自激隔离电源电路和系统的制作方法

本实用新型涉及电源技术领域，尤其是涉及一种自激隔离电源电路和系统。

背景技术：

电源电路是指提供给用电设备电力供应的电源部分的电路，既有交流电源电路，也有直流电源电路。电源电路一般可分为开关电源电路，稳压电源电路，稳流电源电路，功率电源电路，逆变电源电路，DC-DC电源电路等。

现有电源模块中，大多数的电源电路内部不具有反向保护的功能，当外接电源的正负极接反的情况下，很容易造成电源模块永久性损坏，不仅缩短了电源模块的使用寿命，也降低了电源模块的使用效率。因此，多在电源电路的主回路输入端外接一个二极管，但是，在电源电路运行过程中，很容易造成二极管中的电流过大，从而引起二极管的压降和功率损耗增大，导致发热现象严重，不利于节能要求，也降低了电源电路的电能转换效率。

针对上述电源电路的电能转换效率较低的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种自激隔离电源电路和系统，以缓解上述技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种自激隔离电源电路，该电路包括：电源接口、启动电路、储能元件、振荡电路和输出电路；其中，电源接口、启动电路和储能元件依次连接，且，电源接口、启动电路和储能元件均与振荡电路连接，振荡电路与输出电路耦合连接；电源接口用于接入外部电源，并将外部电源的电信号传输至启动电路和振荡电路；其中，电源接口包括正极接口和负极接口，正极接口与启动电路和振荡电路连接；负极接口接地；启动电路包括单向导通元件，用于在导通时为储能元件充电；储能元件用于激励振荡电路产生感应电动势；振荡电路用于将产生的感应电动势耦合至输出电路，通过输出电路给负载供电。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述单向导通元件为二极管，二极管的阳极与正极接口相连，二极管的阴极与储能元件相连；二极管还用于当外部电源反接时，切断启动电路。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述启动电路还包括限流电阻，单向导通元件与限流电阻串联。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述振荡电路包括多绕组变压器和振荡单元，多绕组变压器的原边包括多个初级绕组，多绕组变压器的副边包括多个次级绕组；振荡单元与多个初级绕组连接，以产生感应电动势。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述初级绕组包括多个绕组单元，每个绕组单元均包括第一绕组和第二绕组，第一绕组的中心抽头与正极接口相连，第一绕组的两端分别至振荡单元；第二绕组的中心抽头连接至启动电路和储能元件的通路上，第二绕组的两端也连接至振荡单元。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述振荡单元包括多个三极管；第一绕组的两端分别至三极管的集电极；第二绕组的两端分别连接至三极管的基极；每个三极管的发射极接地。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述自激隔离电源电路还包括第一滤波电路，第一滤波电路的一端与正极接口连接，第一滤波电路的另一端与负极接口连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述输出电路包括多组输出单元，每组输出单元均包括依次连接的整流电路和输出接口；整流电路用于对振荡电路耦合的感应电动势进行整流处理，并通过输出接口给负载供电。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述输出电路还包括第二滤波电路，第二滤波电路与整流电路连接，对整流电路输出的电信号进行滤波处理，并将滤波处理后的电信号发送至输出接口，给负载供电。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种自激隔离电源系统，自激隔离电源系统包括上述自激隔离电源电路，还包括与上述自激隔离电源电路连接的外部电源。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种自激隔离电源电路和系统，能够将外部电源的电信号传输至启动电路，当启动电路的单向导通元件正向导通时，可以为储能元件充电，从而激励振荡电路产生感应电动势，使振荡电路能够将该感应电动势耦合至输出电路，通过输出电路给负载供电，当电源接口的外部电源正负接反时，启动电路中的单向导通元件截止，起到反向保护电源电路的功能，同时，设置在启动电路中的单向导通元件，由于其电能消耗较小，提高了电源电路的电能转换效率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种自激隔离电源电路的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种自激隔离电源电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种自激隔离电源电路的结构框图；

图4为本实用新型实施例提供的一种自激隔离电源系统的结构框图。

图标：10-电源接口；11-启动电路；12-储能元件；13-振荡电路；14-输出电路；15-单向导通元件；20-输出单元；30-外部电源；31-自激隔离电源电路。

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，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

目前，常用的电源电路内部缺少正负反接功能，应用时需要在主回路外接二极管，造成了流经二极管的电流过大，同时产生了较大的功率损耗，大大影响了电源电路的电能转换效率，不利于环保节能的要求。

基于此，本实用新型实施例提供的一种自激隔离电源电路和系统，以缓解上述电源电路正负反接保护中存在的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种自激隔离电源电路进行详细介绍。

在一种实施方式中，本实用新型实施例提供了一种自激隔离电源电路，参见图1所示的一种自激隔离电源电路的结构框图，该电路包括：电源接口10、启动电路11、储能元件12、振荡电路13和输出电路14；其中，电源接口10、启动电路11和储能元件12依次连接，且，电源接口10、启动电路11和储能元件12均与振荡电路13连接，振荡电路13与输出电路14耦合连接。

具体的，电源接口10用于接入外部电源，并将外部电源的电信号传输至启动电路11和振荡电路13；其中，电源接口10包括正极接口和负极接口，正极接口与启动电路11和振荡电路13连接；负极接口接地。

具体实现时，启动电路11包括单向导通元件15，用于在导通时为储能元件12充电；其中，单向导通元件15只能单向导通，当其正向导通时，使电源接口10、启动电路11和储能元件12形成通路，以通过与电源接口10相连的外部电源为储能元件12充电；当电源接口10的正极接口和负极接口与外部电源正负接反时，单向导通元件15截止，启动电路11与电源接口10和储能元件12断开，实现了反接保护的功能。

具体的，储能元件12用于激励振荡电路13产生感应电动势；振荡电路13用于将产生的感应电动势耦合至输出电路14，通过输出电路14给负载供电。

本实用新型实施例提供的一种自激隔离电源电路，能够将外部电源的电信号传输至启动电路，当启动电路的单向导通元件正向导通时，可以为储能元件充电，从而激励振荡电路产生感应电动势，使振荡电路能够将该感应电动势耦合至输出电路，通过输出电路给负载供电，当电源接口的外部电源正负接反时，启动电路中的单向导通元件截止，起到反向保护电源电路的功能，同时，设置在启动电路中的单向导通元件，由于其电能消耗较小，提高了电源电路的电能转换效率。

具体实现时，上述实施例中的自激隔离电源电路，还包括第一滤波电路，第一滤波电路的具体连接方式，可参见图2所示的一种自激隔离电源电路的电路原理图，其中，第一滤波电路的滤波功能通过滤波电容C1实现，第一滤波电路的一端与电源接口的正极接口连接，第一滤波电路的另一端与电源接口的负极接口连接，外部电源接入电源接口，经滤波电容C1进行滤波后，将电能传输至启动电路和振荡电路。

进一步，上述自激隔离电源电路的单向导通元件为二极管D1，二极管D1的阳极与电源接口的正极接口相连，二极管D1的阴极与储能元件相连；二极管D1用于当外部电源正常接入时，导通启动电路，还用于当外部电源反接时，切断启动电路。

具体实现时，当外部电源反接时，二极管D1能够阻断电流，使启动电路断路，达到反接保护的目的；同时，在正常使用中，由于D1在启动回路中，电流很小，只有2-3mA，其消耗的能量很小，使电源模块的转化效率更高。

进一步，上述启动电路还包括限流电阻R1，二极管D1与限流电阻R1串联构成启动电路。启动电路中的电能经限流电阻R1进行限流后，为储能元件充电，其中，储能元件为电容C2。

进一步，上述振荡电路包括多绕组变压器和振荡单元，多绕组变压器的原边包括多个初级绕组，多绕组变压器的副边包括多个次级绕组；振荡单元与多个初级绕组连接，以产生感应电动势。

具体实现时，上述初级绕组包括多个绕组单元，每个绕组单元均包括第一绕组和第二绕组，具体连接方式可参见图2，其中，第一绕组为Np，第二绕组为Nf，第一绕组Np的中心抽头与电源接口的正极接口相连，第一绕组Np的两端分别至振荡单元；第二绕组Nf的中心抽头连接至启动电路和储能元件C2的通路上，第二绕组Nf的两端也连接至振荡单元。

其中，第一绕组Np还包括绕组Np1和绕组Np2，第二绕组Nf还包括绕组Nf1和绕组Nf2。具体的，第一绕组Np对应次级绕组Ns1，二者缠绕方向相同，第二绕组Nf对应次级绕组Ns2，二者缠绕方向相同。

进一步，上述振荡单元包括多个三极管，具体设置方式可以参见图2，其中第一绕组Np的两端分别至三极管Q1和三极管Q2的集电极；第二绕组Nf的两端分别连接至三极管Q1和三极管Q2的基极，三极管Q1和三极管Q2的发射极均接地。

图2仅示出了振荡单元包括两个三极管，对应一个绕组单元的情况，具体实现时，振荡单元可以包括多个三极管，每两个三极管对应一个绕组单元，可结合实际供电需求，对其数目进行设置。

其中，振荡单元中的三极管利用绕组单元中产生的能量进行驱动。且，三极管Q1和三极管Q2具有个体差异，基极和发射极的电势差Ube有大小之分，这里假设三极管Q1基极和发射极的电势差Ube1比三极管Q2基极和发射极的电势差Ube2小。具体实现时，当启动电路导通，外部电源为电容C2充电后，电容C2中的电压缓慢升高，当电压升高至一定值时，由于Ube1较小，因此三极管Q1比三极管Q2率先导通。

三极管Q1导通后，电流从绕组Np1中流过，根据变压器原理，绕组Np1中能够产生下正上负的电动势，从而，绕组Nf2中能够产生反馈，感生出下正上负的电感应电动势，使得三极管Q1截止，从而，绕组Np1中的电流也截止；又由于绕组Nf2中具有下正上负的电动势，同理，绕组Nf1中也能感生出下正上负的电感应电动势，使得三极管Q2导通，电流从绕组Np2中流过，使绕组Np2中能够产生上正下负的电动势，同理，在绕组Nf1中产生反馈，感生出上正下负的电感应电动势，使得三极管Q2截止，从而，绕组Np2中的电流也截止；此时，由于绕组Nf1具有上正下负的电动势，绕组Nf2中能够产生反馈，感生出上正下负的电感应电动势，使得三极管Q1重新导通。

因此，振荡单元中的三极管Q1和三极管Q2，可以利用绕组单元中不断感生和反馈产生的能量，交替导通。

应当理解，图2所示的电路图，仅仅是本实用新型实施例提供的一种可能的实施方式，本实用新型实施例的自激隔离电源电路还可以有其他的形式，而不仅仅限于图2所示的电路原理图，进一步，在图2中，以上述振荡单元的三极管为NPN型三极管为例进行的说明，在其他实施方式中，上述三极管还可以是PNP型三极管，相应的振荡单元的连接方式也可以调整成PNP型三极管的连接方式，具体实现时，上述各个元器件的参数和型号可以根据实际情况进行设置，本实用新型实施例对此不进行限制。

在图1所示的自激隔离电源电路的基础上，本实用新型实施例还提供了另一种自激隔离电源电路，参见图3所示的另一种自激隔离电源电路的结构框图，其中，输出电路14包括多组输出单元20，图3仅示出了输出电路14包括两组输出单元20的情况，具体实现时，可结合实际情况对其数目进行确定。

其中，每组输出单元均包括依次连接的整流电路和输出接口，整流电路用于对振荡电路耦合的感应电动势进行整流处理，并通过输出接口给负载供电。

进一步，输出电路还包括第二滤波电路，第二滤波电路与整流电路连接，对整流电路输出的电信号进行滤波处理，并将滤波处理后的电信号发送至输出接口，给负载供电。

输出电路的具体设置方式，可以参照图2，其中，一组输出单元的整流电路包括二极管D3和二极管D4，二极管D3和二极管D4与变压器T的次级绕组Ns1相连，构成整流电路，对次级绕组Ns1的感生电动势进行整流，整流处理后的电信号，通过第二滤波电路中的滤波电容C3进行滤波处理，使滤波之后的电信号通过输出接口，给负载RL1供电；另一组输出单元的整流电路包括二极管D5和二极管D6，二极管D5和二极管D6与变压器T的次级绕组Ns2相连，构成整流电路，对次级绕组Ns2的感生电动势进行整流，整流处理后的电信号，通过该第二滤波电路中的滤波电容C4进行滤波处理，使滤波之后的电信号通过输出接口，给负载RL2供电。

具体实现时，当绕组Np1中有方向上正下负的电动势时，可以使次级绕组Ns1感生出相同方向的电动势，从而使二极管D3导通，为负载提供电能；当绕组Np2中有方向下正上负的电动势时，可以使次级绕组Ns1感生出相同方向的电动势，从而使二极管D4导通，为负载提供电能；同理，二极管D5和二极管D6，分别可以根据绕组Nf1和绕组Nf2中的电动势来导通或截止。具体的，二极管D3和二极管D5可以同时导通，二极管D4和二极管D6可以同时导通，D3和D5，与D4和D6交替导通，为负载供电。

应当理解，图2仅仅是本实用新型实施例提供的一种可能的实施方式而，而不是唯一的实施方式，其元器件的设置，还可以根据实际使用情况进行设置，本实用新型实施例对此不进行限制。

具体实现时，本实用新型实施例提供的多绕组变压器，可以包括多个初级绕组，对应多个次级绕组，每个初级绕组可以包括多个绕组单元，每个绕组单元均包括第一绕组和第二绕组，第一绕组可以连接两个三极管的集电极，用于与三极管的集电极形成通路，第二绕组可以连接两个三极管的基极，通过第二绕组中反馈的电动势驱动两个三极管，实现了自激功能，同时，第一绕组和第二绕组可以分别对应一组输出单元，为电路提供两路输出，当初级绕组有多个绕组单元时，可以通过增设三极管，提供多组输出单元，为电路提供多路输出。多绕组变压器的绕组个数，可以根据实际情况进行确定，本实用新型实施例对此不进行限制。

在上述实施方式的基础上，本实用新型实施例还提供了一种自激隔离电源系统，参见图4所示的一种自激隔离电源系统的结构框图，其中，该系统包括自激隔离电源电路31，还包括与自激隔离电源电路31连接的外部电源30，其中，外部电源30通过电源接口10与自激隔离电源电路31相连，为自激隔离电源电路31供电。

本实用新型实施例提供的一种自激隔离电源系统，通过电源接口接入外部电源，并将外部电源的电信号传输至启动电路，当启动电路的单向导通元件正向导通时，可以为储能元件充电，从而激励振荡电路产生感应电动势，使振荡电路能够将该感应电动势耦合至输出电路，通过输出电路给负载供电，当电源接口的外部电源正负接反时，启动电路中的单向导通元件截止，起到反向保护电源电路的功能，同时，设置在启动电路中的单向导通元件，由于其电能消耗较小，提高了电源电路的电能转换效率。

本实用新型实施例提供的自激隔离电源系统，与上述实施例提供的自激隔离电源电路具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，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以权利要求的保护范围为准。