一種基于單片開關電源芯片的激光器電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于單片開關電源芯片的激光器電源，其包括整流濾波電路、基于TNY256的變換器主電路、采樣反饋電路。其中整流濾波電路對輸入的交流市電進行整流和濾波，并輸出直流電到基于TNY256的變換器主電路。基于TNY256的變換器主電路對輸入直流電進行變換，并形成兩路穩壓輸出。采樣反饋電路在輸出端口采樣，并輸出反饋控制信號到基于TNY256的變換器主電路。本實用新型的電路參數根據氦氖激光器的電源指標設定，完全適用于氦氖激光器的工作供電。在系統電路設計中，本實用新型基于單片開關電源芯片TNY256設計，具有高集成度、最簡單外圍電路以及完全電氣隔離等優點。
【專利說明】
一種基于單片開關電源芯片的激光器電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及激光器電源系統設計，尤其涉及的是，一種基于單片開關電源芯片的激光器電源設計。
【背景技術】
[0002]一般條件下，激光器電源性能的優劣直接影響激光器的工作性能。激光器電源除了要保持輸出穩定外，還應具有為激光器提供大電流脈沖及高電壓脈沖的能力。同時，激光器電源應具有聞效率、小體積和低成本等特點。單片開關電源芯片將功率開關管控制電路和功率開關管集成在一個芯片上，具有密度高、體積小和質量輕等優點。基于單片開關電源芯片設計的激光器電源除了具有較高集成度外，還具有最簡單外圍電路、完全電氣隔離以及最佳性能指標等優點。因此，在激光器電源的設計中采用單片開關電源芯片有利于其性能的提聞。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于單片開關電源芯片的激光器電源。
[0004]本實用新型的技術方案如下:基于單片開關電源芯片的激光器電源，其包括整流濾波電路、基于TNY256的變換器主電路、采樣反饋電路。其中整流濾波電路對輸入的交流市電進行整流和濾波，并輸出直流電到基于TNY256的變換器主電路。基于TNY256的變換器主電路對輸入直流電進行變換，并形成5V穩壓輸出和15V穩壓輸出。采樣反饋電路在15V穩壓輸出端口進行采樣，并輸出反饋控制信號到基于TNY256的變換器主電路。基于TNY256的變換器主電路根據反饋信號調整其變換器占空比，以此保證輸出電壓的穩定。
[0005]基于單片開關電源芯片的激光器電源中，整流濾波電路包括市電輸入端口、整流濾波輸出端口、I至4號電容、I號共模電感、I至4號整流二極管、I號電感、I號電阻。其中市電輸入端口上端連接市電火線，下端連接市電零線。I號電容的上端連接市電輸入端口的上端，I號電容的下端連接市電輸入端口的下端。I號共模電感的左上端連接I號電容的上端，I號共模電感的左下端連接I號電容的下端。I號共模電感的右上端連接I號二極管的陽極，I號共模電感的右下端連接4號二極管的陰極。I號二極管的陰極連接2號二極管的陰極，2號二極管的陽極連接4號二極管的陰極。4號二極管的陽極連接3號二極管的陽極，3號二極管的陰極連接I號二極管的陽極。I號電感的左端連接2號二極管的陰極，I號電感的右端連接整流濾波輸出端口的上端。I號電阻的左端連接4號電容的上端，I號電阻的右端連接3號電容的上端。3號電容的下端連接整流濾波輸出端口的下端，4號電容的下端連接3號電容的下端。2號電容的下端連接4號電容的下端并接地。
[0006]基于單片開關電源芯片的激光器電源中，基于TNY256的變換器主電路包括整流濾波輸入端口、5V穩壓輸出端口、15V穩壓輸出端口、檢測采樣端口、反饋輸入端口、I號變壓器、2號電阻、2至3號電感、5至11號電容、5至7號二極管、TNY256單片開關電源芯片。基于TNY256的變換器主電路中，I號變壓器原邊繞組的匝數為125匝，I號變壓器副邊5V輸出的繞組匝數為10匝，I號變壓器副邊15V輸出的繞組匝數為30匝。基于TNY256的變換器主電路中，TNY256是一款將PWM控制電路和功率開關管集成在一起的開關電源芯片，主要用于DC-DC變換器工作中占空比的調節。TNY256的封裝共有8個引腳，其中引腳5為功率開關管的漏極引腳，引腳2、3、6、7、8為功率開關管源極引腳。引腳I為旁路端引腳，弓丨腳4為使能欠壓端引腳。
[0007]基于TNY256的變換器主電路中，整流濾波輸入端口的上端連接2號電阻的上端，并連接5號電容的上端。2號電阻的下端連接5號電容的下端。5號二極管的陰極連接2號電阻的下端，5號二極管的陽極連接I號變壓器原邊的下端。I號變壓器原邊的上端連接5號電容的上端，I號變壓器原邊的下端連接TNY256的引腳5。I號變壓器副邊的上端連接6號二極管的陽極，I號變壓器副邊的下端連接7號二極管的陽極。7號電容的上端連接6號二極管的陰極，7號電容的下端連接I號變壓器副邊的公共端。2號電感的左端連接7號電容的上端，2號電感的右端連接8號電容的上端。8號電容的上端連接5V穩壓輸出端口，8號電容的下端連接I號變壓器副邊的公共端。9號電容的上端連接連接I號變壓器副邊的公共端，9號電容的下端連接7號二極管的陰極。10號電容的上端連接連接I號變壓器副邊的公共端，10號電容的下端連接7號二極管的陰極。3號電感的左邊連接10號電容的下端，3號電感的右邊連接11號電容的下端。11號電容的上端連接I號變壓器副邊的公共端，11號電容的下端連接15V穩壓輸出端口。檢測采樣端口的左端連接3號電感的左端，檢測采樣端口的右端連接3號電感的右端。
[0008]基于TNY256的變換器主電路中，TNY256單片開關電源芯片的引腳I連接6號電容的上端，6號電容的下端連接整流濾波輸入端口的下端。TNY256單片開關電源芯片的引腳2連接整流濾波輸入端口的下端。TNY256單片開關電源芯片的引腳4連接反饋輸入端口。TNY256單片開關電源芯片的引腳5連接I號變壓器原邊的下端。
[0009]基于單片開關電源芯片的激光器電源中，采樣反饋電路包括檢測采樣端口、反饋輸出端口、3至6號電阻、11至12號電容、I號光電稱合器、I號可控穩壓源。其中I號光電耦合器的型號為PS2501，其功能為在實現反饋信號傳遞的同時將輸出端與輸入端進行隔離。I號可控穩壓源的型號為TL431，其功能為可調輸出穩定電壓。
[0010]采樣反饋電路中，檢測采樣端口的右端連接4號電阻的上端，并連接5號電阻的上端。11號電容的右端連接4號電阻的下端，11號電容的左端連接5號電阻的下端。I號可控穩壓源的陰極連接11號電容的左端，I號可控穩壓源的陽極連接6號電阻的下端，I號可控穩壓源的控制端連接6號電阻的上端。12號電容的右端連接6號電阻的下端，12號電容的左端接地。3號電阻的上端連接檢測采樣端口的左端，3號電阻的下端連接I號光電耦合器的引腳I。I號光電耦合器的引腳2連接5號電阻的下端，I號光電耦合器的引腳3接地，I號光電耦合器的引腳4連接反饋輸出端口。
[0011]本實用新型基于單片開關電源芯片TNY256設計，由于單片開關電源芯片TNY256將功率開關管及其控制電路集成在一個芯片上，使基于該芯片設計的電源體積更小、重量更輕，并達到電源最佳性能指標要求。本實用新型的電路參數根據氦氖激光器的電源指標設定，完全適用于氦氖激光器的工作供電，并具有高集成度、最簡單外圍電路以及完全電氣隔離等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的系統結構方框圖；
[0013]圖2為本實用新型的整流濾波電路結構圖；
[0014]圖3為本實用新型的基于TNY256的變換器主電路結構圖；
[0015]圖4為本實用新型的采樣反饋電路結構圖；
[0016]圖5為本實用新型的整體系統電路結構圖。
【具體實施方式】
[0017]為了便于理解本實用新型，下面結合附圖和具體實施例，對本實用新型進行更詳細的說明。本說明書及其附圖中給出了本實用新型的較佳的實施例，但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本說明書所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。
[0018]需要說明的是，當某一元件固定于另一個元件，包括將該元件直接固定于該另一個元件,或者將該元件通過至少一個居中的其它元件固定于該另一個元件。當一個元件連接另一個元件，包括將該元件直接連接到該另一個元件，或者將該元件通過至少一個居中的其它元件連接到該另一個元件。
[0019]如圖1所示，基于單片開關電源芯片的激光器電源包括三部分電路，其分別為整流濾波電路、基于TNY256的變換器主電路、采樣反饋電路。其中整流濾波電路對輸入的交流市電進行整流和濾波，并輸出直流電到基于TNY256的變換器主電路。基于TNY256的變換器主電路對輸入直流電進行變換，并形成5V穩壓輸出和15V穩壓輸出。采樣反饋電路在15V穩壓輸出端口進行采樣，并輸出反饋控制信號到基于TNY256的變換器主電路。基于TNY256的變換器主電路根據反饋信號調整其變換器占空比，以此保證輸出電壓的穩定。
[0020]如圖2所示，整流濾波電路包括市電輸入端口、整流濾波輸出端口 A、電容Cl至C4、共模電感TX1、整流二極管Dl至D4、電感L1、電阻R1。其中市電輸入端口 L連接市電火線，下端N連接市電零線。電容Cl的上端連接市電輸入端口的上端L，電容Cl的下端連接市電輸入端口的下端N。共模電感TXl的左上端連接電容Cl的上端，共模電感TXl的左下端連接電容Cl的下端。共模電感TXl的右上端連接二極管Dl的陽極，共模電感TXl的右下端連接二極管D4的陰極。二極管Dl的陰極連接二極管D2的陰極，二極管D2的陽極連接二極管D4的陰極。二極管D4的陽極連接二極管D3的陽極，二極管D3的陰極連接二極管Dl的陽極。電感LI的左端連接二極管D2的陰極，電感LI的右端連接整流濾波輸出端口的上端Al。電阻Rl的左端連接電容C4的上端，電阻Rl的右端連接電容C3的上端。電容C3的下端連接整流濾波輸出端口的下端A2，電容C4的下端連接電容C3的下端。電容C2的下端連接電容C4的下端并接地。整流濾波電路對市電輸入進行處理，除了將直流電變為交流電外，對電磁干擾也進行了處理。
[0021]如圖3所示，基于TNY256的變換器主電路包括整流濾波輸入端口 A、5V穩壓輸出端口 Vlo、15V穩壓輸出端口 V2o、檢測采樣端口 B、反饋輸入端口 C、變壓器TX2、電阻R2、電感L2至L3、電容C5至C11、二極管D5至D7、TNY256單片開關電源芯片U1。基于TNY256的變換器主電路中，I號變壓器原邊繞組的匝數為125匝，I號變壓器副邊5V輸出的繞組匝數為10匝，I號變壓器副邊15V輸出的繞組匝數為30匝。基于TNY256的變換器主電路中，TNY256是一款將PWM控制電路和功率開關管集成在一起的開關電源芯片，主要用于DC-DC變換器工作中占空比的調節。TNY256的封裝共有8個引腳，其中引腳5為功率開關管的漏極引腳，引腳2、3、6、7、8為功率開關管源極引腳。引腳I為旁路端引腳，引腳4為使能欠壓端引腳。
[0022]基于TNY256的變換器主電路中，整流濾波輸入端口的上端Al連接電阻R2的上端，并連接電容C5的上端。電阻R2的下端連接電容C5的下端。二極管D5的陰極連接電阻R2的下端，二極管D5的陽極連接變壓器TX2原邊的下端。變壓器TX2原邊的上端連接電容C5的上端，變壓器TX2原邊的下端連接TNY256的引腳5。變壓器TX2副邊的上端連接二極管D6的陽極，變壓器TX2副邊的下端連接二極管D7的陽極。電容C7的上端連接二極管D6的陰極，電容C7的下端連接變壓器TX2副邊的公共端。電感L2的左端連接電容C7的上端，電感L2的右端連接電容C8的上端。電容C8的上端連接5V穩壓輸出端口 Vlo，電容C8的下端連接變壓器TX2副邊的公共端。電容C9的上端連接連接變壓器TX2副邊的公共端，電容C9的下端連接二極管D7的陰極。電容ClO的上端連接連接變壓器TX2副邊的公共端，電容ClO的下端連接二極管D7的陰極。電感L3的左邊連接電容ClO的下端，電感L3的右邊連接電容Cll的下端。電容Cll的上端連接變壓器TX2副邊的公共端，電容Cll的下端連接15V穩壓輸出端口 V2o。檢測采樣端口的左端BI連接電感L3的左端，檢測采樣端口的右端B2連接電感L3的右端。
[0023]基于TNY256的變換器主電路中，TNY256單片開關電源芯片Ul的引腳I連接電容C6的上端，電容C6的下端連接整流濾波輸入端口的下端A2。TNY256單片開關電源芯片Ul的引腳2連接整流濾波輸入端口的下端A2。TNY256單片開關電源芯片Ul的引腳4連接反饋輸入端口 C。TNY256單片開關電源芯片Ul的引腳5連接變壓器TX2原邊的下端。
[0024]如圖4所示，采樣反饋電路包括檢測采樣端口 B、反饋輸出端口 C、電阻R3至R6、電容Cll至C12、光電耦合器U2、可控穩壓源U3。其中光電耦合器U2的型號為PS2501，其功能為在實現反饋信號傳遞的同時將輸出端與輸入端進行隔離。可控穩壓源U3的型號為TL431，其功能為可調輸出穩定電壓。
[0025]采樣反饋電路中，檢測采樣端口的右端B2連接電阻R4的上端，并連接電阻R5的上端。電容Cll的右端連接電阻R4的下端，電容Cll的左端連接電阻R5的下端。可控穩壓源U3的陰極連接電容Cll的左端，可控穩壓源U3的陽極連接電阻R6的下端，可控穩壓源U3的控制端連接電阻R6的上端。電容C12的右端連接電阻R6的下端，電容C12的左端接地。電阻R3的上端連接檢測采樣端口的左端BI，電阻R3的下端連接光電耦合器U2的引腳I。光電耦合器U2的引腳2連接電阻R5的下端，光電耦合器的引腳3接地，光電耦合器的引腳4連接反饋輸出端口 C。
[0026]如圖5所不,激光器電源整體系統的輸入端為市電輸入端口，其輸入電壓范圍為190V至270V。市電輸入端口的上端L連接市電的火線，市電輸入端口的下端N連接市電的零線。整流濾波電路的整流濾波輸出端口 A與基于TNY256的變換器主電路的整流濾波輸入端口 A相連接，并傳輸濾除電磁干擾的直流電給變換器。基于TNY256的變換器主電路的檢測采樣端口 B與采樣反饋電路的檢測采樣端口 B相連接，并將輸出端口的電壓變化傳輸到采樣反饋電路中。采樣反饋電路的反饋輸出端口 C與基于TNY256的變換器主電路的反饋輸入端口 C相連接，并將采樣反饋電路處理后的反饋信號傳輸到變換器主電路中。基于單片開關電源芯片的激光器電源有兩路輸出，一路為5V電壓輸出，其輸出電流為1A,另一路為15V電壓輸出，其輸出電流為0.4A。該激光器電源的輸出紋波小于3%，其效率大于85%。
[0027]進一步地，本實用新型的實施例還包括，上述各實施例的各技術特征，相互組合形成的基于單片開關電源芯片的激光器電源。
[0028]需要說明的是，上述各技術特征繼續相互組合，形成未在上面列舉的各種實施例，均視為本發明說明書記載的范圍；并且，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.基于單片開關電源芯片的激光器電源，其特征在于，其包括整流濾波電路、基于TNY256的變換器主電路、采樣反饋電路； 整流濾波電路對輸入的交流市電進行整流和濾波，并輸出直流電到基于TNY256的變換器主電路； 基于TNY256的變換器主電路對輸入直流電進行變換，并形成5V穩壓輸出和15V穩壓輸出； 采樣反饋電路在15V穩壓輸出端口進行采樣，并輸出反饋控制信號到基于TNY256的變換器主電路； 基于TNY256的變換器主電路根據反饋信號調整其變換器占空比，以此保證輸出電壓的穩定。
2.根據權利要求1所述基于單片開關電源芯片的激光器電源，其特征在于，整流濾波電路包括市電輸入端口、整流濾波輸出端口、I至4號電容、I號共模電感、I至4號整流二極管、I號電感、I號電阻。
3.根據權利要求2所述基于單片開關電源芯片的激光器電源，其特征在于，市電輸入端口上端連接市電火線，下端連接市電零線； I號電容的上端連接市電輸入端口的上端，I號電容的下端連接市電輸入端口的下端； I號共模電感的左上端連接I號電容的上端，I號共模電感的左下端連接I號電容的下端; I號共模電感的右上端連接I號二極管的陽極，I號共模電感的右下端連接4號二極管的陰極； I號二極管的陰極連接2號二極管的陰極，2號二極管的陽極連接4號二極管的陰極； 4號二極管的陽極連接3號二極管的陽極，3號二極管的陰極連接I號二極管的陽極； I號電感的左端連接2號二極管的陰極，I號電感的右端連接整流濾波輸出端口的上端; I號電阻的左端連接4號電容的上端，I號電阻的右端連接3號電容的上端； 3號電容的下端連接整流濾波輸出端口的下端，4號電容的下端連接3號電容的下端； 2號電容的下端連接4號電容的下端并接地。
4.根據權利要求1所述基于單片開關電源芯片的激光器電源，其特征在于，基于TNY256的變換器主電路包括整流濾波輸入端口、5V穩壓輸出端口、15V穩壓輸出端口、檢測采樣端口、反饋輸入端口、I號變壓器、2號電阻、2至3號電感、5至11號電容、5至7號二極管、TNY256單片開關電源芯片。
5.根據權利要求4所述基于單片開關電源芯片的激光器電源，其特征在于，整流濾波輸入端口的上端連接2號電阻的上端，并連接5號電容的上端； 2號電阻的下端連接5號電容的下端； 5號二極管的陰極連接2號電阻的下端，5號二極管的陽極連接I號變壓器原邊的下端; I號變壓器原邊的上端連接5號電容的上端，I號變壓器原邊的下端連接TNY256的引腳5 ; I號變壓器副邊的上端連接6號二極管的陽極，I號變壓器副邊的下端連接7號二極管的陽極； 7號電容的上端連接6號二極管的陰極，7號電容的下端連接I號變壓器副邊的公共端; 2號電感的左端連接7號電容的上端，2號電感的右端連接8號電容的上端； 8號電容的上端連接5V穩壓輸出端口，8號電容的下端連接I號變壓器副邊的公共端；9號電容的上端連接連接I號變壓器副邊的公共端，9號電容的下端連接7號二極管的陰極； 10號電容的上端連接連接I號變壓器副邊的公共端，10號電容的下端連接7號二極管的陰極； 3號電感的左邊連接10號電容的下端，3號電感的右邊連接11號電容的下端； 11號電容的上端連接I號變壓器副邊的公共端，11號電容的下端連接15V穩壓輸出端Π ； 檢測采樣端口的左端連接3號電感的左端，檢測采樣端口的右端連接3號電感的右端; TNY256單片開關電源芯片的引腳I連接6號電容的上端，6號電容的下端連接整流濾波輸入端口的下端； TNY256單片開關電源芯片的引腳2連接整流濾波輸入端口的下端； TNY256單片開關電源芯片的引腳4連接反饋輸入端口 ； TNY256單片開關電源芯片的引腳5連接I號變壓器原邊的下端。
6.根據權利要求1所述基于單片開關電源芯片的激光器電源，其特征在于，采樣反饋電路包括檢測采樣端口、反饋輸出端口、3至6號電阻、11至12號電容、I號光電耦合器、I號可控穩壓源。
7.根據權利要求6所述基于單片開關電源芯片的激光器電源，其特征在于，I號光電耦合器的型號為PS2501，I號可控穩壓源的型號為TL431。
8.根據權利要求6所述基于單片開關電源芯片的激光器電源，其特征在于，檢測采樣端口的右端連接4號電阻的上端，并連接5號電阻的上端； 11號電容的右端連接4號電阻的下端，11號電容的左端連接5號電阻的下端； I號可控穩壓源的陰極連接11號電容的左端，I號可控穩壓源的陽極連接6號電阻的下端，I號可控穩壓源的控制端連接6號電阻的上端； 12號電容的右端連接6號電阻的下端，12號電容的左端接地； 3號電阻的上端連接檢測采樣端口的左端，3號電阻的下端連接I號光電耦合器的引腳I ; I號光電耦合器的引腳2連接5號電阻的下端，I號光電耦合器的引腳3接地，I號光電耦合器的引腳4連接反饋輸出端口。
【文檔編號】H05B37/02GK204090253SQ201420607761
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月18日 優先權日:2014年10月18日
【發明者】邵珠雷, 張元敏, 羅書克 申請人:許昌學院