专利名称：具有限幅振荡控制的开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交流和直流之间的变换设备类，特别涉及一种通过限幅振荡技术实现宽电压输入和高稳定度输出的开关电源。
背景技术：
对于现代AC-DC开关电源，其重点是利用整流逆变技术实现电压的转换，从而输出低压的直流电压，电网供电的交流额定电压因国别和地区的不同而异，通常为110V或220V，且在许多地区存在电网电压不稳定的情况，为了使得电子设备能适应不同地区的不同电力情况，要求作为向电子设备供电的开关电源要有宽的电压输入范围，并能输出稳定可靠的直流电压。
目前的开关电源结构如
图1所示，由整流器(1)、振荡电路(2)、高频变压器(3)和二次整流器(4)经电路连接组成。
其工作原理如下正弦波交流电网电压经过整流滤波器(1)整流滤波，经过振荡电路(2)输出高频振荡电压，经过高频变压器(3)变压，然后通过二次整流器(4)整流输出直流电压，其中在振荡电路(2)中，振荡驱动控制(5)输出高频振荡脉冲电压给开关管(3)，控制其导通。
为了有宽的电压输入范围，开关电源通常是在输入整流部分通过倍压/全波整流切换方式，如在输入电压高于150V时切换到220V全波整流方式进行整流，而低于150V时则切换到110V倍压整流方式进行整流。开关电源的工作电压的波动范围一般为额定电压的-15％～10％，当在农村偏远地区、使用柴油供电时或电网波动较大的地区，当供电电压的波动范围大于±15％或长期处于较低电压时，使用上述整流方法不能保证开关电源还能正常工作，并可能会损坏开关电源。
现代开关电源追求的是小型化、薄形化、轻量化、高频化，开关电源的体积、重量主要是由储能元件(磁性元件和电容)决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地缩小电容、电感和变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能，开关电源过去采用的LC或RC构成的振荡控制电路频率只有几十KHz，变压器的尺寸远未能满足对小型化的要求，需要进一步缩小变压器的体积。
开关电源的高频变压器4的初、次级绕组匝数比是由开关管2输出的高频振荡电压和直流输出电压所决定，而高频振荡电压又由交流输入电压所决定。变压器的绕组匝数是固定的，根据初级输入和次级输出而定，直流输出电压一般是固定的，因此输入变压器初级的电压不能有太大变化，如交流输入额定电压的15％，否则变压器将不能正常工作。因此过去的开关电源如果输入电压波动过大，将导致无法工作。
发明内容
本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种具有限幅振荡控制的开关电源，该开关电源采用限幅振荡方式来控制振荡输出电压幅度，只要输入电压能满足振荡电路的起振电压要求，都能正常的工作，从而实现真正意义上的宽电压输入，在振荡部分增加限幅和整形电路，使输出直流电压的稳定度得到很大的提高。
本实用新型目的实现由以下技术方案完成本实用新型主要由整流滤波器、限幅振荡电路、高频变压器和二次整流器经电路连接构成。
其中，限幅振荡电路由开关器件、振荡驱动控制器、限幅器、整形器构成。
使用时正弦波交流电网电压经过整流器整流滤波，经过限幅振荡电路输出限幅的高频振荡电压，经过高频变压器变压，然后通过二次整流器输出稳定的直流电压。
在限幅振荡电路中，电压从开关器件输入，经过限幅电路，然后从整形电路输出。其中限幅振荡的过程步骤如下当整流滤波器的输出电压大于振荡电路的起振电压时，振荡驱动控制器驱动开关器件进行工作，限幅器对高频振荡电压进行限幅，保证高频变压器的初级输入电压保持不变，从而达到变压器的输入和输出保持恒定，不受输入电压变化大小的影响，实现了真正的宽电压输入范围，然后由整形器对限幅后的高频振荡电压进行整形，矫正因限幅器对电压限幅造成的波形失真，输出波形良好的矩形波。
本实用新型的优点是，由于采用了限幅振荡的技术，利用集成电路来控制振荡驱动，实现了宽电压输入范围，输出稳定度高的直流电压，同时大大减小了高频变压器的体积，从而使整个开关电源更加小型化。
附图概述附图1为本实用新型现有技术的开关电源结构图；附图2为本实用新型的开关电源的结构图；附图3为本实用新型经过整流滤波的电压波形；附图4为本实用新型高频振荡输出电压的波形；附图5为本实用新型限幅整形后的高频振荡电压的波形；附图6为本实用新型二次整流输出波形；具体技术方案
以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解如附图2-6所示，标号1-8表示整流滤波器(1)、限幅振荡电路(2)、高频变压器(3)、二次整流器(4)、振荡驱动控制器(5)、振荡控制开关(6)、限幅器(7)、整形器(8)。
正弦波交流电网电压经过整流器(1)整流滤波，由振荡驱动控制器(5)控制振荡开关管(6)，把整流后的直流电压变换成高频振荡电压，经过限幅器(7)对高频振荡电压进行限幅，然后从整形器(8)输出限幅的高频振荡电压，经过高频变压器(3)变压，然后通过二次整流器(4)输出稳定的直流电压。
振荡驱动控制器(5)为振荡频率高达500KHz的集成电路芯片IC。
电网的供电电压是频率为50或60Hz的正弦波交流电压，额定为110V或220V。整流器(1)采用全波整流滤波器，正弦波交流电压经过开关电源的整流器(1)整流和滤波后，由于整流滤波器件的特性所决定，输出的是有带有纹波的直流电压(附图3)。
当振荡控制IC(5)检测到输入的直流电压的范围在起振电压和整流器件的反向电压之间时，振荡驱动控制器(5)开始输出高频振荡控制电压给开关管(6)，控制其导通和关断，只要把振荡驱动控制器(5)的起振电压设定在合适的值，就可以实现在以上两种的电网输入电压都能正常工作，即在80～264V范围内，振荡控制电路都能正常工作。本实施例中，振荡控制电路(5)采用频率为500KHz的集成IC，输出占空比为50％的高频振荡电压。因为振荡频率很高，所以可以大大缩小高频变压器的体积，而且振荡频率稳定，增加了开关电源的稳定性。高频变压器可选用铁氧体磁芯，可以减小变压器的高频损耗。
在限幅振荡部分，高频振荡开关管(6)输出的是高频振荡电压(附图4)，由于开关器件的通断并不是线性的，所以其输出电压波形也并不是理想的矩形波，同时，由于高频振荡电压幅度变化过大将影响变压器的正常工作，本实施例设定输出为5V的直流电压，根据初次级的绕组匝数比，可以根据变压器的特性计算出限制高频输出电压幅度的大小，一般为几十V左右，根据不同的变压器磁芯可选择不同的限幅幅度，然后选择不同的限幅器。通过限幅器(7)把波形不好的高压部分给削掉，因为经过限幅后的电压较低，而变压器的体积和初、次级绕组的匝数有关，在降低了高频变压器(3)的初级输入电压之后，由于次级绕组根据输出电压而确定，初级绕组的匝数减少也就减小了变压器体积和重量，同时也使其输出波形较理想。
图5给出了本实施例中经过整形后的矩形波高频振荡电压，由于经过振荡限幅后的电压波形不是理想的矩形波，因此通过整形器(8)把限幅过后的电压波形进行整形，使其波形更加接近于矩形波，这样，再通过高频变压器(3)把高频振荡电压变换成低压输出，再经二次整流电路(4)进行整流滤波后，就能输出高精度的直流电压(附图6)。
标号1-8的各个电路的内部组成内容，为本领域技术人员所熟知、公知的技术，而且每个组成电路均已模块化，其内部组成电路可以有许多的变化，但其功能基本相同，在此不再赘述。
权利要求1.一种具有限幅振荡控制的开关电源，主要由整流滤波器、振荡电路、高频变压器和二次整流器经电路连接构成，其特征在于所使用的振荡电路为限幅振荡电路，其中正弦波交流电网电压经过整流滤波器，进入限幅振荡电路，再经过高频变压器，然后通过二次整流器输出。
2.根据权利要求1所述的一种具有限幅振荡控制的开关电源，其特征在于所述的限幅振荡电路由开关器件、振荡驱动控制器、限幅器、整形器经电路连接构成，其中电压从开关器件输入，经过限幅器，然后从整形器输出，振荡控制驱动器驱动控制开关器件。
专利摘要本实用新型涉及交流和直流之间的变换设备类，特别涉及一种通过限幅振荡技术实现宽电压输入和高稳定度输出的开关电源，该开关电源采用限幅振荡方式来控制振荡输出电压幅度，只要输入电压能满足振荡电路的起振电压要求，都能正常的工作，从而实现真正意义上的宽电压输入，在振荡部分增加限幅和整形电路，使输出直流电压的稳定度得到很大的提高。
文档编号H02M3/24GK2645334SQ03210450
公开日2004年9月29日 申请日期2003年9月8日 优先权日2003年9月8日
发明者李苏明, 吉生平 申请人:上海亨通光电科技有限公司