一种宽电压输入的开关电源拓扑电路的制作方法

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种宽电压输入的开关电源拓扑电路。

背景技术：

目前，传统的线性稳压电源具有输出电压稳定度高纹波电压小的优点，是一种极其可靠的电源但其缺点是电源效率低，需要使用笨重庞大的工频变压器，与传统的线性稳压电源相比，开关电源具有电路结构简单、效率高、稳压范围宽、整机温升变化不大且多路电压输出易于实现等优点，被广泛用于各种生活、生产电子设备电源电路中。随着开关电源在各行业的大范围运用，对开关电源的性能指标提出了更加严格的要求。在某些输入电源性能差的地方对开关电源的输入电压范围要求更宽，但是普通的开关电源的输入范围一般是窄电压输入，若在电源环境差的地方电源将不能正常运行，而电源是整个系统正常工作的基础。电源的失效将导致整个系统工作失效。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，确有必要提供一种，而提供一种电路设计简单且应用范围广的宽输入范围开关稳压电源。

为了克服现有的技术存在缺陷，本发明提供了以下技术方案：

一种宽电压输入的开关电源拓扑电路，包括EMI电路、整流电路、电压比较模块、Boost升压电路、全桥变换器和输出整流电路，其中，

所述电压比较电路(2)由第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)、第三电阻(R₃)、第四电阻(R₄)、第一二极管(D₁)、第一电容(C₁)、第二电容(C₂)和三极管组成(Q₁)组成。第一电阻(R₁)的一端与第四电阻(R₄)一端、第二电容(C₂)一端及三极管(Q₁)的集电极相连，第一电阻(R₁)的一端与第二电阻(R₂)及第一电容(C₁)相连，第二电阻(R₂)的一端与三极管(Q₁)的基极相连，第三电阻(R₃)的一端与三极管(Q₁)的发射极、第一电容(C₁)一端及第一二极管(D₁)一端及第二电阻(R₂)一端相连，第一二极管(D₁)一端与第四电阻(R₄)的一端及第二电容(C₂)一端相连。

所述整流电路(1)的输入端与交流输入线路电连接，所述电压比较模块由电压比较电路(2)和继电器(3)组成，所述电压比较电路(2)与整流电路(1)的输出端电连接，所述继电器(3)的输入端与整流电路(1)电连接，且电压比较电路(2)控制继电器(3)闭合或者打开，所述Boost升压电路(4)与继电器(3)的一个输出端电连接，所述全桥变换器(5)的输入端分别与继电器(3)的另一个输出端和Boost升压电路(4)的输出端电连接，全桥变换器(5)的输出端与输出整流(7)电连接，输出整流(7)与负载电连接；

所述EMI滤波器(6)由电容(C1、C2、C3、C4)和电感(L)组成；所述EMI电路的第一电容(C1)和共模电感(L)输入端相连，第四电容(C4)和共模电感(L)输出端相连，第二电容(C2)和第三电容(C3)串联相连；所述整流电路(1)的输入端和EMI滤波器(6)输出端相连接，EMI电路(6)的输入端与交流输入线路电连接；

所述全桥变换器(5)采用铁氧体为磁芯的全桥电路变压器，输入电压为90-275V(AC，50Hz)，工作频率为100KHz，输出功率P0＝500W，效率为91％；

所述EMI滤波器(6)由两个抗串模干扰的X电容(C1和C4)和两个抗共模干扰的Y电容(C2和C3)及一个共模扼流线圈L组成。

所述的输入45-275V开关稳压电源的拓扑电路，其特征在于X电容采用两级电容，前一级选用0.47μF，第二级选用0.1μF，Y电容是高压陶瓷电容，共模扼流线圈电感取值在100mH-1000mH。

本发明优点是：本发明解决了在某些环境下需要多台开关电源联机工作才能完成所需电压变换，节约了成本，并防止了误接电源发生安全事故，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明电路原理示意图。

图2是本发明电压比较电路示意图

图3是本发明EMI滤波器和整流电路原理示意图。

图4是Boost升压电路的简化电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、2、3、4所示，图中：1、整流电路；2、电压比较电路；3、继电器；4、Boost升压电路；5、全桥变换器；6、EMI滤波器；7、输出整流；

所述电压比较电路(2)由第一电阻(R₁)、第二电阻(R₂)、第三电阻(R₃)、第四电阻(R₄)、第一二极管(D₁)、第一电容(C₁)、第二电容(C₂)和三极管组成(Q₁)组成。第一电阻(R₁)的一端与第四电阻(R₄)一端、第二电容(C₂)一端及三极管(Q₁)的集电极相连，第一电阻(R₁)的一端与第二电阻(R₂)及第一电容(C₁)相连，第二电阻(R₂)的一端与三极管(Q₁)的基极相连，第三电阻(R₃)的一端与三极管(Q₁)的发射极、第一电容(C₁)一端及第一二极管(D₁)一端及第二电阻(R₂)一端相连，第一二极管(D₁)一端与第四电阻(R₄)的一端及第二电容(C₂)一端相连。

所述整流电路(1)的输入端与交流输入线路电连接，所述电压比较模块由电压比较电路(2)和继电器(3)组成，所述电压比较电路(2)与整流电路(1)的输出端电连接，所述继电器(3)的输入端与整流电路(1)电连接，且电压比较电路(2)控制继电器(3)闭合或者打开，所述Boost升压电路(4)与继电器(3)的一个输出端电连接，所述全桥变换器(5)的输入端分别与继电器(3)的另一个输出端和Boost升压电路(4)的输出端电连接，全桥变换器(5)的输出端与输出整流(7)电连接，输出整流(7)与负载电连接；

所述EMI滤波器(6)由电容(C1、C2、C3、C4)和电感(L)组成；所述EMI电路的第一电容(C1)和共模电感(L)输入端相连，第四电容(C4)和共模电感(L)输出端相连，第二电容(C2)和第三电容(C3)串联相连；所述整流电路(1)的输入端和EMI滤波器(6)输出端相连接，EMI电路(6)的输入端与交流输入线路电连接；

所述全桥变换器5采用铁氧体为磁芯的全桥式变电路变压器，输入电压为90-275V(AC，50Hz)，工作频率为100KHz，输出功率P0＝500W，效率为91％。

所述EMI滤波器6由两个抗串模干扰的X电容(C₁和C₄)和两个抗共模干扰的Y电容(C₂和C₃)及一个共模扼流线圈L组成。

X电容采用两级电容，前一级选用0.47μF，第二级选用0.1μF，Y电容是高压陶瓷电容，共模扼流线圈电感取值在100mH-1000mH。

EMI滤波器由两个抗串模干扰的X电容(C₁和C₄)和两个抗共模干扰的Y电容(C₂和C₃)及一个共模扼流线圈(L1)组成。X电容一般采用两级电容，前一级选用0.47μF，第二级选用0.1μF。X电容容量大小和电源的功率无直接的关系，一般采用0.1μF～1μF均可，根据输入电压最大有效值可采用X2电容。Y电容是高压陶瓷电容，一般取值在1nF～100nF，本设计采用4.4nF的Y2电容，共模扼流线圈电感取值在100mH～1000mH，本设计采用由铁氧体磁环绕制的220mH共模扼流线圈。

工作方式及原理：

(A)通过EMI电路(6)和输入整流电路(1)将输入的交流电转化为直流电。电压比较电路(2)对输入的直流电进行比较，控制继电器(3)的导通或截至；

(B)当继电器(3)导通时，Boost升压电路(4)中的脉宽调制器(PWM)控制MOS管(VT)交替导通，并通过滤波电路得到一个中间的直流电压，再通过全桥电路(5)得到脉冲电流，最后通过输出整流得到精准稳定的电压。

(C)当继电器(3)截至时，通过输入整流电路(1)得到的直流电，直接经过全桥电路(5)得到脉冲电流，最后通过输出整流得到精准稳定的电压。

(D)输出的直流电压经控制电路进行误差放大以及去反馈控制全桥电路中的脉宽调制器的占空比，形成一个闭环控制系统，该闭环控制系统再通过控制策略控制输出的最大稳压范围，使之输出预稳压的直流电压。

(E)输出整流电路通过电路中电感、电容以及MOS管的交替导通，将输入的直流电压转化为所需要的直流电压，并通过闭环反馈电路检测输出电压，经控制电路调制使之输出精准稳定的直流电压。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。