一种多路输出的小功率开关电源电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多路输出的小功率开关电源电路，包括依次相连的前级保护电路、整流电路、尖峰电流抑制电路、开关变压器和高频整流输出电路，以及主控电路、电流检测电路、电压反馈电路和基准电压电路；主控电路分别与整流电路、尖峰电流抑制电路、开关变压器、电流检测电路和电压反馈电路相连，基准电压电路分别与电压反馈电路和高频整流输出电路相连，开关变压器为多路输出；主控电路通过开关器件与尖峰电流抑制电路相连，用于通过控制开关器件的开通、关断时间之间的比率来稳定输出多路直流电压、并用于对输出电压值通过基准电压电路和电压反馈电路来实现闭环反馈控制。达到宽电压运行，具有输出多路稳定电压的能力，可满足不同电压要求。
【专利说明】
一种多路输出的小功率开关电源电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种开关电源电路，特别是涉及一种多路输出的小功率开关电源电路，属于开关电源技术领域。
【背景技术】
[0002]交流电是日常生活中最常用的能源，电力电子变流技术和开关电源技术的不断发展，开关电源作为交流电的转换器件基于自身的体积小巧和转换效率高等特点已在电子产品中得到了广泛的应用。
[0003]然而，目前的开关电源仍具有输出单一，不能满足生活和工业的多种要求，无法宽电压运行，不能适应更多的场合，带载能力差，生产成本高等缺点。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种多路输出的小功率开关电源电路，特别适用于各种复杂的小功率用电场所。
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强的多路输出的小功率开关电源电路，可以宽电压运行，具有输出多路电压的能力，可满足不同电压要求，而且输出电压稳定，成本较低，极具有产业上的利用价值。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0007]—种多路输出的小功率开关电源电路，包括依次相连的前级保护电路、整流电路、尖峰电流抑制电路、开关变压器和高频整流输出电路，以及主控电路、电流检测电路、电压反馈电路和基准电压电路;所述主控电路分别与整流电路、尖峰电流抑制电路、开关变压器、电流检测电路和电压反馈电路相连，所述基准电压电路分别与电压反馈电路和高频整流输出电路相连。
[0008]其中，所述开关变压器包括位于输入侧的初级绕组和反馈绕组，位于输出侧的主输出绕组和次输出绕组;所述开关变压器的初级绕组与尖峰电流抑制电路的输出端相连，开关变压器的反馈绕组反馈连接至主控电路，开关变压器的主输出绕组经高频整流输出电路输出的电压值与基准电压电路相连。
[0009]而且，所述前级保护电路的输入端与交流电相连，所述主控电路通过开关器件与尖峰电流抑制电路相连，主控电路用于通过控制开关器件的开通时间和关断时间之间的比率来稳定输出多路的直流电压、并用于对输出的电压值通过基准电压电路和电压反馈电路来实现闭环反馈控制。
[0010]本实用新型进一步设置为:所述前级保护电路包括分别与交流电的两输出端串连的保险丝和热敏电阻，均与保险丝和热敏电阻相串联的共轭电感，以及与共轭电感相并联的安规电容。
[0011]本实用新型进一步设置为:所述整流电路为整流桥电路、包括桥式整流器和滤波电容，所述桥式整流器的两输入端与前级保护电路的输出端相连、桥式整流器的两输出端分别与滤波电容的正极和负极相连;所述滤波电容的正极与尖峰电流抑制电路的输入端相连、滤波电容的负极接地。
[0012]本实用新型进一步设置为:所述尖峰电流抑制电路包括一个RCD电路和瞬态抑制二极管，所述RCD电路并联于开关变压器的初级绕组两端;所述RCD电路包括由第一电阻和第一电容相并联的RC并联支路，以及与RC并联支路相串联的保护二极管;所述瞬态抑制二极管与RC并联支路相并联;所述第一电阻的一端、第一电容的一端和瞬态抑制二极管的正极均与开关变压器的初级绕组一端相连，所述保护二极管的正极与开关变压器的初级绕组另一端相连。
[0013]本实用新型进一步设置为:所述开关变压器为三路输出变压器，位于输出侧的主输出绕组和次输出绕组分别为两路输出和一路输出。
[0014]本实用新型进一步设置为:所述高频整流输出电路包括分别与开关变压器输出侧的每路输出相连的若干路相同结构的整流单元，所述整流单元包括输出整流电路4型滤波电路和DCR电路。
[0015]其中，所述输出整流电路包括肖特基二极管、第二电阻和第二电容，所述第二电阻和第二电容串联后并联在肖特基二极管的两端;所述JT型滤波电路包括依次串联的第三电容、第一电感和第四电容，所述DCR电路包括依次并联的第一二极管、瓷片电容和第三电阻；所述第一电感的一端与肖特基二极管的负极相连，第一电感的另一端与第一二极管的负极相连;所述第三电容的负极、第四电容的负极和第一二极管的正极均接地。
[0016]本实用新型进一步设置为:所述主控电路包括UC3842芯片，所述开关器件为N-MOS管。
[0017]其中，所述UC3842芯片的供电端通过启动电阻与整流电路的输出端相连、并通过启动电容接地、以及通过依次串联的第四电阻和整流二极管与开关变压器的反馈绕组相连，所述启动电容的负极接地，所述整流二极管的负极与第四电阻相连；
[0018]其中，所述UC3842芯片的反馈电压输入端与电压反馈电路的输出端相连，UC3842芯片的反馈电流输入端通过电流检测电路与N-MOS管的源极相连;所述N-MOS管的漏极与尖峰电流抑制电路相连，N-MOS管的栅极通过第二二极管与UC3842芯片的推挽输出端相连;所述第二二极管的正极与N-MOS管的栅极相连，第二二极管的两侧并联有第五电阻，第二二极管的正极通过第六电阻与UC3842芯片的接地端相连。
[0019]本实用新型进一步设置为:所述电流检测电路包括依次相连的第七电阻和第八电阻，所述第七电阻的一端与主控电路相连，第七电阻的另一端和第八电阻的一端均与开关器件相连，所述第八电阻的另一端接地。
[0020]本实用新型进一步设置为:所述电压反馈电路包括光电耦合器，所述光电耦合器的一输入端通过依次串联的第九电阻和第五电容接地、另一输入端与基准电压电路的输出端相连，所述光电親合器的两输出端之间并联有第六电容。
[0021]本实用新型进一步设置为:所述基准电压电路包括TL431，所述TL431的阴极与电压反馈电路相连、并通过依次相连的第十电阻、第七电容和第十一电阻与输出的电压值相连，所述TL431的阳极接地、并通过可调电阻与第十一电阻的输入端相连，所述TL431的参考端与可调电阻的调节端相连。
[0022]与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是:
[0023]通过前级保护电路、整流电路、尖峰电流抑制电路、开关变压器和高频整流输出电路，以及主控电路、电流检测电路、电压反馈电路和基准电压电路的设置，其中开关变压器包括位于输入侧的初级绕组和反馈绕组、位于输出侧的主输出绕组和次输出绕组，提供多路DC-DC电压变换的开关变压器;并通过主控电路控制开关器件的开通时间和关断时间之间的比率来稳定输出多路的直流电压，以及对输出的电压值通过基准电压电路和电压反馈电路来实现闭环反馈控制，可以宽电压运行，具有输出多路电压的能力，从而可满足不同电压要求，确保输出电压稳定。
[0024]上述内容仅是本实用新型技术方案的概述，为了更清楚的了解本实用新型的技术手段，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型一种多路输出的小功率开关电源电路的电路图；
[0026]图2为本实用新型一种多路输出的小功率开关电源电路中前级保护电路和整流电路的电路图；
[0027]图3为本实用新型一种多路输出的小功率开关电源电路中尖峰电流抑制电路和开关变压器的电路图；
[0028]图4为本实用新型一种多路输出的小功率开关电源电路中开关变压器的电路图；
[0029]图5为本实用新型一种多路输出的小功率开关电源电路中开关变压器和高频整流输出电路的电路图；
[0030]图6为本实用新型一种多路输出的小功率开关电源电路中主控电路和电流检测电路的电路图；
[0031]图7为本实用新型一种多路输出的小功率开关电源电路中电压反馈电路和基准电压电路的电路图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。
[0033]如图1所示的一种多路输出的小功率开关电源电路，包括依次相连的前级保护电路1、整流电路2、尖峰电流抑制电路3、开关变压器Ul和高频整流输出电路4，以及主控电路
5、电流检测电路6、电压反馈电路7和基准电压电路8;所述主控电路5分别与整流电路2、尖峰电流抑制电路3、开关变压器U1、电流检测电路6和电压反馈电路7相连，所述基准电压电路8分别与电压反馈电路7和高频整流输出电路4相连。
[0034]如图1和图4所示，所述开关变压器Ul包括位于输入侧的初级绕组(0、1抽头)和反馈绕组(2、3抽头)，位于输出侧的主输出绕组(6、7、8抽头)和次输出绕组(4、5抽头);所述开关变压器Ul的初级绕组与尖峰电流抑制电路3的输出端相连，开关变压器Ul的反馈绕组反馈连接至主控电路5，开关变压器Ul的主输出绕组经高频整流输出电路4输出的电压值与基准电压电路8相连。
[0035]如图1所示，所述前级保护电路I的输入端与交流电相连，所述主控电路5通过开关器件Kl与尖峰电流抑制电路3相连，主控电路5用于通过控制开关器件Kl的开通时间和关断时间之间的比率来稳定输出多路的直流电压、并用于对输出的电压值通过基准电压电路8和电压反馈电路7来实现闭环反馈控制。
[0036]如图2所示，所述前级保护电路I包括分别与交流电的两输出端串连的保险丝fusel和热敏电阻R5，均与保险丝fusel和热敏电阻R5相串联的共轭电感LI，以及与共轭电感LI相并联的安规电容Cl;可防止前级出现短路过载等基本电路问题，并能抑制电磁干扰，防止电源中的电磁窜流入电网。
[0037]如图2所示，所述整流电路2为整流桥电路、包括桥式整流器和滤波电容C7，所述桥式整流器的两输入端与前级保护电路I的输出端相连、桥式整流器的两输出端分别与滤波电容C7的正极和负极相连;所述滤波电容C7的正极与尖峰电流抑制电路3的输入端相连、滤波电容C7的负极接地。
[0038]如图3所示，所述尖峰电流抑制电路3包括一个RCD电路和瞬态抑制二极管D2，所述R⑶电路并联于开关变压器Ul的初级绕组两端;所述R⑶电路包括由第一电阻R2和第一电容相C6并联的RC并联支路，以及与RC并联支路相串联的保护二极管D4;所述瞬态抑制二极管D2与RC并联支路相并联;所述第一电阻R2的一端、第一电容C6的一端和瞬态抑制二极管D2的正极均与开关变压器Ul的初级绕组一端相连，所述保护二极管D4的正极与开关变压器Ul的初级绕组另一端相连。由于开关电源在工作过程中开关器件会频繁的开通关断，电路中电容和电感的存在会产生浪涌电压和噪声，浪涌电压和噪声的存在不仅影响了电源输出的质量和稳定性，而且对电路元件存在很大的伤害，所以在开关变压器的初级绕组侧添加一个尖峰电流抑制电路3，可确保输出电压的稳定性。
[0039]如图3和图4所示，所述开关变压器Ul为三路输出变压器，位于输出侧的主输出绕组(6、7、8抽头)和次输出绕组(4、5抽头)分别为两路输出和一路输出；而且次输出绕组与主输出绕组相互独立。其中，开关变压器Ul的6号和7号抽头为一路输出，开关变压器Ul的7号和8号抽头为一路输出；7号抽头是正负电源的基准电压、并非零电平，其通过相关电子元件与TL431的负端相连。
[0040]本实施例中，开关变压器Ul的6、7、8抽头可输出正负12V的直流电，4、5抽头可输出正5V的直流电；5V直流电独立输出，不与其他输出共地。其中开关变压器Ul的绕制过程为:先绕初级绕组，绕法是先从I脚(即抽头)开始用直径0.3mm漆包线绕36圈，然后再O脚上结束;再绕制主输出绕组，绕法用2根直径0.8mm从8脚开始绕6圈后，在7脚上结束;再绕6圈同样加上两层高温胶带进行绝缘处理，在6脚上结束;然后绕制次级绕组，绕法用直径0.8mm的漆包线从5脚开始绕4圈回到4脚结束完成次输出绕组绕制。最后绕制反馈绕组，绕法用直径
0.8_的漆包线从2脚绕7圈回到3脚结束。
[0041]如图5所示，所述高频整流输出电路4包括分别与开关变压器Ul输出侧的每路输出相连的若干路相同结构的整流单元，所述整流单元包括输出整流电路41、π型滤波电路42和DCR电路43。
[0042]其中，整流单元以5V单路输出为例。所述输出整流电路41包括肖特基二极管SR3、第二电阻RlO和第二电容C16，所述第二电阻RlO和第二电容C16串联后并联在肖特基二极管SR3的两端;所述型滤波电路42包括依次串联的第三电容C13、第一电感L3和第四电容C14，所述DCR电路43包括依次并联的第一二极管D5、瓷片电容C15和第三电阻R9;所述第一电感L3的一端与肖特基二极管SR3的负极相连，第一电感L3的另一端与第一二极管D5的负极相连;所述第三电容Cl 3的负极、第四电容Cl 4的负极和第一二极管D5的正极均接地。[0043 ] 如图6所示，所述主控电路5包括UC3842芯片U2，所述开关器件KI为N-MOS管。
[0044]其中，所述UC3842芯片U2的供电端(引脚7)通过启动电阻Rl与整流电路2的输出端相连、并通过启动电容C12接地、以及通过依次串联的第四电阻R14和整流二极管D7与开关变压器Ul的反馈绕组T3相连，所述启动电容Cl 2的负极接地，所述整流二极管D7的负极与第四电阻R14相连;所述UC3842芯片U2的反馈电压输入端(引脚I)与电压反馈电路7的输出端相连，UC3842芯片U2的反馈电流输入端(引脚3)通过电流检测电路6与N-MOS管的源极D端相连;所述N-MOS管的漏极S端与尖峰电流抑制电路3相连，N-MOS管的栅极通过第二二极管D6与UC3842芯片U2的推挽输出端(引脚6)相连;所述第二二极管D6的正极与N-MOS管的栅极相连，第二二极管D6的两侧并联有第五电阻Rll，第二二极管D6的正极通过第六电阻R15与UC3842芯片U2的接地端(引脚5)相连。
[0045]如图6所示，所述电流检测电路6包括依次相连的第七电阻R13和第八电阻R18，所述第七电阻R13的一端与主控电路5相连，第七电阻R13的另一端和第八电阻R18的一端均与开关器件相连，所述第八电阻Rl 8的另一端接地。
[0046]如图7所示，所述电压反馈电路7包括光电耦合器PCl，所述光电耦合器PCl的一输入端通过依次串联的第九电阻R17和第五电容C18接地、另一输入端与基准电压电路8的输出端相连，所述光电耦合器PCl的两输出端之间并联有第六电容C21。
[0047]如图7所示，所述基准电压电路8包括TL431，所述TL431的阴极与电压反馈电路7相连、并通过依次相连的第十电阻R16、第七电容C20和第^^一电阻R12与输出的电压值相连，所述TL431的阳极接地、并通过可调电阻RW与第十一电阻R12的输入端相连，所述TL431的参考端与可调电阻RW的调节端相连。
[0048]本实用新型提供基于UC3842芯片的开关电源电路，是一种多输出的开关电源电路，对输出电压直接取样，将输出电压处理后将电压信号传送给主控电路5，具有输出正12V直流和负12V直流、以及输出独立的5V直流的能力。其中采用的UC3842芯片是高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片。
[0049]输入输出过程为:输入86V?265V范围内的交流电压，交流电经过前级保护电路，再经过整流桥整流为直流电，电压较高的直流电通过开关变压器进行DC-DC电压变换，开关变压器主绕组侧连接一个由PWM波控制的开关器件，次级输出的经过高频整流电路整流滤波输出，输出的电压值经过基于TL431的基准电压电路，通过光电耦合器构成的电压反馈电路将次级的电压信号反馈到主级的主控电路;主控电路通过反馈的电压信号和电流信号改变控制开关器件的P丽波的占空比。整个过程中由UC3842芯片为核心的主控电路实现对电压值的调整达到恒定输出。
[0050]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种多路输出的小功率开关电源电路，其特征在于:包括依次相连的前级保护电路、整流电路、尖峰电流抑制电路、开关变压器和高频整流输出电路，以及主控电路、电流检测电路、电压反馈电路和基准电压电路;所述主控电路分别与整流电路、尖峰电流抑制电路、开关变压器、电流检测电路和电压反馈电路相连，所述基准电压电路分别与电压反馈电路和高频整流输出电路相连； 所述开关变压器包括位于输入侧的初级绕组和反馈绕组，位于输出侧的主输出绕组和次输出绕组;所述开关变压器的初级绕组与尖峰电流抑制电路的输出端相连，开关变压器的反馈绕组反馈连接至主控电路，开关变压器的主输出绕组经高频整流输出电路输出的电压值与基准电压电路相连； 所述前级保护电路的输入端与交流电相连，所述主控电路通过开关器件与尖峰电流抑制电路相连，主控电路用于通过控制开关器件的开通时间和关断时间之间的比率来稳定输出多路的直流电压、并用于对输出的电压值通过基准电压电路和电压反馈电路来实现闭环反馈控制。2.根据权利要求1所述的一种多路输出的小功率开关电源电路，其特征在于:所述前级保护电路包括分别与交流电的两输出端串连的保险丝和热敏电阻，均与保险丝和热敏电阻相串联的共轭电感，以及与共轭电感相并联的安规电容。3.根据权利要求1所述的一种多路输出的小功率开关电源电路，其特征在于:所述整流电路为整流桥电路、包括桥式整流器和滤波电容，所述桥式整流器的两输入端与前级保护电路的输出端相连、桥式整流器的两输出端分别与滤波电容的正极和负极相连;所述滤波电容的正极与尖峰电流抑制电路的输入端相连、滤波电容的负极接地。4.根据权利要求1所述的一种多路输出的小功率开关电源电路，其特征在于:所述尖峰电流抑制电路包括一个RCD电路和瞬态抑制二极管，所述RCD电路并联于开关变压器的初级绕组两端;所述RCD电路包括由第一电阻和第一电容相并联的RC并联支路，以及与RC并联支路相串联的保护二极管;所述瞬态抑制二极管与RC并联支路相并联;所述第一电阻的一端、第一电容的一端和瞬态抑制二极管的正极均与开关变压器的初级绕组一端相连，所述保护二极管的正极与开关变压器的初级绕组另一端相连。5.根据权利要求1所述的一种多路输出的小功率开关电源电路，其特征在于:所述开关变压器为三路输出变压器，位于输出侧的主输出绕组和次输出绕组分别为两路输出和一路输出。6.根据权利要求1所述的一种多路输出的小功率开关电源电路，其特征在于:所述高频整流输出电路包括分别与开关变压器输出侧的每路输出相连的若干路相同结构的整流单元，所述整流单元包括输出整流电路、型滤波电路和DCR电路； 所述输出整流电路包括肖特基二极管、第二电阻和第二电容，所述第二电阻和第二电容串联后并联在肖特基二极管的两端;所述η型滤波电路包括依次串联的第三电容、第一电感和第四电容，所述DCR电路包括依次并联的第一二极管、瓷片电容和第三电阻； 所述第一电感的一端与肖特基二极管的负极相连，第一电感的另一端与第一二极管的负极相连;所述第三电容的负极、第四电容的负极和第一二极管的正极均接地。7.根据权利要求1所述的一种多路输出的小功率开关电源电路，其特征在于:所述主控电路包括UC3842芯片，所述开关器件为N-MOS管； 所述UC3842芯片的供电端通过启动电阻与整流电路的输出端相连、并通过启动电容接地、以及通过依次串联的第四电阻和整流二极管与开关变压器的反馈绕组相连，所述启动电容的负极接地，所述整流二极管的负极与第四电阻相连； 所述UC3842芯片的反馈电压输入端与电压反馈电路的输出端相连，UC3842芯片的反馈电流输入端通过电流检测电路与N-MOS管的源极相连;所述N-MOS管的漏极与尖峰电流抑制电路相连，N-MOS管的栅极通过第二二极管与UC3842芯片的推挽输出端相连;所述第二二极管的正极与N-MOS管的栅极相连，第二二极管的两侧并联有第五电阻，第二二极管的正极通过第六电阻与UC3842芯片的接地端相连。8.根据权利要求1所述的一种多路输出的小功率开关电源电路，其特征在于:所述电流检测电路包括依次相连的第七电阻和第八电阻，所述第七电阻的一端与主控电路相连，第七电阻的另一端和第八电阻的一端均与开关器件相连，所述第八电阻的另一端接地。9.根据权利要求1所述的一种多路输出的小功率开关电源电路，其特征在于:所述电压反馈电路包括光电耦合器，所述光电耦合器的一输入端通过依次串联的第九电阻和第五电容接地、另一输入端与基准电压电路的输出端相连，所述光电耦合器的两输出端之间并联有第六电容。10.根据权利要求1所述的一种多路输出的小功率开关电源电路，其特征在于:所述基准电压电路包括TL431，所述TL431的阴极与电压反馈电路相连、并通过依次相连的第十电阻、第七电容和第十一电阻与输出的电压值相连，所述TL431的阳极接地、并通过可调电阻与第十一电阻的输入端相连，所述TL431的参考端与可调电阻的调节端相连。
【文档编号】H02M7/217GK205490211SQ201620271655
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】孙黎霞, 鲁胜
【申请人】河海大学