同步整流的开关电源的制作方法

文档序号:12319272阅读:444来源:国知局

本实用新型涉及一种开关电源,尤其是一种同步整流的开关电源。



背景技术:

开关电源变换器的核心是由功率开关管,变压器,整流二极管三种功率器件组成功率传输电路,实现电压或电流的变换, PWM 控制器电路控制功率开关管的导通和关断。在PWM 信号为高电平的TON 阶段,功率开关管导通,整流二极管关断;在PWM 信号为低电平的TOFF 阶段,功率开关管关断,整流二极管导通。开关电源变换器传递能量的方式是,当功率管导通时,输入端传递能量给变压器储能;当整流二极管导通时变压器释放能量给输出端。开关电源变换器的功率开关管和整流二极管都作为开关器件来应用,理想的开关器件具有开启电阻无穷小,关断阻抗无穷大的特性。现实应用中开关电源变换器对整流二极管的要求是,正向导通压降小,反向漏电流小,反向恢复时间短。

使用肖特基二极管,对于输出低压大电流的开关电源变换器,整流二极管的导通压降已经能和输出电压相比拟,整流二极管导通时产生的功耗已经极大降低了开关变换器的转换效率。为了降低输出整流二极管在低压大电流下的损耗严重的问题,使用功率N 型MOSFET 来代替整流二极管,利用功率NMOS 导通时具有极低的导通电阻,有效降低整流时的导通压降来提高开关变换器的效率。

同步整流技术是开关电源变换器中采用极低导通电阻的功率MOSFET 来替代整流二极管,降低整流过程的损耗,专门针对低压大电流输出的应用,能极大提高电源系统的转换效率。由于功率MOSFET 是主动器件,在替代整流二极管工作时,必须有专门的控制电路产生一个同步信号用于开启功率管,实现整流功能。以上的控制功率管整流的技术被称为同步整流技术。

市场大部分使用同步整流的开关电源,如果需要做其它功率的开关电源,则需要找管脚定义相同、匹配的同步整流芯片,否则需要修改PCB布局,重新做PCB板,消耗时间和精力。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的不足,本实用新型提供一种同步整流的开关电源,可以灵活多变地达到不同的输出功率,只需更换NMOS管Q2耐压值,而无需重新修改PCB板。本实用新型采用的技术方案是:

一种同步整流的开关电源,包括初级电路、变压器T1和次级同步整流电路;其主要改进之处在于,

次级同步整流电路包括:变压器T1次级绕组第一端接电容C6的一端和电感NC一端,电感NC另一端接电容C7一端、电阻R13一端和电阻R12一端,并作为开关电源的一个输出端;变压器T1次级绕组第二端接NMOS管Q2漏极、同步整流芯片U2的内部高压启动脚和同步整流侦测脚;同步整流芯片U2的驱动输出脚接NMOS管Q2栅极;NMOS管Q2的源极接电容C6和C7另一端、电阻R12另一端、电容C5一端,并接次级地;同步整流芯片U2的供电脚接电阻R13另一端和电容C5另一端;同步整流芯片U2的接地脚接次级地;

同步整流芯片U2采用SP6500。

进一步地,所述初级电路包括桥式整流电路,该桥式整流电路的正输出端接电容C1的一端、电阻R3的一端、电阻R7和电容C3的一端,以及变压器T1初级绕组第一端,变压器T1初级绕组第二端接二极管D2阳极和NMOS管Q1漏极;二极管D2的阴极接电阻R9的一端,电阻R9的另一端接电阻R7和电容C3另一端;电阻R3的另一端接电阻R6一端、电源控制芯片U1的供电脚,并通过电容C2接初级地;变压器T1辅助绕组第一端接二极管D1阳极和电阻RF2一端;二极管D1阴极接电阻R6另一端;电阻RF2另一端接电源控制芯片U1的反馈脚,并通过电阻RF1接初级地;电源控制芯片U1的接地脚接初级地;电源控制芯片U1的驱动输出脚接NMOS管Q1的栅极,NMOS管Q1的源极接电源控制芯片U1的电流取样脚并通过电阻R11接初级地;变压器T1辅助绕组的第二端接初级地;

初级地和次级地之间连接电容YCAP;

变压器T1初级绕组的第二端、辅助绕组的第一端和次级绕组的第一端为同名端。

进一步地,电源控制芯片U1采用SP2650。

本实用新型的优点在于:在本实用新型中采用同步整流芯片SP6500和NMOS 管Q2的搭配方式可以灵活多变的达到不同的输出功率,只需更换Q2耐压值。而其它的同步整流芯片,所能做的输出功率是固定的,想要生产其它功率的开关电源时常常需要重新做PCB板;而本实用新型,可以在原有的PCB板上,做不同功率只需改Q2,前端电路少许修改一些电阻参数即可。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示,本实用新型提供的同步整流的开关电源,包括初级电路、变压器T1和次级同步整流电路;

所述初级电路包括桥式整流电路,该桥式整流电路的正输出端接电容C1的一端、电阻R3的一端、电阻R7和电容C3的一端,以及变压器T1初级绕组第一端,变压器T1初级绕组第二端接二极管D2阳极和NMOS管Q1漏极;二极管D2的阴极接电阻R9的一端,电阻R9的另一端接电阻R7和电容C3另一端;电阻R3的另一端接电阻R6一端、电源控制芯片U1的供电脚(第6脚),并通过电容C2接初级地;变压器T1辅助绕组第一端接二极管D1阳极和电阻RF2一端;二极管D1阴极接电阻R6另一端;电阻RF2另一端接电源控制芯片U1的反馈脚(第1脚),并通过电阻RF1接初级地;电源控制芯片U1的接地脚(第2脚)接初级地;电源控制芯片U1的驱动输出脚(第5脚)接NMOS管Q1的栅极,NMOS管Q1的源极接电源控制芯片U1的电流取样脚( 第4脚)并通过电阻R11接初级地;变压器T1辅助绕组的第二端接初级地;

电源控制芯片U1采用无锡硅动力微电子的SP2650;

次级同步整流电路包括:变压器T1次级绕组第一端接电容C6的一端和电感NC一端,电感NC另一端接电容C7一端、电阻R13一端和电阻R12一端,并作为开关电源的一个输出端;变压器T1次级绕组第二端接NMOS管Q2漏极、同步整流芯片U2的内部高压启动脚(VD脚,第2脚)和同步整流侦测脚(SR脚、第3脚);同步整流芯片U2的驱动输出脚(GD脚、第6脚)接NMOS管Q2栅极;NMOS管Q2的源极接电容C6和C7另一端、电阻R12另一端、电容C5一端,并接次级地;同步整流芯片U2的供电脚(VCC脚、第5脚)接电阻R13另一端和电容C5另一端;同步整流芯片U2的接地脚接次级地。

同步整流芯片U2采用无锡硅动力微电子的SP6500;

初级地和次级地之间连接电容YCAP;

变压器T1初级绕组的第二端、辅助绕组的第一端和次级绕组的第一端为同名端。

本实用新型主要对次级同步整流电路进行了改进;工作原理为:上电过程,当初级侧开始工作,输出电压VOUT从0V开始上升,VD脚从输出端取电,通过芯片U2内部的电路给VCC脚供电,电容C5电压上升,此时反激电流从NMOS管Q2的源极流向漏极,当VCC脚电压达到开启电压UVLO(OFF)后,芯片U2内部电路开始工作,由SR脚采样NMOS管Q2的漏极波形,经过芯片U2 SP6500内部电路分析,从GD脚输出合适的开关波形,当反激电流达到0A时 ,关断NMOS管Q2,防止初级导通时出现初次级同时导通的情况。

由于芯片U2内部可以将VCC脚偏置在一个固定的电压,所以VD脚电压的高低在一定范围内变化不会对VCC脚的电压产生影响,同时由于SR脚的耐压高达150V,所以应用方案的输出电压可以为9V、12V、24V。

现有的小功率开关电源采用同步整流芯片大多只能固定在某一种方案,如果需要做其它功率的开关电源,则需要找管脚定义相同、匹配的同步整流芯片,否则需要修改PCB布局;

而本实用新型采用SP6500这款同步整流芯片,可以根据需要的输出功率大小,更换NMOS管Q2的型号,改变NMOS管的耐压值来灵活多变的得到对应输出功率,适用于9V、12V、24V输出的应用中。

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