专利名称：自举推挽桥电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源适配器，尤指一种采用自举推挽桥实现交流、直流之间频率调制转换的自举推挽桥电源。
现在通常使用的电源适配器大体上分为两类线性电源和开关电源。线性电源是指所输出电压的变比与线圈变比基本呈线性，其工作原理如
图1所示，当一50Hz或60Hz或400Hz的工频交流电压输入后，先由铁芯变压器将电压降低，再通过整流器将交流电压转换为直流电压，然后经过简单的稳压和滤波，即输出一直流电压。此种电源虽然输出呈线性连续，但其不仅体积、重量大，且只适用于工频交流，重要的是其适应负载变化的能力很低，很容易受到过负载的冲击而出现故障，如想避免只能外加上保险丝实现保护，不仅增加了成本，更降低了设备运行的可靠性。
开关电源是指该电源利用脉宽调制的原理，可以在超负载或过流时将工作频率的脉宽迅速调制至零，待负载或电流正常后再重新恢复工作，就好像有一个开关控制电源系统不受超负载或过流的影响，以实现自我保护。其工作原理如图2所示，一交流或直流电压输入后，先经过低频整流将交流电压转换为直流电压，然后通过功率开关将低频直流变为高频交流送至高频变压器，由高频磁芯变压器感应出所需输出的电压，再通过高频整流将高频交流电压转换为直流电压，最后经过滤波输出直流电压。该电源工作在甚高频可避免输入、输出之间的相互干扰，杂波少，隔离度好；由于负载变大时，脉宽也加大，该电源可通过电流、电压反馈至脉宽调制器中来检测是否超负载或负载短路，故该电源对负载的适应能力也很强，可增加专用电路实现电源保护。该类电源对电压的调制是采用脉宽调制，其所调制出的输出电压精度好，但由于电路基于谐波而工作，电路实现复杂，且电源的效率在满负荷时不易做高，电源成本甚高。
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种自举推挽桥电源，其转换模式采用频率调制，使得该电源不仅误差小，线性度、精度、可靠性、变换频率及稳定度更高，且跟踪负载的性能更强，不用任何专用电路即可实现完整的超载或短路的自我保护。进而，可以使其替代全部线性电源适配器，并弥补部分低端、小功率的开关电源适配器产品。
本实用新型的另一目的在于提供一种自举推挽桥电源，使其体积更小，重量更轻，电路构造更简单，从而更便于携带、使用，且产品成本更低，性能价格比更好。
本实用新型的再一目的在于提供一种自举推挽桥电源，使电源插头可随意插拔、更换，以适应不同国家、地区和场所的电源插座类型，进而给用户提供更多接入上的方便。
为达到上述目的，本实用新型提供了一种自举推挽桥电源，包括电源本体，该电源本体的一表面设有插头，该电源本体中至少包括高频磁芯变压器、高频整流及稳压单元、滤波器和电压反馈单元，它还进一步包括一自举推挽桥，该自举推挽桥主要由一对开关管及一对电容构成，该对开关管与该对电容并联。
该电源还包括一低频整流部分，该整流部分可为一由四个二极管构成的整流桥，或为由两个或数个二极管构成的整流半桥。
所述的插头可为插头组件，与电源本体表面所设的插槽相插接，该插槽可为T型插槽。所述的插头可为一个单插脚插头组件，或一个双插脚插头组件，或一个三插脚插头组件，或其组合；该插件与插槽的边缘成T型卡接，该插脚可为方形或圆形，或其组合。
本实用新型所提供的自举推挽桥电源，是采用自举频率调制，省去了传统开关电源复杂的脉宽调制电路，当负载变大时工作转换频率也随之增大，能量转换的转递也增加，以尽可能地维持其输出电压的稳定，因此输出电压的线性度好，精度高，误差小，进而可靠性和稳定度就更高。如果超负载或甚至负载短路时，开关桥的自举条件变弱，至使开关K1、K2的工作频率随之迅速调制下降至零，系统处于停止状态，直至负载恢复正常，以起到自我保护的作用，不需要任何电流反馈、保险丝等额外的保险电路措施。
由于该电源的电路结构设计简单，使得该电源的体积更小，重量更轻，从而达到了使用简单、可靠，携带方便的效果。对照表1中三种电源的性能比较，可以具体看出本实用新型自举推挽桥电源的突出特点及优越之处。
表1三种电源的性能比照表由于该电源具有上述的优点和特点，并从技术上弥补了其他两类电源适配器的不足，其完全可以替代现有的全部线性电源适配器，以及部分低端、小功率的开关电源适配器，另外，本实用新型的电源插头是设计为可插拔组合的，它配有多种不同的插头组件，可根据用户需要、插座类型的不同更换不同的插头组合，其可最大程度的适配于各类电源插座，因此，极大的方便了移动设备和移动用户的使用。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。
图1是现有线性电源的工作原理框图；图2是现有开关电源的工作原理框图；图3是本实用新型自举推挽桥电源的工作原理框图；图4是本实用新型自举推挽桥模型的示意图；图5是本实用新型自举推挽桥电源的电路原理图；图6是本实用新型一实施例图；图7是本实用新型自举推挽桥电源的插头结构示意图。
所谓的自举推挽桥是指由电容、电感及开关元件组成的开关桥，利用电容、电感的自振频率的特性，即在一定的电压下能靠电感、电容的自激启动整个电路工作的特性，以实现电路自举及保护。当负载增大时，加载在电感、电容上的电压不足以使其自激启动，则系统会处于停止状态，待负载恢复正常后即恢复正常工作。
如图3所示，本实用新型主要由自举推挽桥31、高频磁芯变压器32、高频整流及稳压单元33、滤波器34以及电压反馈单元35构成。其中，自举推挽桥31用于将输入电压变为高频交流电压，并施加于高频变压器的原边组上；而后，高频磁芯变压器32通过输入电压根据变比感应出所需输出的电压；高频整流及稳压单元33是将交流电压转换为直流电压，经过稳压后送至滤波器34，最后用滤波器34滤去杂波以输出一高效的直流电压。整个电路可通过电压反馈单元35的电压反馈随时检测负载的变化，以决定功率开关工作频率的变化，从而实现自我保护。该电路结构简单，可使整个电源的体积更小、重量更轻，更易于制造、调试。
根据图4所示的自举桥模型可以看出，该电源的基本工作原理是这样的电源的输入可为直流电源，或任意频率的交流电源；通过一个由BR1～BR4构成的整流桥(或半桥等类似功能的电路)将该输入转换成为直流电源；再由一对开关管K1、K2和一对电容C1、C2组成的自举推挽桥(SIPPB)，将此直流变为高频交流，并施加到高频变压器T的原边绕组上，同时在副边绕组上感应出所需输出的电压值；该电压经由S1、S2、L、C、SD、T所组成的开关整流稳压桥的交、直流转换、稳压及滤波后，输出一高效的直流电压。上述的开关管可以是PNP或NPN型晶体管、场效应晶体管(MOS管)、可控硅或绝缘栅双极晶体管(IGBT)等等。
当负载开路或很小时，该SIPPB模型保证了转换频率最小，通常为20千赫兹，功耗也最小，因为桥路的主要负载为C1、C2及T，它们所消耗的能量很少。当负载变大时工作转换频率也随之增大，以尽可能地维持其输出电压的稳定。如果超负载或甚至负载短路时，开关桥的自举特性使其开关K1、K2的工作频率随之迅速下降至零，系统处于停止状态，以起到自我保护的作用，直至负载恢复正常。该电路不需要任何电流反馈、保险丝等额外的保险电路措施，设计简单。
请参见图5所示，该电路具体是这样实现的一直流或任意频率的交流电源输入后，通过一个由D1、D2、D5、D7构成的整流桥将该输入转换成为直流电源；再由一对开关管Q1、Q4和一对电容C2、C5组成的自举推挽桥，将此直流变为高频交流，并施加到高频变压器T1的原边绕组上，同时在副边绕组上感应出所需输出的电压值；该电压经由Q2、Q5、L1、EC1、D4、T1所组成的开关整流稳压桥的交、直流转换、稳压及滤波后，输出一高效的直流电压。
如图7所示，本实用新型的电源插头设计为可任意插拔、组合的插件，该种结构设计可最大程度的适配于各类电源插座，比如一些用户在出差、出国时，随身带有手机、手提电脑或随身听等等物品，这些物品都存在充电问题，而各个地方、各个国家电源插座的设计又不尽相同，如果只用一种固定形式的插头是不能满足需求的，因此，本实用新型的插头为插头组件，与电源本体表面所设的插槽相插接，该插槽可为T型插槽，而插头可为一个单插脚插头组件；或一个双插脚插头组件；或一个三插脚插头组件；或其组合，该插件与插槽的边缘成T型卡接，该插脚可为方形或圆形。本实用新型所设计的电源插头可以方便的更换、插拔，以组合出所需的插头类型，极大方便了移动设备和移动用户的携带与使用。
图6给出了本实用新型的一具体应用实例，一220V/0.1A的交流输入本实用新型的自举推挽桥电源61，经过该自举推挽桥电源61的交直流转换、稳压、滤波后输出直流12V/1.5A供给PC音响系统62，进一步驱动数个多媒体音箱63。
该自举推挽桥电源还可应用于很多方面，比如电话机、对讲机；PC扬声器；手机、电池充电器；手提电脑、掌上电脑；外置式MODEM、顶置盒；游戏机、电子琴；汽车、飞机上充电器；收音机、收录机、MP3播放机；计算器、小型电子仪器；家用、生活小电器等等常用的生活用品都可以通过本实用新型提供给用户所需的电源。本实用新型的输出电压和输出通道是多样的，可提供18V/50W,12V/15W或者4.5V/3W三种不同的输出电压及不同输出功率的通道。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种自举推挽桥电源，包括电源本体，该电源本体的一表面设有插头，该电源本体中至少包括高频磁芯变压器、高频整流及稳压单元、滤波器和电压反馈单元，其特征在于还进一步包括一自举推挽桥，该自举推挽桥至少包括一对开关管及一对电容，该对开关管与该对电容并联。
2.根据权利要求1所述的自举推挽桥电源，其特征在于所述的开关管为PNP或NPN型晶体管。
3.根据权利要求1所述的自举推挽桥电源，其特征在于所述的开关管为场效应晶体管。
4.根据权利要求1所述的自举推挽桥电源，其特征在于所述的开关管可为可控硅。
5.根据权利要求1所述的自举推挽桥电源，其特征在于所述的开关管可为绝缘栅双极晶体管。
6.根据权利要求1所述的自举推挽桥电源，其特征在于该电源本体还包括一低频整流部分，该整流部分为一由四个二极管构成的整流桥。
7.根据权利要求6所述的自举推挽桥电源，其特征在于所述的低频整流部分为由两个或数个二极管构成的整流半桥。
8.根据权利要求1所述的自举推挽桥电源，其特征在于所述的插头为插头组件，与电源本体表面所设的插槽相插接。
9.根据权利要求8所述的自举推挽桥电源，其特征在于所述的插槽为T型插槽。
10.根据权利要求1或8所述的自举推挽桥电源，其特征在于所述的插头为一个单插脚插头组件，或一个双插脚插头组件，或一个三插脚插头组件，或其组合；该插件与插槽的边缘成T型卡接。
11.根据权利要求10所述的自举推挽桥电源，其特征在于所述的插脚为方形或圆形，或其组合。
专利摘要一种自举推挽桥(SIPPB)电源,包括电源本体,该电源本体的一表面设有插头,该电源本体中至少包括高频磁芯变压器、高频整流及稳压单元、滤波器和电压反馈单元,它还进一步包括一自举推挽桥,该自举推挽桥至少包括一对开关管及一对电容,该对开关管与该对电容并联。使用该电源可使误差更小,线性度、精度、可靠性、变换频率及稳定度更高,且跟踪负载的性能更强,不用任何专用电路即可实现对超载或短路的自我保护。
文档编号H02M3/24GK2444340SQ0025382
公开日2001年8月22日 申请日期2000年9月29日 优先权日2000年9月29日
发明者陈军 申请人:陈军