反激式开关电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种反激式开关电源，包括反激式变压器以及设置在反激式变压器原边侧的控制电路、第一开关元件及第二开关元件。第一开关元件的第一端电连接至反激式变压器的原边线圈的输出端，第二端电连接一采样电阻的第一端，以及控制端电连接至控制电路。采样电阻的第二端电连接至预设电位，且采样电阻的第一端还电连接至控制电路。第二开关元件的第一端电连接至一直流电压输入端，第二端电连接至反激式变压器的原边线圈的输入端，以及控制端电连接至控制电路。本实用新型通过在反激式变压器原边侧设置多个功率开关元件，以至于可以承受较大的电压而不易损坏，进而使得整个开关电源的可靠性得以提升。
【专利说明】
反激式开关电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电源领域，特别是涉及一种反激式开关电源。
【背景技术】
[0002]开关电源由于可以产生稳定的直流输出电压且具有较高的转换效率，受到广泛应用。开关电源主要是由控制器及功率晶体管，通过控制器控制功率晶体管的导通和关断来产生稳定的直流输出电压。
[0003]传统的反激式开关电源包括反激式(Flyback)变压器和设置在反激式变压器原边侧的控制器和单个功率晶体管。对于某些应用，例如反激式变压器原边侧的直流输入电压约为310V，当功率晶体管处于导通状态时，反激式变压器储存能量，当功率晶体管处于关断状态时，反激式变压器储存的能量通过副边线圈释放给外接负载并且反激式变压器的原边线圈产生约310V大小的反向电动势，从而使得加载在功率晶体管上的电压将达到约620V。然而，现有的功率晶体管的额定电压一般是小于或等于600V，因此使得反激式变压器原边侧的功率晶体管过载，导致功率晶体管容易损坏，进而导致整个反激式开关电源的可靠性较低。
实用新型内容
[0004]为克服现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的实施例提供一种反激式开关电源，其包括:反激式变压器、控制电路、第一开关元件以及第二开关元件。其中，控制电路、第一开关元件和第二开关元件设置在反激式变压器原边侧。第一开关元件的第一端电连接至反激式变压器的原边线圈的输出端，第一开关元件的第二端电连接至一采样电阻的第一端，以及第一开关元件的控制端电连接至控制电路；采样电阻的第二端电连接至预设电位，且采样电阻的第一端还电连接至控制电路。第二开关元件的第一端电连接至直流电压输入端，第二开关元件的第二端电连接至反激式变压器的原边线圈的输入端，以及第二开关元件的控制端电连接至控制电路。
[0005]在本实用新型的一个实施例中，上述第一开关元件的第一端还通过一二极管组电连接至第二开关元件的第一端，第一开关元件的第二端还通过一二极管组电连接至第二开关元件的第二端。
[0006]在本实用新型的一个实施例中，上述第一开关元件和第二开关元件均为功率晶体管。
[0007]在本实用新型的一个实施例中，上述功率晶体管为场效应晶体管或双极型晶体管。
[0008]在本实用新型的一个实施例中，上述反激式开关电源还包括输出整流滤波电路，电连接至反激式变压器的副边线圈；反激式变压器的副边线圈与反激式变压器的原边线圈耦合；输出整流滤波电路包括并联的多个二极管组和滤波电容，其中并联的多个二极管组电连接在反激式变压器的副边线圈的一端和滤波电容的第一端之间，而滤波电容的第二端电连接反激式变压器的副边线圈的另一端。
[0009]在本实用新型的一个实施例中，上述反激式开关电源还包括直流输入提供电路，电连接至上述直流电压输入端；其中直流输入提供电路包括共模电感以及电连接在共模电感和上述直流电压输入端之间的输入整流滤波电路。
[0010]在本实用新型的一个实施例中，上述反激式开关电源还包括启动电阻和整流二极管；启动电阻电连接在上述直流电压输入端和控制电路之间，整流二极管电连接在反激式变压器的辅助线圈和控制电路之间；而反激式变压器的辅助线圈与反激式变压器的副边线圈耦合，且反激式变压器的副边线圈与反激式变压器的原边线圈耦合。
[0011]此外，本实用新型的实施例提供的一种反激式开关电源，包括反激式变压器、控制电路、多个功率开关元件以及采样电阻。其中，多个功率开关元件和反激式变压器的原边线圈串接在反激式变压器原边侧的直流电压输入端和采样电阻的第一端之间、且多个功率开关元件的控制端电连接至控制电路，而采样电阻的第二端电连接至预设电位，且采样电阻的第一端还电连接至控制电路。
[0012]在本实用新型的一个实施例中，上述多个功率开关元件包括一第一功率开关元件和一第二功率开关元件；第一功率开关元件的第一端通过一二极管组电连接至第二功率开关元件的第一端，第一功率开关元件的第二端通过另一二极管组电连接至第二功率开关元件的第二端。
[0013]本实用新型的有益效果是:通过在反激式变压器原边侧设置多个开关元件例如场效应晶体管或双极型晶体管等功率晶体管，以至于可以承受较大的电压而不易损坏，进而使得整个开关电源的可靠性得以提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型实施例的一种反激式开关电源的电路图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0016]本实用新型提供的反激式开关电源主要包括反激式变压器、多个开关元件、以及控制电路，将多个开关元件设置在反激式变压器的原边侧，通过控制电路来控制该些开关元件同步导通或关断，以至于在该些开关元件受控于控制电路而处于导通状态时，反激式变压器储存能量，当该些开关元件受控于控制电路而处于关断状态时，反激式变压器储存的能量通过其副边线圈释放给外接负载并且反激式变压器的原边线圈产生一反向电动势而使得该些开关元件上加载的电压升高。在本实用新型中，由于多个开关元件的设置，该些开关元件可以共同来分担加载在其上的电压，进而使得该些开关元件不易被损坏，从而能够有效提升整个反激式开关电源的可靠性。为便于更清楚的理解本实用新型，下面将结合图1对本实用新型的实施例提供的反激式开关电源进行详细说明。
[0017]请参阅图1，在本实用新型的一个实施例的反激式开关电源100中，直流输入提供电路101主要包括保险丝FS1、共模电感Tl以及输入整流滤波电路1010。其中，共模电感Tl通过保险丝FSl接收交流输入电压信号Vac (例如220V交流市电)后送至输入整流滤波电路1010进行整流滤波，借此产生直流电压Vin (例如约310V)至反激式变压器T2原边侧的直流电压Vin输入端。本实施例中，输入整流滤波电路1010主要包括由四个二极管构成的整流桥Ql和滤波电容Cl，以用于对输入的交流电压信号Vac进行整流及滤波。
[0018]反激式变压器T2包括原边线圈、副边线圈和辅助线圈，所述副边线圈和所述原边线圈耦合，所述辅助线圈与所述副边线圈耦合。
[0019]开关元件Q3包括第一端、第二端和控制端，开关元件Q3的所述第一端和所述第二端分别电连接直流电压Vin输入端与反激式变压器T2的所述原边线圈的输入端，开关元件Q3的所述控制端电连接至控制电路103 ;此外，开关元件Q3的所述第二端还通过电阻R3连接至开关元件Q3的所述控制端，反激式变压器T2的所述原边线圈的输入端(对应开关元件Q3的第二端)还电连接至控制电路103。本实施例中，开关元件Q3为场效应晶体管，其第一端、第二端和控制端例如分别为场效应晶体管的漏极、源极和栅极。在本实用新型的其他实施例中，开关元件Q3不限于场效应晶体管，还可以为其他类型的功率晶体管，例如双极型晶体管，而开关元件Q3的第一端、第二端和控制端例如分别对应双极型晶体管的基极、集电极和发射极。
[0020]开关元件Q2包括第一端、第二端和控制端，开关元件Q2的所述第一端和所述第二端分别电连接反激式变压器T2的所述原边线圈的输出端和采样电阻Rcs的第一端，采样电阻Rcs的第二端电连接至预设电位例如接地电位GND且采样电阻Rcs的第一端(对应开关元件Q2的第二端)还电连接至控制电路103，开关元件Q2的所述控制端电连接至控制电路103 ;此外，开关元件Q2的所述第二端还通过电阻R2连接至开关元件Q2的所述控制端。本实施例中，开关元件Q2为场效应晶体管，其第一端、第二端和控制端例如分别为场效应晶体管的漏极、源极和栅极。在本实用新型的其他实施例中，开关元件Q2不限于场效应晶体管，还可以为其他类型的功率晶体管，例如双极型晶体管，而开关元件Q2的第一端、第二端和控制端例如分别对应双极型晶体管的基极、集电极和发射极。
[0021]输出整流滤波电路105电连接至反激式变压器T2的副边线圈，其主要包括并联的多个二极管组D3，D4以及滤波电容C2，用于对反激式变压器T2的副边线圈中流过的副边电流进行整流滤波。其中，单个二极管组包括两个并联的二极管，并且各个二极管组D3，D4的正端电连接至反激式变压器T2的副边线圈的一端，其负端电连接至滤波电容C2的第一端，而滤波电容C2的第二端电连接至所述副边线圈的另一端且还电连接至预设电位GND1。此外，滤波电容C2的第一端还电连接至直流电压Vout输出端，而该直流电压Vout输出端用于向外接负载供电。
[0022]输出反馈电路107电连接至反激式变压器T2的直流电压Vout输出端并通过光电耦合器PCl耦接至控制电路103。本实施例中，输出反馈电路107产生代表直流电压Vout状态的反馈信号以决定是否点亮光电耦合器PCl中的发光二极管，再经由光电耦合作用向控制电路103提供输出电压误差信号以供控制电路103感测直流电压Vout的状态。
[0023]控制电路103通过包括有脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulat1n, PFM)控制器(图中未示出)，该PFM控制器例如通过电连接反激式变压器T2的所述原边线圈的输入端(对应开关元件Q3的第二端)来感测直流输入电压Vin，通过电连接采样电阻Rcs的第一端(对应开关元件Q2的第二端)来感测输入电流，并且通过光电耦合器PCl来获取直流输出电压Vout的状态，进而控制开关元件Q2，Q3的导通及关断状态以调节反激式开关电源100的输出能量。本实施例中，PFM控制器控制开关元件Q2，Q3同步导通或关断，借此切换反激式变压器T2的所述原边线圈的导通或关断，以调整反激式变压器T2的所述副边线圈的导通时间与关断时间，从而到达调节反激式开关电源100的输出能量之目的。
[0024]另外，直流电压Vin输入端还经由启动电阻Rl电连接至控制电路103，例如电连接至控制电路103中的PFM控制器的电源端，以向PFM控制器提供一个启动电压来使PFM控制器开始工作。反激式变压器T2的所述辅助线圈通过整流二极管D5电连接至控制电路103，例如也是电连接至控制电路103中的PFM控制器的电源端，从而维持PFM控制器工作时所需的电压。
[0025]另外，本领域技术人员在不脱离本实用新型的在反激式变压器的原边侧设置多个开关元件的设计思路的前提下，可以对本实用新型上述实施例的电路模块进行适当的变更，例如对直流输入提供电路101、输出整流滤波电路105、控制电路103中的控制器感测输入电流Vin所采用的电路、开关元件Q3的设置位置、开关元件的数量等等进行适当的变更，这些适当的变更均应属于本实用新型的发明范畴。
[0026]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种反激式开关电源(100)，包括:反激式变压器(T2)以及设置在所述反激式变压器(T2)原边侧的控制电路(103)及第一开关元件(Q2)，其特征在于，还包括:设置在所述反激式变压器(T2)原边侧的第二开关元件(Q3);其中， 所述第一开关元件(Q2)的第一端电连接至所述反激式变压器(T2)的原边线圈的输出端，所述第一开关元件(Q2)的第二端电连接至一采样电阻(Rcs)的第一端，以及所述第一开关元件(Q2)的控制端电连接至所述控制电路(103)，所述采样电阻(Rcs)的第二端电连接至预设电位(GND)且所述采样电阻(Rcs)的所述第一端还电连接至所述控制电路(103)；以及 所述第二开关元件(Q3)的第一端电连接至一直流电压(Vin)输入端，所述第二开关元件(Q3)的第二端电连接至所述反激式变压器(T2)的所述原边线圈的输入端，以及所述第二开关元件(Q3)的控制端电连接至所述控制电路(103)。
2.如权利要求1所述的反激式开关电源(100)，其特征在于，所述第一开关元件(Q2)的所述第一端还通过一二极管组(Dl)电连接至所述第二开关元件(Q3)的所述第一端，所述第一开关元件(Q2)的所述第二端还通过一二极管组(D2)电连接至所述第二开关元件(Q3)的所述第二端。
3.如权利要求1或2所述的反激式开关电源(100)，其特征在于，所述第一开关元件(Q2)和所述第二开关元件(Q3)均为功率晶体管。
4.如权利要求3所述的反激式开关电源(100)，其特征在于，所述功率晶体管为场效应晶体管或双极型晶体管。
5.如权利要求1或2所述的反激式开关电源(100)，其特征在于，还包括输出整流滤波电路(105)，电连接至所述反激式变压器(T2)的副边线圈，所述反激式变压器(T2)的所述副边线圈与所述反激式变压器(T2)的所述原边线圈耦合；所述输出整流滤波电路(105)包括并联的多个二极管组(D3，D4)以及滤波电容(C2);所述并联的多个二极管组(D3，D4)电连接在所述反激式变压器(T2)的所述副边线圈的一端和所述滤波电容(C2)的第一端之间，所述滤波电容(C2)的第二端电连接所述反激式变压器(T2)的所述副边线圈的另一端。
6.如权利要求1或2所述的反激式开关电源(100)，其特征在于，还包括输出反馈电路(107)，所述输出反馈电路(107)电连接至所述反激式变压器(T2)副边侧的直流电压(Vout)输出端，并通过光电耦合器(PCl)耦接至所述控制电路(103)。
7.如权利要求1或2所述的反激式开关电源(100)，其特征在于，还包括直流输入提供电路(101)，电连接至所述直流电压(Vin)输入端；所述直流输入提供电路(101)包括共模电感(Tl)以及电连接在所述共模电感(Tl)和所述直流电压(Vin)输入端之间的输入整流滤波电路(1010)。
8.如权利要求1或2所述的反激式开关电源(100)，其特征在于，还包括启动电阻(Rl)和整流二极管(D5)，所述启动电阻(Rl)电连接在所述直流电压(Vin)输入端和所述控制电路(103)之间，所述整流二极管(D5)电连接在所述反激式变压器(T2)的辅助线圈和所述控制电路(103)之间；所述反激式变压器(T2)的所述辅助线圈与所述反激式变压器(T2)的副边线圈耦合，且反激式变压器(T2)的所述副边线圈与所述反激式变压器(T2)的所述原边线圈耦合。
9.一种反激式开关电源，包括反激式变压器(T2)以及控制电路(103)，其特征在于，还包括:多个功率开关元件(Q2，Q3)以及采样电阻(Rcs);其中， 所述多个功率开关元件(Q2，Q3)和所述反激式变压器(T2)的原边线圈串接在所述反激式变压器(T2)原边侧的直流电压(Vin)输入端和所述采样电阻(Rcs)的第一端之间、且所述多个功率开关元件(Q2，Q3)的控制端电连接至所述控制电路(103)，所述采样电阻(Rcs)的第二端电连接至预设电位(GND)且所述采样电阻(Rcs)的所述第一端还电连接至所述控制电路(103)。
10.如权利要求9所述的反激式开关电源(100)，其特征在于，所述多个功率开关元件(Q2, Q3)包括一第一功率开关元件(Q2)和一第二功率开关元件(Q3)，所述第一功率开关元件(Q2)的第一端通过一二极管组(Dl)电连接至所述第二功率开关元件(Q3)的第一端，所述第一功率开关元件(Q2)的第二端通过另一二极管组(D2)电连接至所述第二功率开关元件(Q3)的第二端。
【文档编号】H02M7/217GK204089624SQ201420450941
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】郑翱, 沈建锋 申请人:杭州得康蓄电池修复仪有限公司