一种开关电源电路及变频空调室外机的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种开关电源电路及变频空调室外机。

背景技术：

设备中的开关电源电路可输出多路不同电压，以支持多种供电需求。

目前市场上设备主控电路多为非隔离电路，其供电开关电源模块大多采用AC(Alternating Current，交流电)-DC(Direct Current，直流电)反激式(Flyback)架构。比如，变频空调室外机的开关电源电路即采用这一构架，其变压器设计采用多绕组相互分离式绕法工艺，绕组之间以电磁耦合的方式来实现单独输出电势点。

但是，绕组与绕组之间会存在相互影响。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种开关电源电路及变频空调室外机，不存在多绕组间相互影响的问题。

一方面，本实用新型提供了一种开关电源电路，包括：

电源控制芯片、输出降压滤波电路和至少一个线性稳压电路；

其中，所述输出降压滤波电路包括：第一差模电感、第一电解电容和第一整流二极管；

其中，所述第一差模电感的第一端与所述电源控制芯片相连，所述第一差模电感的第二端接第一直流低压；

所述第一电解电容的第一端与所述第一差模电感的第二端相连，所述第一电解电容的第二端接地；

所述第一整流二极管的正极接地，所述第一整流二极管的负极与所述第一差模电感的第一端相连；

所述至少一个线性稳压电路一一对应于至少一个第二直流低压，且任一所述第二直流低压的电压值均小于所述第一直流低压的电压值；

每一个所述线性稳压电路的第一端均与所述第一差模电感的第二端相连，每一个所述线性稳压电路的第二端均接自身对应的第二直流低压；

所述电源控制芯片，用于输入高压直流电，将直流电压斩波形成交流电压，并输出交流电；

所述输出降压滤波电路，用于输入所述电源控制芯片输出的交流电，并以所述第一直流低压为输出电压；

每一个所述线性稳压电路，均用于以所述第一直流低压为输入电压，并以自身对应的第二直流低压为输出电压。

进一步地，该开关电源电路还包括：滤波电路；

其中，所述滤波电路包括：第二差模电感、第二电解电容和第三电解电容；

其中，所述第二差模电感的第一端与外部的高压直流电输入端相连，所述第二差模电感的第二端与所述电源控制芯片相连；

所述第二电解电容的第一端与所述第二差模电感的第二端相连，所述第二电解电容的第二端接地；

所述第三电解电容的第一端与所述第二差模电感的第一端相连，所述第三电解电容的第二端接地。

进一步地，该开关电源电路还包括：自举电路；

其中，所述自举电路包括：第二整流二极管、第三整流二极管、第四电解电容和第五电解电容；

其中，所述第二整流二极管的正极与所述第一差模电感的第二端相连；

所述第三整流二极管的正极与所述第二整流二极管的负极相连；

所述第四电解电容的第一端与所述第二整流二极管的负极相连，所述第四电解电容的第二端与所述第一差模电感的第一端相连；

所述第五电解电容的第一端与所述第三整流二极管的负极相连，所述第五电解电容的第二端与所述第一差模电感的第一端相连。

进一步地，该开关电源电路还包括：反馈电路；

其中，所述反馈电路包括：陶瓷电容、第一玻璃釉膜电阻、第二玻璃釉膜电阻、第三玻璃釉膜电阻；

其中，所述第一玻璃釉膜电阻的第一端与所述第二整流二极管的负极相连，所述第一玻璃釉膜电阻的第二端与所述电源控制芯片相连；

所述第二玻璃釉膜电阻的第一端与所述第一玻璃釉膜电阻的第二端相连，所述第二玻璃釉膜电阻的第二端与所述陶瓷电容的第一端相连；

所述第三玻璃釉膜电阻的第一端与所述电源控制芯片相连，所述第三玻璃釉膜电阻的第二端与所述陶瓷电容的第一端相连；

所述陶瓷电容的第二端与所述电源控制芯片相连。

进一步地，所述线性稳压电路，包括：第一电阻、三极管、稳压管、第四整流二极管、第六电解电容；

其中，所述第一电阻的第一端与所述第一差模电感的第二端相连，所述第一电阻的第二端与所述三极管的基极相连；

所述三极管的集电极与所述第一差模电感的第二端相连；

所述稳压管的负极与所述三极管的基极相连，所述稳压管的正极接地；

所述第四整流二极管的第一端与所述三极管的发射机相连，所述第四整流二极管的第二端接一第二输出电压；

所述第六电解电容的第一端与所述第四整流二极管的第二端相连，所述第六电解电容的第二端接地。

进一步地，不同线性稳压电路所接第二直流低压的电压值不同。

进一步地，所述第一直流低压为15V；

所述至少一个第二直流低压包括12V和5V。

进一步地，所述第一电解电容为一铝电解电容；

所述第一整流二极管为一半导体整流二极管。

进一步地，所述电源控制芯片包括：NCP1芯片。

另一方面，本实用新型提供了一种变频空调室外机，包括：上述任一所述的开关电源电路。

本实用新型提供了一种开关电源电路及变频空调室外机，该电路包括电源控制芯片，包括有差模电感、电解电容和整流二极管输出降压滤波电路，以及一一对应于至少一个第二直流低压的至少一个线性稳压电路；电源控制芯片输入高压直流电，将直流电压斩波形成交流电压，并输出交流电；输出降压滤波电路输入电源控制芯片输出的交流电，并以第一直流低压为输出电压；每一个线性稳压电路均以第一直流低压为输入电压，并以自身对应的第二直流低压为输出电压，且任一第二直流低压的电压值均小于第一直流低压的电压值。本实用新型采用以单感、单绕组输出和线性稳压电路匹配的方式，来实现多路直流低压输出，不存在多绕组间相互影响的问题。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例提供的一种开关电源电路的示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的另一种开关电源电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种开关电源电路，包括：

电源控制芯片101、输出降压滤波电路102和至少一个线性稳压电路103；

其中，所述输出降压滤波电路102包括：第一差模电感L1、第一电解电容C1和第一整流二极管D1；

其中，所述第一差模电感L1的第一端与所述电源控制芯片101相连，所述第一差模电感L1的第二端接第一直流低压；

所述第一电解电容C1的第一端与所述第一差模电感L1的第二端相连，所述第一电解电容C1的第二端接地；

所述第一整流二极管D1的正极接地，所述第一整流二极管D1的负极与所述第一差模电感L1的第一端相连；

所述至少一个线性稳压电路103一一对应于至少一个第二直流低压，且任一所述第二直流低压的电压值均小于所述第一直流低压的电压值；

每一个所述线性稳压电路103的第一端均与所述第一差模电感L1的第二端相连，每一个所述线性稳压电路103的第二端均接自身对应的第二直流低压；

所述电源控制芯片101，用于输入高压直流电，将直流电压斩波形成交流电压，并输出交流电；

所述输出降压滤波电路102，用于输入所述电源控制芯片101输出的交流电，并以所述第一直流低压为输出电压；

每一个所述线性稳压电路103，均用于以所述第一直流低压为输入电压，并以自身对应的第二直流低压为输出电压。

本实用新型实施例提供了一种开关电源电路，该电路包括电源控制芯片，包括有差模电感、电解电容和整流二极管输出降压滤波电路，以及一一对应于至少一个第二直流低压的至少一个线性稳压电路；电源控制芯片输入高压直流电，将直流电压斩波形成交流电压，并输出交流电；输出降压滤波电路输入电源控制芯片输出的交流电，并以第一直流低压为输出电压；每一个线性稳压电路均以第一直流低压为输入电压，并以自身对应的第二直流低压为输出电压，且任一第二直流低压的电压值均小于第一直流低压的电压值。本实用新型实施例采用以单感、单绕组输出和线性稳压电路匹配的方式，来实现多路直流低压输出，不存在多绕组间相互影响的问题。

详细地，电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。

详细地，现有实现方式中的核心元器件采用开关变压器设计，基于多绕组相互分离式绕法工艺，使得绕组之间以电磁耦合的方式来实现单独输出电势点且相互不干扰。与现有实现方式不同，本实用新型实施例中，将开关变压器设计调整为单电感设计，采用DC/DC非隔离降压(Buck)拓扑结构，以脉冲频率调制技术为基础，利用电感在开关过程中电流不可突变以及LC低通滤波原理，来实现多路直流低压输出。

具体地，首先通过输出降压滤波电路，提供第一直流低压，在此基础之上，再通过各个线性稳压电路，提供多路第二直流低压。如此，第一直流低压的数值应大于任一第二直流低压的数值。当然，基于不同的实际应用需求，不同第二直流低压的数值可以相同，也可以不同。

因此，在本实用新型一个实施例中，不同线性稳压电路103所接第二直流低压的电压值不同。

基于此，在本实用新型一个实施例中，请参考图2，所述第一直流低压为15V；所述至少一个第二直流低压包括12V和5V。

详细地，图2所示的开关电源电路可以为应用于变频空调室外机上的一开关电源电路，如此，故存在多路不同电压输出的模式，即分别输出5V、12V、15V这三路电压。对应于图1，V1＝15V，有两个V2，分别为5V和12V。

可见，本实用新型实施例采用以单感、单绕组输出和线性稳压电路匹配的方式，来实现多路直流低压输出，从而不会存在现有实现方式中多绕组间相互影响的问题，比如不会存在因绕组与绕组之间漏感较大，在输出滤波电容上会产生峰值充电效应，导致轻载下的负载调整率变差，制造成本较高，同时骨架引脚较多电路布局相对复杂等问题。

本实用新型实施例中，输出降压滤波电路包括L1、D1、C1。途经的交流电能经过由L1、C1组成的低通滤波器后，形成稳定的直流电能(即图1中所示的V1)。D1为续流二极管形成电流回路。

在本实用新型一个实施例中，所述第一电解电容C1为一铝电解电容；

所述第一整流二极管D1为一半导体整流二极管。

在本实用新型一个实施例中，请参考图2，该开关电源电路还包括：滤波电路；

其中，所述滤波电路包括：第二差模电感L2、第二电解电容C2和第三电解电容C3；

其中，所述第二差模电感L2的第一端与外部的高压直流电输入端相连，所述第二差模电感L2的第二端与所述电源控制芯片101相连；

所述第二电解电容C2的第一端与所述第二差模电感L2的第二端相连，所述第二电解电容C2的第二端接地；

所述第三电解电容C3的第一端与所述第二差模电感L2的第一端相连，所述第三电解电容C3的第二端接地。

请参考图2，图2中示出的DC即可以为高压直流电输入端。

本实用新型实施例中，滤波电路包括L2、C2、C3。高压直流电途径由C3、L2、C2组成的“π”型滤波电路而传入变压转换电路。

在本实用新型一个实施例中，请参考图2，该开关电源电路还包括：自举电路；

其中，所述自举电路包括：第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四电解电容C4和第五电解电容C5；

其中，所述第二整流二极管D2的正极与所述第一差模电感L1的第二端相连；

所述第三整流二极管D3的正极与所述第二整流二极管D2的负极相连；

所述第四电解电容C4的第一端与所述第二整流二极管D2的负极相连，所述第四电解电容C4的第二端与所述第一差模电感L1的第一端相连；

所述第五电解电容C5的第一端与所述第三整流二极管D3的负极相连，所述第五电解电容C5的第二端与所述第一差模电感L1的第一端相连。

本实用新型实施例中，自举电路包括D2、C4、D3、C5。自举电路主要可用于向电源控制芯片提供能量。

详细地，请参考图2，对于这一自举电路来说，可以利用整流二级管单项导通及电容滤波的特性，当电源控制芯片输出低压时，15V电压通过D2给C4充电；当电源控制芯片输出高压时，D2二极管负向截止，C4的电能通过D3给C5充电，以及同时给电源控制芯片供电。

在本实用新型一个实施例中，请参考图2，该开关电源电路还包括：反馈电路；

其中，所述反馈电路包括：陶瓷电容C、第一玻璃釉膜电阻R1、第二玻璃釉膜电阻R2、第三玻璃釉膜电阻R3；

其中，所述第一玻璃釉膜电阻R1的第一端与所述第二整流二极管D2的负极相连，所述第一玻璃釉膜电阻R1的第二端与所述电源控制芯片101相连；

所述第二玻璃釉膜电阻R2的第一端与所述第一玻璃釉膜电阻R1的第二端相连，所述第二玻璃釉膜电阻R2的第二端与所述陶瓷电容C的第一端相连；

所述第三玻璃釉膜电阻R3的第一端与所述电源控制芯片101相连，所述第三玻璃釉膜电阻R3的第二端与所述陶瓷电容C的第一端相连；

所述陶瓷电容C的第二端与所述电源控制芯片101相连。

本实用新型实施例中，反馈电路包括R1、R2、R3、C。反馈电路能准确的检测输出直流电能的变化情况，同时同步反馈给电源控制芯片，以使电源控制芯片可根据反馈信息按需调整。

在本实用新型一个实施例中，请参考图2，所述线性稳压电路103，包括：第一电阻R、三极管Q、稳压管D、第四整流二极管D4、第六电解电容C6；

其中，所述第一电阻R的第一端与所述第一差模电感L1的第二端相连，所述第一电阻R的第二端与所述三极管Q的基极相连；

所述三极管Q的集电极与所述第一差模电感L1的第二端相连；

所述稳压管D的负极与所述三极管Q的基极相连，所述稳压管D的正极接地；

所述第四整流二极管D4的第一端与所述三极管Q的发射机相连，所述第四整流二极管D4的第二端接一第二输出电压；

所述第六电解电容C6的第一端与所述第四整流二极管D4的第二端相连，所述第六电解电容C6的第二端接地。

本实用新型实施例中，线性稳压电路包括R、Q、D、D4、C6。请参考图2中位于左侧的线性稳压电路，15V直流电压由Q降压并经过D4后转变成直流电压，再由C6滤波后得到稳定的12V直流电压。基于同样的实现原理，图2中位于右侧的线性稳压电路可得到稳定的5V直流电压。

由于两线性稳压电路所对应的第二直流低压的具体数据不同，这一不同通常可通过控制两电路中R的具体数据不同等方式得以实现。

在本实用新型一个实施例中，所述电源控制芯片101包括：NCP1芯片。

详细地，开关电源电路可以以高压开关低功耗离线开关电源IC(NCP1，比如NCP106X)为核心。

详细地，NCP1类芯片集成超低待机功耗准谐振原边控制器及650V/700V高雪崩能力智能功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化层半导体场效晶体管)，以60KHz和100KHz两种固定频率切换的工作模式；包括软启动、频率抖动、短路保护、跳过周期、可调峰值电流设置点、谐波补偿、动态自供电(不需要辅助绕组)；可无缝地使用在非隔离和孤立拓扑结构中；其最大输出功率18W，满足变频空调驱动板功耗需求。

基于此，在本实用新型一个实施例中，电源控制芯片以U1位号NCP106X芯片为核心，其内置开关MOS(metal oxide semiconductor，金属—氧化物—半导体)管及控制集成电路，其通过控制内部的MOS管来实现电路的开关，将直流电压斩波形成交流电压。

请参考图2，图2所示开关电源电路中的电源控制芯片以U1位号NCP1芯片为核心。基于此，滤波电路中L2的第二端可以接该芯片的Drain引脚，自举电路中D3的负极可以接该芯片的VCC引脚，输出降压滤波电路中L2的第一端可以接该芯片的GND引脚，反馈电路中R3的第一端可以接该芯片的LIM/OPP引脚，反馈电路中C的第二端可以接该芯片的COMP引脚，反馈电路中R1的第二端可以接该芯片的FB引脚。

其中，Drain代表内部高压MOSFET的漏极，VCC代表芯片电源，GND代表芯片信号与功率地，COMP代表环路补偿点，FB代表反馈信号采样端。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种非隔离降压电源电路方案，可应用于变频空调室外机的非隔离电源电路模块及其控制电路中。

因此，本实用新型的一个实施例还提供了一种变频空调室外机，可以包括：上述任一所述的开关电源电路。

详细地，Flyback架构多数控制芯片均选取以光电耦合器和三端稳压器(如TL431三端稳压器)及其周围元器件组成的副边反馈电路进行控制来实现稳定输出的作用。由于本实用新型实施例中的开关电源电路未采用开关变压器设计，故可同时省去掉其传统副边反馈电路。如此，本实用新型实施例在保证整个变频空调外机驱动系统稳定高效性能的前提下，既降低系统布板所需空间又降低了电路成本。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种新型非隔离变频空调室外机的电源电路方案，可以解决目前市场上多数非隔离变频空调外机的开关电源供电模块电路结构复杂、负载调整率差、抗电磁干扰特性差、制造成本偏高等问题。

此外，由于本实用新型实施例所述的设计方案属于高度集成化方案，电路板上同时存在高开关电流、高开关电压和模拟信号。为了保证电源可以稳定可靠的工作，在设计电路板时，还可加入单点接地、近距离旁路电容、近距离反馈电阻、高温环境散热参考量、低压输出环路面积、高压静电放电火花隙等设计理念，从而使开关电源电路模块有低EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)、低噪声耦合、低纹波噪声、高安全系数等优势。

综上所述，本实用新型的实施例具有至少如下有益效果：

1、本实用新型实施例中，开关电源电路包括电源控制芯片，包括有差模电感、电解电容和整流二极管输出降压滤波电路，以及一一对应于至少一个第二直流低压的至少一个线性稳压电路；电源控制芯片输入高压直流电，将直流电压斩波形成交流电压，并输出交流电；输出降压滤波电路输入电源控制芯片输出的交流电，并以第一直流低压为输出电压；每一个线性稳压电路均以第一直流低压为输入电压，并以自身对应的第二直流低压为输出电压，且任一第二直流低压的电压值均小于第一直流低压的电压值。本实用新型实施例采用以单感、单绕组输出和线性稳压电路匹配的方式，来实现多路直流低压输出，不存在多绕组间相互影响的问题。

2、本实用新型实施例采用以单感、单绕组输出和线性稳压电路匹配的方式，来实现多路直流低压输出，从而不会存在现有实现方式中多绕组间相互影响的问题，比如不会存在因绕组与绕组之间漏感较大，在输出滤波电容上会产生峰值充电效应，导致轻载下的负载调整率变差，制造成本较高，同时骨架引脚较多电路布局相对复杂等问题。

3、本实用新型实施例中的开关电源电路未采用开关变压器设计，故可同时省去掉其传统副边反馈电路。如此，本实用新型实施例在保证整个变频空调外机驱动系统稳定高效性能的前提下，既降低系统布板所需空间又降低了电路成本。

4、本实用新型实施例提供了一种新型非隔离变频空调室外机的电源电路方案，可以解决目前市场上多数非隔离变频空调外机的开关电源供电模块电路结构复杂、负载调整率差、抗电磁干扰特性差、制造成本偏高等问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个〃····〃”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本实用新型中所提供的各个实施例均可根据需要而相互组合，例如任意两个、三个或更多个实施例中的特征相互组合以构成本实用新型的新的实施例，这也在本实用新型的保护范围内，除非另行说明或者在技术上构成矛盾而无法实施。

最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。