超宽范围输入的开关电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种开关电源电路，具体地说是一种超宽范围输入的开关电源。
【背景技术】
[0002]随着开关电源的大量应用，对其要求也在不断地提高，要求其效率高、功率因数高、功率密度高、可靠性高等等。当要求开关电源能够适应大范围输入电压的变化或是更为恶劣的情况下仍然能够正常工作时，就必须对开关电源进行改进，目前，通过对利用TOPSswitch设计的开关电源进行改进，可以把输入电压扩展到交流80到265伏，但是对于输入电压小于80伏，甚至达到30多伏时，这方面的研究还比较少。
[0003]宽范围的开关电源的设计一直是一个行业难题。对于输入电压范围较宽的电源，一般采用反激电路，AC/DC典型的能够做到85?265V，用TOP或前面加PFC电路均可实现，其它开关电源也有采用升压电路加反激电路来实现的。对于兼容DC和AC两种输入模式的开关电源，由于不宜采用PFC等电路，因此，实现超宽范围的输入一直没有很好地加以解决。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的就是提供一种超宽范围输入的开关电源，以解决兼容DC和AC两种输入模式的开关电源难以做到超宽范围输入模式的问题。
[0005]本实用新型是这样实现的:一种超宽范围输入的开关电源，包括输入整流滤波电路、电源控制芯片U1、线电压检测电路、变压器、输出整流滤波电路和电源输出电压采样电路；
[0006]所述整流滤波电路的输出端连接电源控制芯片Ul，所述电源控制芯片Ul的输出端连接所述变压器的初级端，所述变压器的次级端连接输出整流滤波电路，所述输出整流滤波电路的输出端连接所述电源输出电压采样电路，所述电源输出电压采样电路的输出端连接到所述电源控制芯片Ul上，所述线电压检测电路设置在所述电源控制芯片Ul与所述输入整流滤波电路之间。
[0007]所述输入整流滤波电路包括:由电容Cl、电容C2和电感LI组成的交流滤波电路，由电阻R2和电阻R3串联组成的流限调节电路，以及由二极管Dl、TVS二极管D5、电阻Rl和电容C3组成的吸收电路;还包括整流桥Ql和直流滤波电容⑶I;
[0008]所述交流滤波电路的输出端连接整流桥Ql，直流滤波电容CDl并联连接在整流桥Ql的输出端，所述流限调节电路并联连接在直流滤波电容CDl的两端，所述流限调节电路中电阻R2和电阻R3的中间节点连接到所述电源控制芯片Ul的外部流限调节端3X，所述吸收电路连接在直流滤波电容⑶I的一端与所述电源控制芯片Ul的漏极端7D之间。
[0009]所述线电压检测电路包括电阻R4、电阻R5和稳压管Zl，电阻R4与稳压管Zl组成串联支路，该串联支路并联在直流滤波电容CDl的两端，电阻R4与稳压管Zl的中间节点经电阻R5接所述电源控制芯片Ul的线路检测端2L。
[0010]所述电源输出电压采样电路包括电阻R6?RlO、电容C7、三端可调分流基准源U2和光耦GOl，用于将输出采样信号通过光耦GOl输送到电源控制芯片Ul的控制端1C，以实现电源的稳定输出。
[0011]本实用新型的输入电压范围宽，从DC20V到AC135V的范围内都能正常工作。电路简单、成本低。本实用新型利用了T0P249Y芯片的优异功能，外围器件少，功能强大，很好地满足了特定场合对开关电源的使用需要，并且还具有欠压保护、线电压检测、外部流限调整和迟滞热关断自动故障恢复等保护功能。
[0012]本实用新型特别适用于风力或太阳能发电电磁控制器的开关电源，其输出为3.3V/4A，用于电磁接触器吸合后的维持电压。输入直流电压范围为DC40?60V、交流范围AC45?135V，电源由正常输入电压降到20?40V时仍能维持正常工作。因此，本实用新型的直流输入范围可达20?190V，输入电压范围比为9.5:1。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本实用新型包括输入整流滤波电路、电源控制芯片U1、线电压检测电路、变压器、输出整流滤波电路和电源输出电压采样电路。
[0015]输入整流滤波电路包括:由电容Cl、电容C2和电感LI组成的交流滤波电路，由电阻R2和电阻R3串联组成的外部流限调节电路，以及由二极管Dl、TVS二极管D5、电阻Rl和电容C3组成的吸收电路;还包括整流桥Ql和直流滤波电容⑶I。
[0016]所述交流滤波电路的输出端连接整流桥Ql，直流滤波电容CDl并联连接在整流桥Ql的输出端，热敏电阻RTl串联在整流桥Ql的一个输出端上，所述流限调节电路并联连接在直流滤波电容CDl的两端，流限调节电路中电阻R2和电阻R3的中间节点连接到所述电源控制芯片Ul的外部流限调节端3X，流限调节电路用于调节电源的过流点。所述吸收电路连接在直流滤波电容CDl的一端与所述电源控制芯片Ul的漏极7D之间，用于吸收开关管关断时产生的尖峰，防止MOS管被高电压击穿。
[0017]所述线电压检测电路包括电阻R4、电阻R5和稳压管Zl，电阻R4与稳压管Zl组成串联支路，该串联支路并联在直流滤波电容CDl的两端，电阻R4与稳压管Zl的中间节点经电阻R5接所述电源控制芯片Ul的线路检测端2L。
[0018]电源控制芯片Ul选用T0P249Y芯片。其控制端IC接光耦GOl的输出端，其外部流限调节端3X连接在电阻R2与电阻R3之间的串联节点上，其源极4S与开关频率选择端5F共接到整流桥Ql的一个输出端。
[0019]T0P249Y芯片的典型的过压OV与欠压UV的电压比为:
[0020]1v^Iuv = 225 + 50 = 4.5
[0021]而本实用新型输入的电压比是:
[0022]Uin(max)+Uin(min) = 190 + 20 = 9.5
[0023]可见，本实用新型的电源输入范围已经超出T0P249Y芯片的过压与欠压的典型设定范围，并且其AC输入电压最高为135V，因此，采用了实现欠压的线电压检测，欠压值设定为DC19V，线电压检测电路的前馈电压功能使占空比随输入电压升高而降低，防止变压器因尚压大占空比而饱和。
[0024]变压器Tl的初级并联连接在吸收电路的两端，变压器Tl的次级分为两组，第一组连接输出整流滤波电路;第二组经二极管D3和电容C4整流滤波后，提供辅助电源，再经过光耦GOl的输出端，连接到电源控制芯片Ul的控制端1C。电容C6连接在电源控制芯片Ul的控制端IC和源极4S之间，是为了瞬时提供电源控制芯片Ul的栅极驱动电流。在电容C6的两端并联连接有由电阻Rl I与电容CD4组成的串联支路，电容C6和电容CD4可用于设定自动重启动定时，并可用于环路补偿。
[0025]变压器Tl是本实用新型的核心器件之一，变压器的设计决定着电源设计的成败。由于本电源的输出电压很低，变比相差很大，因此减小漏感是变压器绕制的的难点，因为漏感过大会引起吸收保护器件过热，甚至烧毁功率器件。本实用新型采用了初级-次级-初级-次级-初级隔层包绕的方式，最终将变压器漏感控制在了 SuH以下。
[0026]所述输出整流滤波电路是由二极管D2、电容⑶2、电感L2、电容⑶3和二极管D4组成η形滤波器。由于接触器的瞬时吸合电压为40?100V，加设二极管D4的作用是防止高压损坏电源。
[0027]所述电源输出电压采样电路包括电阻R6?RlO、电容C7、三端可调分流基准源U2和光耦GOI，电源输出电压采样电路的输入端连接在电感L2的两端，光耦GOI的输出端连接到电源控制芯片Ul的控制端1C。输出采样信号通过光耦GOl输送到电源控制芯片Ul的控制端IC，以实现电源的稳定输出。
[0028]电源在加电后，当输入电压高于DC38V时，T0P249Y内的高压恒流源开始给控制端IC处的电容C6充电，电源开始工作，输出稳定的3.3V直流电压，由于T0P249Y的频率随负载而降低的工作特性，使得电源在空载时仍能够正常工作，不用加设假负载。当输入电压达到40 V时，电源可输出4.5A直流电流，把输入电压调到最高(AC 13 5 V)，电源输出3.3 V/7.8A，满足了本电源的设计要求。
【主权项】
1.一种超宽范围输入的开关电源，其特征是，包括输入整流滤波电路、电源控制芯片U1、线电压检测电路、变压器、输出整流滤波电路和电源输出电压采样电路； 所述整流滤波电路的输出端和所述电源控制芯片Ul的输出端分别连接到所述变压器的初级端，所述变压器的次级端连接输出整流滤波电路，所述输出整流滤波电路的输出端连接所述电源输出电压采样电路，所述电源输出电压采样电路的输出端连接到所述电源控制芯片Ul上，所述线电压检测电路设置在所述电源控制芯片Ul与所述输入整流滤波电路之间。2.根据权利要求1所述的超宽范围输入的开关电源，其特征是，所述输入整流滤波电路包括:由电容Cl、电容C2和电感LI组成的交流滤波电路，由电阻R2和电阻R3串联组成的流限调节电路，以及由二极管DUTVS二极管D5、电阻Rl和电容C3组成的吸收电路;还包括整流桥Ql和直流滤波电容⑶I; 所述交流滤波电路的输出端连接整流桥QI，直流滤波电容CD I并联连接在整流桥QI的输出端，所述流限调节电路并联连接在直流滤波电容CDl的两端，所述流限调节电路中电阻R2和电阻R3的中间节点连接到所述电源控制芯片Ul的外部流限调节端3X。3.根据权利要求2所述的超宽范围输入的开关电源，其特征是，所述线电压检测电路包括电阻R4、电阻R5和稳压管Zl，电阻R4与稳压管Zl组成串联支路，该串联支路并联在直流滤波电容CDl的两端，电阻R4与稳压管Zl的中间节点经电阻R5接所述电源控制芯片Ul的线路检测端2L。4.根据权利要求3所述的超宽范围输入的开关电源，其特征是，所述电源输出电压采样电路包括电阻R6?R10、电容C7、三端可调分流基准源U2和光耦GOl，用于将输出采样信号通过光耦GOl输送到电源控制芯片Ul的控制端1C。
【专利摘要】本实用新型涉及一种超宽范围输入的开关电源，包括输入整流滤波电路、电源控制芯片U1、线电压检测电路、变压器、输出整流滤波电路和输出采样电路；所述整流滤波电路的输出端和所述电源控制芯片U1的输出端分别连接到所述变压器的初级端，所述变压器的次级端连接输出整流滤波电路，所述输出整流滤波电路的输出端连接所述电源输出电压采样电路，所述电源输出电压采样电路的输出端连接到所述电源控制芯片U1上，所述线电压检测电路设置在所述电源控制芯片U1与所述输入整流滤波电路之间。本实用新型适用于风力或太阳能发电电磁控制器的开关电源，其直流输入范围可达20~190V，输入电压范围比为9.5:1。
【IPC分类】H02M3/24, H02M1/32
【公开号】CN205123587
【申请号】CN201520968660
【发明人】王占立
【申请人】河北佳讯飞扬科技发展有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月30日