专利名称：一种等比降压开关电源的制作方法
技术领域：
本发明公开一种开关电源，特别是一种等比例降压开关电源。
背景技术：
晶体管(或称为开关管)是现有技术中的开关电源的常用的开关器件，由于目前晶体管本身性能限制，使得开关电源的输入电压一般在SOOVdc以下。为了解决高压控制电路供电问题，一般需要先将输入高压电源降压，然后再经过开关电源给控制电路供电。目前的开关电源的降压电路一般使用等比例降压技术，这样控制电路可以通过采集等比降压后相对较低的电压来计算出高压输入电压值。现有技术中的高压等比降压电源一般使用串联降压电路，这类降压电路的效率低、发热量大，因此需要很大的散热器，而且串联降压电路的输出功率一般都只能在50w以下，如果负载需要的功率超过50w，就需要多个串联降压板，使开关电源的成本和体积都增加。另外由于等比降压电源负载多为开关电源，请参看附图1，开关电源输入侧通常连接有很大的滤波电容Cl，所以上电启动时，滤波电容Cl上电压为零，此时输入电压(VIN电压)全部加到开关管Ql上，电流迅速变大，使开关管Ql进入线性区，短时间产生大量的热， 开关管Ql会受到很大的电流冲击，易瞬间过流损坏。传统的降压式开关电源输入输出的降低的电压全部消耗在开关管Ql上，所以开关管Ql会比较热，使得一般开关管Ql需要较大散热器，成本增加。由于Buck电路(即降压式变换电路)的输入电压为高压1200Vdc，开关管Ql关断时，由于驱动变压器寄生电容和寄生电感影响，会在开关管Ql的GS两端间产生正极性电压，导致开关管Ql关断过程中进入饱和区，关断电压波形出现平台，造成损耗过大。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的高压等比降压电源效率低、热量大、功率小、抗冲击差等缺点，本发明提供一种新的等比降压开关电源，其通过主控制芯片，控制开关管的通断，使用这种软开关技术提高电源整体效率，减小发热，增加输出功率，增强驱动容性负载能力。本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种等比降压开关电源，开关电源包括输入滤波模块、功率变换主模块、输出滤波模块、辅助供电模块和主控制模块，输入滤波模块连接在功率变换主模块的输入端，输出滤波模块连接在功率变换主模块的输出端，功率变换主模块包括串联的开关管和续流电感，主控制模块检测续流电感的输出电流，并根据续流电感的输出电流控制开关管的工作，辅助供电模块给主控制模块供电。本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括所述的开关电源中包括输入输出电压比较模块，输入输出电压比较模块检测功率变换主模块输入电压和输出电压，并将变换主模块输入电压和输出电压进行比较，将比较结果输入给主控制模块。
所述的输入输出电压比较模块采用差分放大器，功率变换主模块输入电压经过电阻分压网络分压后输入差分放大器的反向输入端，功率变换主模块的输出电压经过电阻分压网络分压后输入差分放大器的同向输入端。所述的开关电源中包括软开关信号检测模块，软开关信号检测模块检测续流电感的输出电流，并输出信号给主控制模块。所述的软开关信号检测模块采用电阻R54，续流电感的输出电流经输出地回流至电阻肪4处，经电阻肪4反馈给主控制模块。所述的开关电源中包括隔离驱动模块，主控制模块通过隔离驱动模块驱动开关管。所述的隔离驱动模块三极管rei、三极管TO2和变压器TR1，三极管TOl和三极管 re2串联连接，串联连接的三极管rei和三极管re2—端与辅助供电模块连接，另一端接地， 主控制模块分别与三极管rei和三极管re2的基极连接，三极管rei和三极管TO2的公共端与变压器TRl连接，经过变压器TRl驱动开关管。所述的变压器TRl包括初级线圈、次级线圈，初级线圈和次级线圈之间设有两层屏蔽层，第一屏蔽层对应于初级线圈设置，与初级线圈之间形成一个寄生电容，第一屏蔽层与初级线圈之间设有第一绝缘层；第二屏蔽层对应于次级线圈设置，与次级线圈之间形成一个寄生电容，第二屏蔽层与次级线圈之间设有第二绝缘层；第一屏蔽层和第二屏蔽层之间设有第三绝缘层，第一屏蔽层和第二屏蔽层之间也形成一个寄生电容。所述的辅助供电模块连接在续流电感的次级线圈上，从续流电感处获取电源。所述的主控制模块采用型号为L6562的FPC芯片。本发明的有益效果是本发明中使用软开关电路，较原来串联降压相比效率明显提高，节能明显，而且不需要串联降压电路的大散热器，从而节约了成本资源，降低了产品的成本。本发明的输出功率可以做到200w以上，一个本发明的电源可以取代4只传统的串联降压电源，客户使用成本明显降低。本发明使用软开关Buck电路，其输出主回路有续流电感，解决了串联降压电源驱动容性负载冲击大的问题，明显增强了驱动容性负载能力，而且本发明中采用PFC芯片控制Buck电路，主拓扑Buck电路中的开关管可以实现零电压开通零电压关断，且电路结构简单。下面将结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。
图1为现有技术中串联降压电路基本原理图。图2为本发明电路方框图。图3为本发明的电路原理图。
具体实施例方式本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。请参看附图2，本发明中主要包括输入滤波模块、功率变换主模块、输出滤波模块、 隔离驱动模块、软开关信号检测模块、辅助供电模块、主控制模块和输入输出电压比较模块，本实施例中，输入滤波模块、功率变换主模块和输出滤波模块组成主功率回路，请结合参看附图3，本实施例中主功率回路为附图3中的方框A部分，其中，输入滤波模块为一个输入接口 CN1，输入接口 CNl的正负极输出线上跨接有滤波电容C2，输入滤波模块的正极输出线连接在功率变换主模块上，本实施例中，功率变换主模块包括开关管Ql和电感TR2，输入滤波模块的正极输出线连接在开关管Ql上，经过开关管Ql与电感TR2连接，电感TR2输出端连接在输出滤波模块上，本实施例中，开关管Ql的控制端与隔离驱动模块连接。开关管Ql与电感TR2之间还连接有电容C3，电容C3 —端连接在开关管Ql与电感TR2之间，电容C3另一端接地，二极管Dl和二极管DlO串联连接，二极管Dl负极接地，二极管Dl的正极与二极管DlO的负极连接，二极管DlO的正极连接在开关管Ql与电感TR2之间。本实施例中，输出滤波模块为一个输出接口 CN2，输出接口 CN2的正负极输入线间跨接有滤波电容 C28，输出接口 CN2的正负极输入线间还跨接有依次串联连接的电阻R19、电阻R1、电阻R33、 电阻R7、电阻R20和电阻R6，电阻R19、电阻R1、电阻R33、电阻R7、电阻R20和电阻R6为开关电源的假负载。本实施例中的隔离驱动模块使用推挽输出和增强关断电路，其核心是驱动变压器 TRl的设计。请参看附图3的E部分，开关管Ql的控制端通过依次串联连接的二极管D6、 电容C7和电阻R23连接在变压器TRl的初级线圈上，变压器TRl的初级线圈另一端连接在开关管Ql与电感TR2之间，变压器TRl的次级线圈一端通过串联的电阻RlO和电容C5与三极管TO2和三极管rei的发射极连接，变压器TRl的次级线圈另一端接地。三极管TO2 的集电极接lev电源，三极管re2的发射极和集电极之间连接有二极管，三极管rei的集电极接地，三极管rei的发射极和集电极之间连接有二极管，二极管采用保护二极管D5。变压器TRl包括初级线圈和次级线圈，本实施例中，初级线圈和次级线圈之间设有两层屏蔽层， 第一屏蔽层对应于初级线圈设置，与初级线圈之间形成一个寄生电容，第一屏蔽层与初级线圈之间设有第一绝缘层；第二屏蔽层对应于次级线圈设置，与次级线圈之间形成一个寄生电容，第二屏蔽层与次级线圈之间设有第二绝缘层；第一屏蔽层和第二屏蔽层之间设有第三绝缘层，第一屏蔽层和第二屏蔽层之间也形成一个寄生电容。开关管Ql的G端和S端连接有三极管TO3，三极管TO3的基极连接在开关管Ql与电感TR2之间。本实施例中，输入输出电压比较模块实质为一个差分放大器，请参看附图3中的D 部分，本实施例中，输入电源经过依次串联连接的电阻R43、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R16和电阻R45与电阻R28的分压后输入比较器的反向输入端，输出电源经过依次串联连接的电阻R17、电阻R18、电阻R31、电阻R46和电阻Rll与电阻R29的分压后输入比较器的同向输入端，比较器的输出端连接在主控制芯片U2的INV端上。比较器的输出端与反向输入端之间连接有电容C16，与电容C16并联连接有电阻R27和电容C18，电阻R27 和电容C18串联连接，与电容C18并联连接有电容C4。本实施例中使用电容隔直反馈，保证直流增益满足等比要求。本实施例中，主控制模块主要为主控制芯片U2，本实施例中，主控制芯片U2采用型号为L6562的FPC芯片，本实施例中，L6562芯片的各个引脚功能如下表
权利要求
1.一种等比降压开关电源，其特征是所述的开关电源包括输入滤波模块、功率变换主模块、输出滤波模块、辅助供电模块和主控制模块，输入滤波模块连接在功率变换主模块的输入端，输出滤波模块连接在功率变换主模块的输出端，功率变换主模块包括串联的开关管和续流电感，主控制模块检测续流电感的输出电流，并根据续流电感的输出电流控制开关管的工作，辅助供电模块给主控制模块供电。
2.根据权利要求1所述的等比降压开关电源，其特征是所述的开关电源中包括输入输出电压比较模块，输入输出电压比较模块检测功率变换主模块输入电压和输出电压，并将变换主模块输入电压和输出电压进行比较，将比较结果输入给主控制模块。
3.根据权利要求2所述的等比降压开关电源，其特征是所述的输入输出电压比较模块采用差分放大器，功率变换主模块输入电压经过电阻分压网络分压后输入差分放大器的反向输入端，功率变换主模块的输出电压经过电阻分压网络分压后输入差分放大器的同向输入端。
4.根据权利要求1所述的等比降压开关电源，其特征是所述的开关电源中包括软开关信号检测模块，软开关信号检测模块检测续流电感的输出电流，并输出信号给主控制模块。
5.根据权利要求4所述的等比降压开关电源，其特征是所述的软开关信号检测模块采用电阻R54，续流电感的输出电流经输出地回流至电阻肪4处，经电阻肪4反馈给主控制模块。
6.根据权利要求1所述的等比降压开关电源，其特征是所述的开关电源中包括隔离驱动模块，主控制模块通过隔离驱动模块驱动开关管。
7.根据权利要求6所述的等比降压开关电源，其特征是所述的隔离驱动模块包括三极管rei、三极管TO2和变压器TR1，三极管rei和三极管re2串联连接，串联连接的三极管 FGl和三极管TO2 —端与辅助供电模块连接，另一端接地，主控制模块分别与三极管rei和三极管TO2的基极连接，三极管rei和三极管TO2的公共端与变压器TRl连接，经过变压器 TRl驱动开关管。
8.根据权利要求7所述的等比降压开关电源，其特征是所述的变压器TRl包括初级线圈、次级线圈，初级线圈和次级线圈之间设有两层屏蔽层，第一屏蔽层对应于初级线圈设置，与初级线圈之间形成一个寄生电容，第一屏蔽层与初级线圈之间设有第一绝缘层；第二屏蔽层对应于次级线圈设置，与次级线圈之间形成一个寄生电容，第二屏蔽层与次级线圈之间设有第二绝缘层；第一屏蔽层和第二屏蔽层之间设有第三绝缘层，第一屏蔽层和第二屏蔽层之间也形成一个寄生电容。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的等比降压开关电源，其特征是所述的辅助供电模块连接在续流电感的次级线圈上，从续流电感处获取电源。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述的等比降压开关电源，其特征是所述的主控制模块采用型号为L6562的FPC芯片。
全文摘要
本发明公开一种等比例降压开关电源，开关电源包括输入滤波模块、功率变换主模块、输出滤波模块、辅助供电模块和主控制模块，输入滤波模块连接在功率变换主模块的输入端，输出滤波模块连接在功率变换主模块的输出端，功率变换主模块包括串联的开关管和续流电感，主控制模块检测续流电感的输出电流，并根据续流电感的输出电流控制开关管的工作，辅助供电模块给主控制模块供电。本发明中使用软开关电路，效率明显提高，且不需要串联降压电路的大散热器，降低了产品的成本。本发明在输出主回路有续流电感，解决了串联降压电源驱动容性负载冲击大的问题，明显增强了驱动容性负载能力，且电路结构简单。
文档编号H02M1/36GK102480229SQ201010557808
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者唐传明 申请人:深圳市英威腾电气股份有限公司