专利名称：一种高频开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业电镀技术领域，尤其涉及一种适用于印刷电路板、半导体、连
接器等精密电子电镀领域的高频开关电源。
背景技术：
在电镀行业中，目前应用较多的电源为可控硅电镀电源和开关型直流电源。而可 控硅整流电源存在工作频率低，响应速度慢，不便于自动化控制等问题。开关电源也被称为 开关整流器，它将快速通断的开关管置于电源输入与输出之间，通过控制开关管导通占空 比来控制输出电压的大小，因为其工作频率高(可达几十甚至几百KHz)，所以在相同输出 功率下其体积、重量只有可控硅电源的1/3左右，而且精度和纹波系数都远远优于前者。由 于采用了先进的P丽控制技术，其保护功能明显强于可控硅电源，且其保护都是可以自动 恢复的，并能方便的与计算机控制系统连接，给生产自动化带来了极大的便利。由于以上原 因，开关电源将逐渐取代可控硅整流电源而广泛应用电镀行业中。 在电镀行业中，需要的的电压一般不超过30V，而电流则从几安至几千安不等，一 般开关电源能提供所需的功率，基本满足电镀生产要求，但还存在若干缺点，归纳如下 1、电镀用电源的使用环境非常恶劣，空气中含有腐蚀性气体，而现有开关电源的 耐腐蚀性较弱，在电镀环境中使用，电源故障率高，使用寿命短。 2、开关电源虽然效率很高，但仍会产生一定的热量，现有技术利用风扇强制冷却， 虽然可以起到散热效果，但同时也将空气中的腐蚀性气体吹到电源内部，加速了电源内部 器件的腐蚀，使电源故障率增大，从而降低了电源使用寿命。 3、一般开关电源内部缺乏完善的保护电路，很容易损坏。 4、电镀环境非常恶劣，今后的发展趋势需要操作人员能对电源进行远距离操作 (如控制其开关机，调节电压电流)，以改善劳动条件。而传统开关电源缺少相应的远距离 控制接口 ，或者仅有简单的模拟控制接口 ，通常不支持数字接口 。而模拟接口的缺点是显而 易见的控制精度差、成本高，易受外界干扰，且现场布线复杂。 由此可见，一般开关电源在结构和使用上，仍存在不足与缺陷，而亟待改进。
实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种高频开关电源，能够远程集中控制、耐腐蚀性强， 散热性能好，保护功能完善。 为达此目的，本实用新型采用以下技术方案 —种高频开关电源，包括EMI滤波器Ll、整流桥Vl、滤波电容Cl、电阻Rl、控制电
路、第一开关管V2、第二开关管V3、主变压器T2、第一 肖特基二极管V4、第二肖特基二极管
V5、第一快恢复二极管V6、第二快恢复二极管V7、电感L2和电容C2，其中， EMI滤波器Ll，用于对输入的220V交流电进行滤波，并输送给整流桥VI ; 整流桥V1，用于将输送来的交流电整流成高压脉动直流电，并输送给滤波电容CI ; 滤波电容C1，用于将输送来的高压脉动直流电平滑成高压直流电； 电阻R1，用于在输入的220V交流电断开时将滤波电容C1中存储的电能释放掉； 控制电路，用于产生P丽信号，并输送给第一开关管V2和第二开关管V3 ; 第一开关管V2和第二开关管V3，用于根据P丽信号导通和关断电路； 主变压器T2，用于在第一开关管V2和第二开关管V3导通时传递功率，将滤波电 容C1输送的高压直流电先变换为高压交流电，再变化为低压交流电，并将输出低压部分和 输入高压部分之间进行电气隔离； 第一快恢复二极管V6和第二快恢复二极管V7，用于在第一开关管V2和第二开关 管V3关断时为主变压器T2提供能量释放通路； 第一肖特基二极管V4和第二肖特基二极管V5，用于对主变压器T2输送的低压交 流电进行整流； 电感L2和电容C2，用于对整流的电流进行滤波，变为直流电。 第二肖特基二极管V5为续流二极管，用于在第一肖特基二极管V4关断期间为电
感L2释放能量提供通路。 电感L2为储能电感，在第一 肖特基二极管V4导通时储存能量，在第一 肖特基二极 管V4关断时释放储能向负载提供电流。 还包括插座Xl、前面板开关Kl和保险丝Fl，插座Xl、前面板开关Kl、保险丝Fl和 EMI滤波器Ll依次连接，用于输入220V交流电。 还包括第一放大电路Ul 、第二放大电路U2和电流采样电阻Rshunt，第二放大电路
U2用于对输出电压反馈信号进行处理后接入到控制电路；第一放大电路U1用于对经电流
采样电阻Rshunt产生的电流反馈信号进行处理后接入到控制电路。 还包括开关K2，开关K2用于将控制电路在恒压或恒流工作模式之间进行切换。 还包括互感器Tl ，互感器Tl用于检测主变压器T2原边的电流，并变换为脉冲电压
提供给控制电路。 还包括过热单元0T，过热单元0T用于检测温度，并在温度过高时提供保护动作信 号给控制电路。 还包括铝质机壳，铝质机壳是密闭壳体，用于封装高频开关电源，第一肖特基二极 管V4、第二肖特基二极管V5，第一开关管V2和第二开关管V3通过铝质压片固定在机壳底 板上。 还包括辅助供电电路，辅助供电电路用于将220V交流电变换为5V和12V直流电， 为控制电路和前面板数字表头供电。 采用了本实用新型的技术方案，具有以下明显的优点 1、取消了散热风扇和常规散热器，使内部器件与外部腐蚀性气体相隔离，提高了
电源的耐腐蚀性，从而降低了电源的故障率，减小了维护成本，提高了使用寿命。 2、采用导热性好的铝质外壳，且电源内部主要发热功率器件(如第一肖特基二极
管V4和第二肖特基二极管V5，还有第一开关管V2和第二开关管V3功率管)均紧贴底板，
通过外壳传导向外界环境自然散热，可满足电源散热要求。 3、具有0 10V、4 20mA模拟信号接口， RS585数字信号接口 ，可满足远程集中控制要求，通用性强，控制方式多样。在数字控制接口基础上，我公司还开发了与PLC通讯 配套的相关产品，是一般的低端电源所不具备的。 3、具有过压保护，过流保护，过热保护，过载限流等保护环节，且保护电路灵敏度 高、动作迅速。提高了电源的可靠性，降低了故障率。 4、采用典型的P丽(脉冲宽度调制)控制方式，提供恒压、恒流两种工作方式，电路 结构简单，控制精度高，输出稳定性好。
图1是本实用新型具体实施方式
中高频开关电源的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案。
图1是本实用新型具体实施方式
中高频开关电源的电路原理图。如图1所示，该
高频开关电源包括插座Xl、前面板开关Kl、保险丝Fl、 EMI滤波器Ll、整流桥Vl、滤波电容
Cl、电阻Rl、控制电路、第一开关管V2、第二开关管V3、主变压器T2、第一肖特基二极管V4、
第二肖特基二极管V5、第一快恢复二极管V6、第二快恢复二极管V7、电感L2、电容C2、第一
放大电路U1、第二放大电路U2、电流采样电阻Rshunt、开关K2、互感器Tl和过热单元0T。 输入220V交流电压经插座Xl、前面板开关Kl、保险丝Fl和EMI滤波器Ll后，由
整流桥V1整流成高压脉动直流电，经滤波电容C1平滑后给功率变换电路提供高压直流电。
电阻R1，可以在输入的220V交流电断开时将滤波电容C1中存储的电能释放掉。 控制电路产生的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, P丽)信号控制第一开
关管V2和第二开关管V3同时导通和关断，经主变压器T2初级绕组把高压直流电变换为高
压交流电，通过主变压器T2把该交流电变换为低压交流电，然后经第一肖特基二极管V4、
第二肖特基二极管V5整流，电感L2和电容C2滤波后变为所需的直流电。 主变压器T2的作用是把高压交流电变为低压交流电，在第一开关管V2和第二开
关管V3导通时传递功率，同时也起到输出低压部分和输入高压部分之间电气隔离的作用。 第一快恢复二极管V6和第二快恢复二极管V7，在第一开关管V2和第二开关管V3
关断时为主变压器T2提供能量释放通路。 电感L2为储能电感，在第一 肖特基二极管V4导通时储存能量，在第一 肖特基二极 管V4关断时释放储能向负载继续提供电流，以保证电源输出电压和电流的稳定及连续。 第二肖特基二极管V5为续流二极管，在第一肖特基二极管V4关断期间为电感L2 释放能量提供通路，保证电源正常工作。 控制电路的作用是产生P丽信号，控制第一开关管V2和第二开关管V3同时导 通和关断。输出电压反馈信号经第二放大电路U2处理后进到控制电路，经电流采样电阻 Rshunt产生的电流反馈信号通过第一放大电路U1处理后也接入控制电路，控制电路对两 路反馈信号进行比较运算后产生P丽信号，该P丽信号经放大隔离后驱动第一开关管V2和 第二开关管V3工作，对整个转换过程进行闭环控制，达到稳定输出的目的。 控制电路分为恒压和恒流两种工作模式，并可通过开关K2进行两种方式的切换。 恒压模式指电源的输出电压稳定在设定值，负载在一定范围内变化时输出电压
6不变，在这种模式下，电源输出电流的大小取决于负载大小。 恒流模式指电源的输出电流稳定在设定值，负载在一定范围内变化时输出电流 不变，在这种模式下，电源输出电压的大小取决于负载大小。 220V交流电压经辅助供电电路后产生+5V和+12V两路直流电压，为控制电路的芯 片和前面板数字表头供电。 本具体实施方式
中高频开关电源具有过压、过流、过热OT和过载限流保护功能。 过压、过流保护是通过第一放大电路Ul、第二放大电路U2和控制电路进行的。 限功率保护是通过互感器Tl进行的，互感器Tl在每个周期内检测主变压器T2原 边的电流，并感应出 一个较小的电流值，由采样电阻变为脉冲电压后提供给控制电路，控制 电路在该电压值超出 一定范围时提供保护。 过热单元OT保护是在负载过重、环境温度过高或有其它异常导致功率器件温度 过高时电源自身的一种保护。当温度过高时由温控元件提供保护动作信号给控制电路，控 制电路将P丽信号断开，功率器件停止工作，输出电压和电流同时被关断，从而实现了过热 保护功能。 本具体实施方式
中的高频开关电源采用导热性好的铝质机壳，铝质机壳是封闭 的，可使内部器件与外界腐蚀性气体相隔离，增加了电源的耐腐蚀性。 电源内部取消了常规散热器和散热风扇，内部仅一块主电路板，主要发热器件，如 肖特基、功率管，均用压片固定在铝质机壳底板上，电源内部的热量可通过铝质机壳散发出
来，由于转换效率高，所以该方案能满足电源的散热要求。 前面板上有电压电流显示表头，开关，调节旋钮，后面板有输出端子和220V接入 插座。 综上所述，本实用新型具体实施方式
中的高频开关电源，适于远程集中控制，且耐 腐性强、散热性能好、运行保护措施完备、体积小、故障率低、使用寿命长、维护成本低，可减 少因设备故障而造成的停产、废品、残次品的产生。无论在设备结构或功能上都有较大的改 进，较现有的开关电源具有明显的优势，符合产业发展所需，适于业界推广使用，具有广泛 的产业利用价值。 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不 局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或 替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要 求的保护范围为准。
权利要求一种高频开关电源，其特征在于，包括EMI滤波器L1、整流桥V1、滤波电容C1、电阻R1、控制电路、第一开关管V2、第二开关管V3、主变压器T2、第一肖特基二极管V4、第二肖特基二极管V5、第一快恢复二极管V6、第二快恢复二极管V7、电感L2和电容C2，其中，EMI滤波器L1，用于对输入的220V交流电进行滤波，并输送给整流桥V1；整流桥V1，用于将输送来的交流电整流成高压脉动直流电，并输送给滤波电容C1；滤波电容C1，用于将输送来的高压脉动直流电平滑成高压直流电；电阻R1，用于在输入的220V交流电断开时将滤波电容C1中存储的电能释放掉；控制电路，用于产生PWM信号，并输送给第一开关管V2和第二开关管V3；第一开关管V2和第二开关管V3，用于根据PWM信号导通和关断电路；主变压器T2，用于在第一开关管V2和第二开关管V3导通时传递功率，将滤波电容C1输送的高压直流电先变换为高压交流电，再变化为低压交流电，并将输出低压部分和输入高压部分之间进行电气隔离；第一快恢复二极管V6和第二快恢复二极管V7，用于在第一开关管V2和第二开关管V3关断时为主变压器T2提供能量释放通路；第一肖特基二极管V4和第二肖特基二极管V5，用于对主变压器T2输送的低压交流电进行整流；电感L2和电容C2，用于对整流的电流进行滤波，变为直流电。
2. 根据权利要求1所述的一种高频开关电源，其特征在于，第二肖特基二极管V5为续流二极管，用于在第一肖特基二极管V4关断期间为电感L2释放能量提供通路。
3. 根据权利要求1所述的一种高频开关电源，其特征在于，电感L2为储能电感，在第一肖特基二极管V4导通时储存能量，在第一肖特基二极管V4关断时释放储能向负载提供电流。
4. 根据权利要求1所述的一种高频开关电源，其特征在于，还包括插座X1、前面板开关Kl和保险丝F1，插座X1、前面板开关K1、保险丝F1和EMI滤波器L1依次连接，用于输入220V交流电。
5. 根据权利要求1所述的一种高频开关电源，其特征在于，还包括第一放大电路U1、第二放大电路U2和电流采样电阻Rshunt，第二放大电路U2用于对输出电压反馈信号进行处理后接入到控制电路；第一放大电路Ul用于对经电流采样电阻Rshunt产生的电流反馈信号进行处理后接入到控制电路。
6. 根据权利要求1所述的一种高频开关电源，其特征在于，还包括开关K2，开关K2用于将控制电路在恒压或恒流工作模式之间进行切换。
7. 根据权利要求1所述的一种高频开关电源，其特征在于，还包括互感器T1，互感器T1用于检测主变压器T2原边的电流，并变换为脉冲电压提供给控制电路。
8. 根据权利要求1所述的一种高频开关电源，其特征在于，还包括过热单元0T，过热单元0T用于检测温度，并在温度过高时提供保护动作信号给控制电路。
9. 根据权利要求1所述的一种高频开关电源，其特征在于，还包括铝质机壳，铝质机壳是密闭壳体，用于封装高频开关电源，第一肖特基二极管V4、第二肖特基二极管V5，第一开关管V2和第二开关管V3通过铝质压片固定在机壳底板上。
10. 根据权利要求1所述的一种高频开关电源，其特征在于，还包括辅助供电电路，辅助供电电路用于将220V交流电变换为5V和12V直流电，为控制电路和前面板数字表头供
专利摘要本实用新型公开了一种高频开关电源，220V交流电经插座X1、前面板开关K1、保险丝F1和EMI滤波器L1后，由整流桥V1整流成高压脉动直流电，经滤波电容C1平滑，电阻R1在交流电断开时将滤波电容C1中存储电能释放掉，控制电路产生的PWM信号控制第一开关管V2和第二开关管V3导通或关断，经主变压器T2初级绕组把高压直流电变换为高压交流电，在把该交流电变换为低压交流电，经第一肖特基二极管V4、第二肖特基二极管V5整流，电感L2和电容C2滤波后变为所需的直流电。采用了本实用新型的技术方案，高频开关电源可以远程集中控制，而且耐腐蚀性强、散热性能好、保护功能完善。
文档编号H02M3/335GK201499093SQ200920107738
公开日2010年6月2日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者朱晓洪 申请人:北京华浩森科技发展有限责任公司