一种脉冲调制高频开关电源的制作方法

文档序号:13317391阅读:266来源:国知局

本发明涉及脉冲调制高频开关电源,此电源特别适用于舞台灯光设备上。

技术背景

舞台灯光设备的广泛应用机电一体化控制技术,一台灯具之上使用了大量的步进电机,这些电机的工作电压一般在12v。为提高电源工作效率、减轻设备重量,提供给控制电路和步进电机的电源几乎都是采用27-28v的脉冲调制高频开关电源提供供电。这类电源目前市场上品种繁多,价格也千差万别,厂家为提高产品竟争能力,降低成本是很重要的手段之一,因此针对电源方面,特别研发出一款结构简洁、成本底低廉、装配工艺简单的电源。。



技术实现要素:

本发明提供一种可靠性高,结构简单,容易装配,生产成本低的脉冲调制高频开关电源,包括功率因数校正电路、直流-直流变换电路、输出电流限制电路。功率因数校正电路电路校正输入电压与电流之间的相位,使电流波形跟踪电压波形变化,降低电流谐波对电网的污染。直流-直流变换电路完成直流高压到直流低压的变换工作,通过变压器隔离输出到整流电路,所有功能电路布置在一块pcb板上,所述pcb板与机壳成一体结构。

进一步地,所述功率因数校正电路采用安森美公司的集成电路npc1653a作为控制器。npc1653a控制器通过对输入市电电压波形跟踪,输出pwm脉冲开关信号对开关管进行控制,使输入电流相位与输入电压保持高度一至。

进一步地,所述直流-直流变换级采用飞兆半导体公司的集成电路fsfr2100作为控制功率开关。通过与变压器、谐振电容、输出整流滤波电路、输出电压采样电路的结合,实现直流高电压到直流低电压的变换和稳定,同时也对输出电流进行限制。

进一步地,所述电源还包括电压熄灭电路。当功率因数校正电路输出电压过低或停止工作时,该电路关闭直流-直流变换级工作电源,也即fsfr2100控制功率开关停止工作,起到保护整体电路的目的。

进一步地,所述电源还包括具有输入电磁兼容滤波(emc)电路。整流滤波电路对变压器输出脉动电压进行全波整流和滤波,得到所需直流电。

更进一步地,所述滤波电路由两个共模电感与两个x电容组成。一方面起到消除电网对电源的干扰作用,另一方面又阻止电源开关杂讯对电网的污染。

本电源采用有源功率因数校正电路,采用安森美的npc1653a集成电路作为校正控制器;直流-直流变换级电路采用飞兆半导体公司的集成电路fsfr2100作为pwm控制和功率开关;这两种电路的组合,既简化了设计,又降低了成本,达到提高经济效益的目的。

具体实施方式

1.采用有源功率因数校正电路对输入电流作校正处理,使输入电流与输入电压波形接近正弦波,极大地减少了对电网的污染。本发明采用安森美的npc1653a功率因数校正控制器作为校正控制器,并根据其所提供的方案设计本实用电路。该电路主要由功率因数校正控制器u1、电感l3,功率开关管q3,二极管d3、d4,整流桥堆rb1,滤波电容c5、c25、c12、c13、c14、c15、c16、c17、c18,电阻r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14、r20、r21等元件组成。市电通过emc滤波网络后加到整流桥堆rb1的输入端,经过整流后输出100hz半正弦波电压,此电压加到电感l3输入端,同时也通过r9、r20加到功率因数校正控制器u1的第3脚,流经r9、r20的电流信息注入u1的第3脚,作为u1对输入电压的取样信息;另一方面功率因数校正电路输出电压经过电阻r13加到u1的第1脚,给该脚输入一定的电流,这个电流信息包含了输出电压的信息,控制器u1完成这两个信息的处理,从u1的第7脚输出适当宽度的脉冲,这个脉冲通过电阻r7加到开关管q3的栅极,从而控制开关管q3的开关状态,达到功率因数校正电路输出电压稳定。

2.直流—直流变换电路采用飞兆半导体公司的集成电路fsfr2100作为pwm控制和功率开关,并根据其所提供的方案设计本实用电路。控制器的功率开关器件与变压器的电感、漏感、谐振电容构成llc拓扑,使电源具有较高的工作效率,也有较好的电磁兼容性,同时该级电路还实现初级电流限制功能。该电路主要由pwm控制功率开关u3,变压器t1,电容c、6、c7、c8、c9、c10、c11、c19、c23,二极管d5、d6和光耦u2组成。另外该部分还包括输出电压反馈电路,以控制输出电压在设定值和稳定电压。pwm控制功率开关u3工作电压由熄灭电路提供,在功率因数校正电路输出电压正常情况下熄灭电路三极管q4导通,控制功率开关u3工作,其内部上下桥臂开关管轮流导通关断。功率因数校正电路输出380v电压一方面加在u3上桥臂的开关管漏极,另外还加在谐振电容c8、c9一端,c8、c9另一端与变压器一端连接,变压器另一端与u1上下桥臂中点连接,c8、c9与变压器的漏感形成谐振网络,在上下桥臂的轮流导通关断情况下,在谐振回路中形成谐振电流,变压器输出电压。

3.熄灭电路对功率因数校正(功率因数校正电路)电路的输出电压做监测,当功率因数校正电路输出的电压过低时,熄灭电路将关闭直流—直流变换级电源,使fsfr2100pwm控制器停止工作,从而保护功率因数校正电路电路和直流—直流变换级电路。该电路主要由电阻r1、r2、r3、r4、r5、r6,三极管q1、q2,二板管d1、d2、d7组成和电容c3。功率因数校正电路输出的电压电阻r1、r2分压,r1、r2中点的电压加到三极管q1基极,当功率因数校正电路输出电压低于330v时,三极管q1不能导通,开关三极管q4也不导通;一方面功率因数校正电路输出的电压通过电阻r3给电容c24充电,c24电压上升,这个电压加在开关三极管q4发射极作为直流—直流变换级fsfr2100控制器的工作电压,此时由于q4不导通而没有电压输出,fsfr2100控制器不工作。当功率因数校正电路输出电压高于330v时,三极管q1导通,开关三极管q4也导通,c24通过三极管q4加到直流—直流变换级fsfr2100控制器的电压输入端,fsfr2100控制器开始工作。



技术特征:

技术总结
本发明涉及一种脉冲调制高频开关电源,属于脉冲调制高频开关电源的技术领域。它包括功率因数校正(功率因数校正电路)电路、熄灭电路、直流‑直流变换电路、输出电流限制电路。所有功能电路布置在一块PCB上,与机壳装配成一体。本发明可广泛应用在舞台灯光设备中。

技术研发人员:周尧
受保护的技术使用者:周尧
技术研发日:2016.06.19
技术公布日:2017.12.29
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