括有精密穩壓源Ul和線性光耦U2、分壓電阻R4、分壓電阻R5、限流電阻R6和濾波電容C7 ； 所述的分壓電阻R4和分壓電阻R5串連在所述的輸出整流濾波模塊(4)輸出端與地之間，分壓電阻R5的一端接地； 所述的精密穩壓源Ul的陰極通過濾波電容C7接所述的分壓電阻R4和分壓電阻R5之間的連接點，所述的精密穩壓源Ul的參考極直接與所述的分壓電阻R4和分壓電阻R5之間的連接點相連，所述的精密穩壓源Ul的陽極接地； 所述的線性光耦U2的輸入端的陽極通過串連所述的限流電阻接所述的輸出整流濾波模塊(4)輸出端，所述的線性光耦U2的輸入端的陰極與所述的精密穩壓源Ul的陰極相接；所述的線性光耦U2的輸出端接所述的控制電路模塊(6)。
8.根據權利要求7所述的節能型高頻開關電源，其特征在于:所述的控制電路模塊包括控制芯片UC3824，控制芯片UC3824的第1、2腳分別與所述的線性光耦U2的輸出端相連，控制芯片UC3824的第6腳輸出控制信號與所述的開關管(SI)的柵極相連。
9.根據權利要求3所述的節能型高頻開關電源，其特征在于:所述輸出整流濾波模塊(4)包括整流二極管D6和整流二極管D7，濾波電容C4、C5、C6，電阻R3和濾波電感L2 ； 所述的整流二極管D6和整流二極管D7的陽極均接所述的高頻變壓器次級線圈(N2)的同相端，所述的高頻變壓器次級線圈(N2)的異相端接地； 所述的濾波電容C4與電阻R3串連，所述的濾波電容C4的另一極接所述的整流二極管D6和整流二極管D7的陽極，電阻R3的另一端接所述的整流二極管D6和整流二極管D7的陰極； 所述的整流二極管D6和整流二極管D7的陰極通過所述的濾波電感L2接負載； 所述的濾波電容C5、C6分別在所述的濾波電感L2的兩側接地。
10.根據權利要求3所 述的節能型高頻開關電源，其特征在于:在所述的整流濾波電路模塊與交流電輸入之間還設置有輸入濾波電路模塊(I);所述的輸入濾波電路模塊(I)包括抑制正態噪聲的抗串模干擾電路和抑制共態噪聲干擾的抗共模干擾電路構成。
專利摘要本實用新型公開了一種節能型高頻開關電源，包括有濾波電路模塊、整流濾波電路模塊、高頻反激變換電路模塊、輸出整流濾波模塊、反饋電路模塊、控制電路模塊和輔助電路模塊，其特征在于所述高頻反激變換電路模塊包括與高頻變壓器的初級線圈并聯的電容、能量轉換線圈和開關管，所述電容、能量轉換線圈和開關管構成放電回路，并且能量轉換線圈繞在高頻變壓器的鐵芯上。由于對高頻反激變換電路模塊進行了改進，在放電回路中將等效電阻替換為能量轉換線圈，從而將傳統的以熱能的形式損耗掉的能量通過能量轉換線圈轉換成磁能后進行輸出，不僅實現了能量的再利用，具有節能環保的特點，而且還因發熱量的降低，從而延長了節能型高頻開關電源的使用壽命。
文檔編號H02M3/28GK203086360SQ20132000194
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月4日 優先權日2013年1月4日
發明者李玨瑩, 李懷宇, 管順青 申請人:李玨瑩