CN201054545Y - 中功率多路输出薄型开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种可广泛应用于家用电器、电子通信等领域中的功率多路输出薄型开关电源。包括有输入滤波整流电路(1)、功率因数校正电路(2)、待机模式转换电路(3)、半桥驱动电路(4)、输出整流滤波及反馈电路(5)，其中功率因数校正电路(2)的输入端与输入滤波整流电路(1)的输出端连接，功率因数校正电路(2)的输出端与半桥驱动电路(4)的输入端连接，待机模式转换电路(3)的输入端与输出整流滤波及反馈电路(5)的输出端连接，待机模式转换电路(3)的输出端与半桥驱动电路(4)连接。上述功率因数校正电路(2)包括有功率因数校正器(L6562D)，上述半桥驱动电路(4)包括有高压谐振控制器(L6598)。本实用新型体积小、重量轻、多路输出、稳压范围宽。
Description
技术领域：
本实用新型是一种可广泛应用于家用电器、电子通信等领域中的功率多路输出薄型开关电源，属于开关电源的创新技术。
背景技术：
开关电源是运用功率变换器进行电能变换，经过变换后的电能，可以满足不同电器的用电要求。近年来，小功率开关电源已在一般电子、通讯、家用电器和控制设备等领域中获得应用，但中功率多路输出开关电源核心技术研究一直处于发展缓慢状态，致使其体积大，不能满足当前高端电子产品的需求。
发明内容：
本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种体积小、重量轻、多路输出、稳压范围宽的中功率多路输出薄型开关电源。本实用新型能满足当前高端电子产品对开关电源功能和性能的要求，可广泛应用于家用电器、电子通信等领域中。
本实用新型通过如下方案实现：包括有输入滤波整流电路、功率因数校正电路、待机模式转换电路、半桥驱动电路、输出滤波及反馈电路，其中功率因数校正电路的输入端与输入滤波整流电路的输出端连接，功率因数校正电路的输出端与半桥驱动电路的输入端连接，待机模式转换电路的输入端与输出滤波及反馈电路的输出端连接，待机模式转换电路的输出端与半桥驱动电路连接。
上述输入滤波整流电路1包括有两个绕向相同、匝数相同的共模扼流圈，连接在零线和火线之间用来短路差模噪声电流的差模电容，连接在零线和地之间用来短路共模噪声电流的共模电容，连接在两个共模扼流圈的初级绕组及次级绕组之间的由4个二极管组成的整流桥。
上述功率因数校正电路包括有功率因数校正器L6562D，分压电阻，对电感电流进行采样的电感电流检测电阻及其外围电路，功率因数校正器通过分压电阻与输入滤波整流电路的整流桥的输出端连接，对电感电流进行采样的电感电流检测电阻与功率因数校正器的输入脚4连接，功率因数校正器的输出脚与Q1的栅极连接。上述待机模式转换电路包括有单片开关电源及其外围电路。
上述半桥驱动电路包括有集成了谐振变换器与高压半桥驱动器的高压谐振控制器L6598及其外围电路。
上述输出滤波及反馈电路包括有5V电压输出及反馈电路及12V、24V输出及反馈电路，其中5V电压输出及反馈电路包括有光电晶体管及其外围电路，光电晶体管的集电极与变压器T3的反馈绕组连接，光电晶体管的发射极与单片开关电源的FB脚连接，12V、24V输出及反馈电路包括有光电晶体管及其外围电路，光电晶体管的集电极通过电阻与半桥驱动电路中的高压谐振控制器的接脚连接，光电晶体管的发射极接地。
本实用新型的功率因数校正器由于采用L6562控制芯片，应用PFC功率因数校正技术，提高了本实用新型输入端的功率因数，提高电源的变换效率。另外，本实用新型的半桥驱动电路采用谐振半桥驱动控制芯片L6598，扩大了本实用新型的输出电压范围和输出精度，使输出电压为多路可调。此外，本实用新型采用薄型变压器，使本实用新型具有轻、小、薄的特点，满足高端电子产品对其功能和性能的要求。本实用新型是一种体积小、重量轻、多路输出、稳压范围宽的中功率多路输出薄型开关电源。可广泛应用于家用电器、电子通信等领域中。
附图说明：
图1为本实用新型的原理图；
图2为本实用新型中输入滤波整流电路(1)的电路图；
图3为本实用新型中功率因数校正电路(2)的电路图；
图4为本实用新型中待机模式转换电路(3)的电路图；
图5为本实用新型中半桥驱动电路(4)的电路图；
图6为本实用新型中输出滤波及反馈电路(5)的5V电压输出及反馈电路的电路图；
图7为本实用新型中输出滤波及反馈电路(5)的12V、24V电压输出及反馈电路的电路图；
图8为本实用新型中输出滤波及反馈电路(5)的33V电压输出电路的电路图；
图9为本实用新型中薄型变压器的原理图；
图10为本实用新型中薄型变压器的结构图。
具体实施方式：
实施例：
本实用新型的原理图如图1所示，包括有输入滤波整流电路1、功率因数校正电路2、待机模式转换电路3、半桥驱动电路4、输出滤波及反馈电路5，其中功率因数校正电路2的输入端与输入滤波整流电路1的输出端连接，功率因数校正电路2的输出端与半桥驱动电路4的输入端连接，待机模式转换电路3的输入端与输出滤波及反馈电路5的输出端连接，待机模式转换电路3的输出端与半桥驱动电路4连接。
上述输入滤波整流电路1的电路图如图2所示，包括有两个绕向相同、匝数相同的共模扼流圈L1、L2，连接在零线和火线之间用来短路差模噪声电流的差模电容C4、C1、C2，连接在零线和地之间用来短路共模噪声电流的共模电容C7、C8，连接在两个共模扼流圈L1、L2的初级绕组及次级绕组之间的由4个二极管D3组成的整流桥。
上述功率因数校正电路2的电路图如图3所示，包括有功率因数校正器L6562D，分压电阻R3、R4，对电感电流进行采样的电感电流检测电阻R17及其外围电路，功率因数校正器L6562D通过分压电阻R3、R4与输入滤波整流电路1的整流桥的输出端连接，对电感电流进行采样的电感电流检测电阻R17与功率因数校正器L6562D的输入脚4连接，功率因数校正器L6562D的输出脚与Q1的栅极连接。
上述待机模式转换电路3的电路图如图4所示，包括有单片开关电源VIPER22A及其外围电路。
上述半桥驱动电路4的电路图如图5所示，包括有集成了谐振变换器与高压半桥驱动器的高压谐振控制器L6598及其外围电路。
上述输出滤波及反馈电路5的5V电压输出及反馈电路的电路图如图6所示，包括有5V电压输出及反馈电路及12V、24V输出及反馈电路，其中5V电压输出及反馈电路包括有光电晶体管PC3及其外围电路，光电晶体管PC3的集电极与变压器T3的反馈绕组连接，光电晶体管PC3的发射极与单片开关电源VIPER22A的FB脚连接，12V、24V输出及反馈电路的电路图如图7所示，包括有光电晶体管PC2及其外围电路，光电晶体管PC2的集电极通过电阻R50与半桥驱动电路4中的高压谐振控制器L6598的脚4连接，光电晶体管PC2的发射极接地。
上述薄型变压器的原理图如图9所示，包括有12V、24V、33V的3路直流输出；直流输出功率为120～200W。结构图如图10所示，体积为40×40×25mm3。本实用新型工作时，交流输入EMI滤波器，电流在两个绕组中流过的方向相反，产生的磁通量互相抵消，扼流圈呈现低阻抗，但共模噪声电流流过两个绕组的时候，产生的磁通量通向相加，此时扼流圈呈现高阻抗，从而起到抑制共模噪声的作用，连接在零线和火线之间的差模电容C4、C1、C2用来短路差模噪声电流，而连接在零线(火线)和地之间的共模电容C7、C8则用来短路共模噪声电流。
功率因数校正后的输出电压和整流桥的输出电压分别经过电阻分压器后输入到功率因数校正器L6562D，经过内部乘法器处理后作为参考信号。电感电流检测电阻R17对电感电流进行采样后经过4脚输入到L6562D，该信号与参考信号进行比较，当4脚上电压达到门限值，也就是电感电流上升到峰值时，电流比较器将停止驱动Q1的栅极，这时L中的电流沿斜坡下降，当电流下降到零的时候，重新驱动Q1导通，这样，就可以迫使电流跟踪电压的变化轨迹，实现功率因子的调整。
VIPER22A的控制方式是以电流模式控制，开关频率固定在60KHZ。当输出回路负荷变化时，变压器的偏置绕组同时也会发生变化，这将使流进FB引脚的电流也发生变化，当反馈电流变大，使内部的检测电阻上的电压超过0.23V时，过流比较器会输出一个停止工作信号以关断MOSFET。
另外，VIPER22A内部还有一个阈值，当负载减少，或在待机状态时，反馈电流IFB太小，大约为Id(初级侧电流)的12％时，即85mA左右，VIPer22A进入跳频的突发工作模式。电路跳过一些开关周期，从而降低了等效开关频率，减少空载损耗。
反馈回路的实现方法是通过一个光耦合器利用输出电压驱动这个FB引脚，以保证输入出输出之间的绝缘。
半桥驱动电路4中的L6598是集成了谐振变换器与600V的高压半桥驱动器的高压谐振控制器，振荡器的最低工作频率由外接的电容和电阻共同决定，振荡器产生的三角波电压，经过IC内部控制逻辑制电路，转换成为方波脉冲，在引脚HVG和LVG上输出，并驱动MOSFET功率管。
输出滤波及反馈电路(5)中的5V电压输出及反馈电路，当PC3的光电晶体管导通时，在变压器T3的反馈绕组把输出电流反馈到原边，该反馈电流通过PC3的光电晶体管流进VIPER22A的FB脚，通过VIPER22A对输出电流进行检测，当输出电流过大时，就会停止驱动它内部的MOSFET管。当流进FB引脚的电流过小时，就表示负载变轻，这是VIPER22A就会进入突发模式，以减少空载损耗。12V、24V输出及反馈电路中的光电晶体管(PC2)用于传递反馈信号(12V、24V反馈)，当光电晶体管工作时，它会通过电阻Rfmax(即R50)调整流进L6598脚4上的电流，从而调整震荡器的频率，实现对输出电压的调整。Rfmax决定振荡器的最大频率。
薄型变压器的原理图如图9所示，结构图如图10所示，体积为40×40×25mm3；4路直流输出(满载时)1A(5V)，2A(12V)，3A(24V)，0.5A(33V)；直流输出功率为120-200W。
Claims (7)
1.一种中功率多路输出薄型开关电源，其特征在于包括有输入滤波整流电路(1)、功率因数校正电路(2)、待机模式转换电路(3)、半桥驱动电路(4)、输出整流滤波及反馈电路(5)，其中功率因数校正电路(2)的输入端与输入滤波整流电路(1)的输出端连接，功率因数校正电路(2)的输出端与半桥驱动电路(4)的输入端连接，待机模式转换电路(3)的输入端与输出整流滤波及反馈电路(5)的输出端连接，待机模式转换电路(3)的输出端与半桥驱动电路(4)连接。
2.根据权利要求1所述的中功率多路输出薄型开关电源，其特征在于上述输入滤波整流电路(1)包括有两个绕向相同、匝数相同的共模扼流圈(L1、L2)，连接在零线和火线之间用来短路差模噪声电流的差模电容(C4、C1、C2)，连接在零线和地之间用来短路共模噪声电流的共模电容(C7、C8)，连接在两个共模扼流圈(L1、L2)的初级绕组及次级绕组之间的由4个二极管(D3)组成的整流桥。
3.根据权利要求2所述的中功率多路输出薄型开关电源，其特征在于上述功率因数校正电路(2)包括有功率因数校正器(L6562D)，分压电阻(R3、R4)，对电感电流进行采样的电感电流检测电阻R17及其外围电路，功率因数校正器(L6562D)通过分压电阻(R3、R4)与输入滤波整流电路(1)的整流桥的输出端连接，对电感电流进行采样的电感电流检测电阻(R17)与功率因数校正器(L6562D)的输入脚4连接，功率因数校正器(L6562D)的输出脚与Q1的栅极连接。
4.根据权利要求3所述的中功率多路输出薄型开关电源，其特征在于上述待机模式转换电路(3)包括有单片开关电源(VIPER22A)及其外围电路。
5.根据权利要求3所述的中功率多路输出薄型开关电源，其特征在于上述半桥驱动电路(4)包括有集成了谐振变换器与高压半桥驱动器的高压谐振控制器(L6598)及其外围电路。
6.根据权利要求3所述的中功率多路输出薄型开关电源，其特征在于上述输出滤波及反馈电路(5)包括有5V电压输出及反馈电路及12V、24V输出及反馈电路，其中5V电压输出及反馈电路包括有光电晶体管(PC3)及其外围电路，光电晶体管(PC3)的集电极与变压器T3的反馈绕组连接，光电晶体管(PC3)的发射极与单片开关电源(VIPER22A)的FB脚连接，12V、24V输出及反馈电路包括有光电晶体管(PC2)及其外围电路，光电晶体管(PC2)的集电极通过电阻R50)与半桥驱动电路(4)中的高压谐振控制器(L6598)的脚4连接，光电晶体管(PC2)的发射极接地。
7.根据权利要求3所述的中功率多路输出薄型开关电源，其特征在于上述薄型变压器的体积为40×40×25mm3；其包括有5V、12V、24V、33V的4路直流输出；直流输出功率为120～200W。
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