一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源，包括：依次連接的輸入濾波器，浪涌限止電路，輸入儲(chǔ)能電路，功率變換電路，整流濾波電路和降壓回路；其中，浪涌限止電路包括與輸入濾波器連接的穩(wěn)壓二極管Q3和三極管Q6，CAT660型的控制器U7，與控制器U7連接的放大器U8，以及設(shè)置在三極管Q6和控制器U7之間的三極管Q9；輸入儲(chǔ)能電路包括并聯(lián)的電容C47和電容C38；功率變換電路包括變壓器T2；整流濾波電路包括LM5026型的芯片U2；降壓回路包括LT8614型的芯片U57。本實(shí)用新型提供的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源具有電路設(shè)計(jì)合理，保護(hù)迅速可靠，工作穩(wěn)定，效率高，體積小的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源，用于將直流輸入轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流輸出。

【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)載設(shè)備中，能夠提供低紋波電源的設(shè)備以線性電源為主，但是線性電源存在變壓器轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn)壓芯片壓差大、濾波電路不夠完善等缺點(diǎn)，時(shí)常出現(xiàn)輸出紋波大、效率低、發(fā)熱量大、間接地給使用線性電源的系統(tǒng)增加噪聲等問(wèn)題。
[0003]另外，現(xiàn)有的能夠提供低紋波電源的設(shè)備較為沉重，作為替代的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源的效率比較高，體積小，重量輕，但紋波較大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:現(xiàn)有小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源的波紋較大，影響負(fù)載的正常工作，還會(huì)造成噪聲過(guò)大和過(guò)載。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源，包括:依次連接的輸入濾波器，浪涌限止電路，輸入儲(chǔ)能電路，功率變換電路，整流濾波電路和降壓回路；其中，輸入濾波器包括并聯(lián)的電容C2、電容C3、電容C4和電容C37，以及設(shè)置在電容C2和C3之間的電感LI ;浪涌限止電路包括與輸入濾波器連接的穩(wěn)壓二極管Q3和三極管Q6，CAT660型的控制器U7，與控制器U7連接的放大器U8，以及設(shè)置在三極管Q6和控制器U7之間的三極管Q9 ;輸入儲(chǔ)能電路包括并聯(lián)的電容C47和電容C38 ;功率變換電路包括變壓器T2 ;整流濾波電路包括LM5026型的芯片U2 ;降壓回路包括LT8614型的芯片U57。
[0007]在優(yōu)選的方案中，所述的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源還包括用于提供12V直流電的初級(jí)輔助電源，初級(jí)輔助電源包括次級(jí)電感L2B和與次級(jí)電感L2B連接的二極管D12。
[0008]在優(yōu)選的方案中，所述的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源還包括與芯片U57連接的電壓采樣電路，電壓采樣電路包括連接在一起的電阻R54和電阻R55，電阻R54和電阻R55通過(guò)電阻R51連接到放大器U3。
[0009]在優(yōu)選的方案中，所述的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源還包括與芯片U57連接的輸出濾波電路，輸出濾波電路包括并聯(lián)的電容C147、電容C136、和電容C141，以及與電容C147連接的差模電感LA3。
[0010]本實(shí)用新型提供的一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源具有電路設(shè)計(jì)合理，保護(hù)迅速可靠，工作穩(wěn)定，效率高，體積小的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源的拓補(bǔ)圖；
[0012]圖2示出了本實(shí)用新型的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源中輸入濾波電路的電路圖；
[0013]圖3示出了本實(shí)用新型的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源中浪涌限止電路的電路圖；
[0014]圖4示出了本實(shí)用新型的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源中輸入儲(chǔ)能電路和功率變換電路的電路圖；
[0015]圖5示出了本實(shí)用新型的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源中功率變換電路的電路圖；
[0016]圖6示出了本實(shí)用新型的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源中初級(jí)輔助電源的電路圖；
[0017]圖7示出了本實(shí)用新型的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源中電壓采樣電路的電路圖；
[0018]圖8示出了本實(shí)用新型的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源中降壓回路的電路圖；
[0019]圖9示出了本實(shí)用新型的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源中輸出濾波電路的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021]本實(shí)施例提供了一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源，如圖1-圖9所示，包括:依次連接的輸入濾波器，浪涌限止電路，輸入儲(chǔ)能電路，功率變換電路，整流濾波電路和降壓回路；其中，輸入濾波器包括并聯(lián)的電容C2、電容C3、電容C4和電容C37，以及設(shè)置在電容C2和C3之間的電感LI ;浪涌限止電路包括與輸入濾波器連接的穩(wěn)壓二極管Q3和三極管Q6，CAT660型的控制器U7，與控制器U7連接的放大器U8，以及設(shè)置在三極管Q6和控制器U7之間的三極管Q9 ;輸入儲(chǔ)能電路包括并聯(lián)的電容C47和電容C38 ;功率變換電路包括變壓器T2 ;整流濾波電路包括LM5026型的芯片U2 ;降壓回路包括LT8614型的芯片U57。
[0022]輸入濾波器如圖2所示，采用型濾波的方式濾除功率變換電路高頻開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的尖峰和干擾，降低反射紋波電流，從而降低小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)對(duì)前級(jí)的干擾，使電路可靠穩(wěn)定的工作，其中對(duì)電感LI選的稍大，以使降低可能出現(xiàn)的浪通電壓在后級(jí)上升的坡度。圖3是浪涌電壓限止電路，其中二極管Q3與前級(jí)濾波電路共同組成瞬態(tài)尖峰抑止電路，主要吸收高壓、低能量的沖擊?？刂破鱑7與其周邊的電路組成一個(gè)電荷泵電路，為三極管Q6的正常工作提供一個(gè)偏壓，二極管D14用于嵌位住三極管Q6的驅(qū)動(dòng)電壓，保證三極管Q6不超過(guò)15VDC，這個(gè)電路在輸入正常時(shí)，三極管Q6工作于開(kāi)通狀態(tài)，導(dǎo)通壓降極小，主要由三極管Q6的導(dǎo)通內(nèi)阻產(chǎn)生。當(dāng)浪通到達(dá)時(shí)，由放大器U8工作并使三極管Q6工作于放大狀態(tài)，從而限止浪涌電壓對(duì)后級(jí)電路的破壞。這個(gè)電路設(shè)計(jì)可承受75VDC浪涌電壓50mS的沖擊，在沖擊期間，后級(jí)功率變換不停止工作，從而為后級(jí)提供一個(gè)可靠的工作條件。并且這個(gè)電路可以抑制開(kāi)機(jī)浪涌電流，減輕對(duì)前級(jí)電源負(fù)擔(dān)。
[0023]參見(jiàn)圖4，電容C47、C38與前級(jí)C44共同組成輸入儲(chǔ)能電路，其中，高品質(zhì)的X7R電容C47用以減小工作時(shí)的高頻開(kāi)關(guān)電壓尖峰，降低電解電容的工作溫升。保證電源的長(zhǎng)壽命。功率變換電路采用正激有源嵌位。嵌位電路由電容C5與開(kāi)關(guān)管Q7共同組成，此功率部位與普通上嵌位電路不同，采用了下嵌位，用于降低電路的復(fù)雜性并節(jié)省印制板空間，主開(kāi)關(guān)部分采用威世新型開(kāi)關(guān)管，配合有源嵌位電路，可以將開(kāi)關(guān)功耗降到一個(gè)較低的水平，經(jīng)查表，變壓器T2采用EE18磁芯，在300K的開(kāi)關(guān)頻率可以輸出150W的功率，可以保證電路的應(yīng)用。次整流與續(xù)流二極管采用肖特基二極管。電阻R183、電容CllO及電阻R22、電阻R33、電阻R24、電容C6組成吸收電路，降低兩二極管開(kāi)關(guān)變換時(shí)的尖峰。輸出儲(chǔ)能電感采用EE18型磁芯，這個(gè)較大的磁芯選擇可以保證較大的感量，降低輸出紋波的基波部份。輸出濾波電容采用鋁電解和X7R電容共同組成，與電感L2A共同濾除多階紋波，從而使輸出紋波保持一個(gè)較低的水平。由另一個(gè)繞組利用二極管D20形成一個(gè)25VDC的輔助電源。電容C89、電容C39、電容C40共同組成共模濾波電路，與后級(jí)共同濾除輸出電壓上的尖峰。
[0024]參見(jiàn)圖5，脈沖寬度調(diào)制PWM采用具有國(guó)際先進(jìn)水平的控制芯片LM5026，LM5026內(nèi)部集成的輔助電源產(chǎn)生電路，具有向外的輸出能力，在整個(gè)電源的啟動(dòng)階段，輸入經(jīng)電阻R34由芯片I腳流入，由芯片7腳輸出一個(gè)7.5VDC的電源。電阻R12、電阻R32、電阻R27共同組成偏置電路，保證在正常工作條件下芯片被閉鎖，電阻R31、電阻R61、電容C2共同組成定時(shí)電路，使電路工作在300K頻率下，并設(shè)定驅(qū)動(dòng)輸出工作于下嵌位方式。R62用于設(shè)定驅(qū)動(dòng)與嵌位驅(qū)動(dòng)的死區(qū)時(shí)間，在這里被設(shè)定為500 μ S。電流互感器TlB利用電阻R181形成一個(gè)三角波電壓，輸入芯片三腳，當(dāng)輸出過(guò)流時(shí)，芯片三腳電壓升高，被內(nèi)部電路并檢測(cè)閉鎖輸出，重啟芯片。這一電路使LM5026芯片在使用較少器件的情況下，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的過(guò)流保護(hù)，即使在后級(jí)損壞的情況下，也保證電源安全，防止破壞范圍的擴(kuò)大。OTl初次級(jí)反饋的光電耦，用于控制環(huán)路的隔離。
[0025]信號(hào)F來(lái)自過(guò)溫度保護(hù)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)電源過(guò)溫時(shí)，F(xiàn)呈低電平狀態(tài)，閉鎖芯片輸出，保護(hù)電源的安全。信號(hào)O來(lái)自欠壓電路。當(dāng)失效條件發(fā)生時(shí)，這個(gè)信號(hào)呈現(xiàn)低電平狀態(tài)，閉鎖芯片輸出，保證電源安全。
[0026]在優(yōu)選的方案中，所述的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源還包括用于提供12V直流電的初級(jí)輔助電源，初級(jí)輔助電源包括次級(jí)電感L2B和與次級(jí)電感L2B連接的二極管D12。
[0027]參見(jiàn)圖6，初級(jí)輔助電源由次級(jí)電感L2B產(chǎn)生，在續(xù)流期間，電感輔助繞組同名端為高，驅(qū)動(dòng)二極管D12導(dǎo)通，產(chǎn)生一個(gè)12VDC的電壓，供初級(jí)使用。
[0028]初級(jí)欠壓保護(hù)電路由二極管Ul及周邊電路組成，由電阻R4、電阻R25、電阻R182檢測(cè)輸入電壓，當(dāng)輸入欠壓時(shí)二極管Ul檢測(cè)到欠壓狀態(tài)輸出一個(gè)低電平經(jīng)二極管D4拉低信號(hào)O，這個(gè)信號(hào)被送到主控芯片，閉鎖芯片輸出。電阻R6用于向二極管Ul提供一個(gè)正常狀態(tài)下二極管Ul的正常偏置。三極管Ql用于形成一個(gè)3.5VDC輸入電壓欠壓回差。欠壓被設(shè)定為13VDC到16VDC。
[0029]過(guò)溫保護(hù)電路采用專用芯片，當(dāng)芯片檢測(cè)電源模塊溫度達(dá)到105°C時(shí)，信號(hào)F被置低，LM5026被閉鎖，當(dāng)溫度恢復(fù)至90°C時(shí)，F(xiàn)被重置，LM5026恢復(fù)正常。
[0030]在優(yōu)選的方案中，所述的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源還包括與芯片U57連接的電壓采樣電路，電壓采樣電路包括連接在一起的電阻R54和電阻R55，電阻R54和電阻R55通過(guò)電阻R51連接到放大器U3。
[0031]參見(jiàn)圖7，用于第一級(jí)變換電路的輸出電壓控制，其中二極管U4用于形成2.5DC電壓基準(zhǔn)。電阻R54、電阻R55檢測(cè)輸出電壓，將輸出電壓設(shè)定為18V+。電容C23、電容C21、電阻R47用于設(shè)定控制環(huán)路參數(shù)。三極管Q8、電容C20、電阻R44組成軟起電路。
[0032]參見(jiàn)圖8，降壓電路采用LT8614，這個(gè)芯片是凌力爾特專為低紋波電路開(kāi)發(fā)的控制芯片，內(nèi)部嵌入功率開(kāi)關(guān)，外圍電路簡(jiǎn)單。經(jīng)查表，輸出升壓電感米用ELI14.5?？奢敵?0W以上的功率。其中電阻R49用于設(shè)定主開(kāi)關(guān)頻率為500K左右。電容C243用于設(shè)定輸出電壓的上升斜率。電阻R58、電阻R56用于設(shè)定輸出電壓為12VDC。電容C242用于加速系統(tǒng)環(huán)路的速度，使輸出可以快速響應(yīng)負(fù)載的變化。電容C244、電容C245、電容C246、電容C247用于組成多階濾波電路，使輸出紋波更小。
[0033]在優(yōu)選的方案中，所述的小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源還包括與芯片U57連接的輸出濾波電路，輸出濾波電路包括并聯(lián)的電容C147、電容C136、和電容C141，以及與電容C147連接的差模電感LA3。
[0034]參見(jiàn)圖9，為降低輸出紋波，輸出加了一級(jí)共模濾波電路，與前級(jí)共模濾波電容濾除輸出尖刺。電容C147、電容C136、電容C141與漏電感LA3共同組成二次濾波電路，再次降低輸出電壓的基波與尖峰。
[0035]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，包括:依次連接的輸入濾波器，浪涌限止電路，輸入儲(chǔ)能電路，功率變換電路，整流濾波電路和降壓回路；其中，輸入濾波器包括并聯(lián)的電容C2、電容C3、電容C4和電容C37，以及設(shè)置在電容C2和C3之間的電感LI ；浪涌限止電路包括與輸入濾波器連接的穩(wěn)壓二極管Q3和三極管Q6，CAT660型的控制器U7，與控制器U7連接的放大器U8，以及設(shè)置在三極管Q6和控制器U7之間的三極管Q9 ;輸入儲(chǔ)能電路包括并聯(lián)的電容C47和電容C38 ;功率變換電路包括變壓器T2 ;整流濾波電路包括LM5026型的芯片U2 ;降壓回路包括LT8614型的芯片U57。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，還包括用于提供12V直流電的初級(jí)輔助電源，初級(jí)輔助電源包括次級(jí)電感L2B和與次級(jí)電感L2B連接的二極管D12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，還包括與芯片U57連接的電壓采樣電路，電壓采樣電路包括連接在一起的電阻R54和電阻R55，電阻R54和電阻R55通過(guò)電阻R51連接到放大器U3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型直流輸入超低紋波開(kāi)關(guān)電源，其特征在于，還包括與芯片U57連接的輸出濾波電路，輸出濾波電路包括并聯(lián)的電容C147、電容C136、和電容C141，以及與電容C147連接的差模電感LA3。
【文檔編號(hào)】H02M3/24GK204258636SQ201420504419
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】王聰 申請(qǐng)人:石家莊極能科技有限公司