反激式开关电源电路的制作方法

本发明涉及电子设备
技术领域：
，特别涉及一种反激式开关电源电路。
背景技术：
：反激式开关电源电路，是一种常用的开关电源拓扑电路，不仅电路结构简单，还可以实现多路电源输出以及实现交流电与直流电之间的隔离，广泛应用于电子设备中。离线式反激开关电源电路基于专用芯片设计实现，根据控制方式的不同，专用芯片可以分为定频芯片和变频芯片两大类。其中，采用定频芯片设计的反激式开关电源电路，变压器绕组可以工作于连续电流模式和不连续电流模式；采用变频芯片设计的反激式开关电源电路，变压器绕组可以工作于临界电流模式。进一步地，变频芯片可以分为普通变频芯片和改进型变频芯片。对于采用普通变频芯片设计的反激式开关电源电路，在轻载时，电路中开关管的开关频率增高，开关损耗增大；对于采用改进型变频芯片设计的反激式开关电源电路，在轻载时，电路中开关管的开关频率降低，开关损耗减小。由此，在电路设计过程中，一般优选采用改进型变频芯片。然而，目前在市场上销售的改进型离线式反激电源专用变频芯片的价格普遍较高且品种很少。NCP1602作为改进型变频芯片中的一种，与专用于改进型离线式反激电源的其它改进型变频芯片相比，具有引脚少、价格低的特点。遗憾的是，现有技术中，NCP1602芯片只用于BOOSTPFC(BoostPowerFactorCorrection，升压型功率功率因数校正)的开关电源设计，还没有用于反激式开关电源设计。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种反激式开关电源电路，旨在降低反激式开关电源电路的成本。为实现上述目的，本发明提出的反激式开关电源电路包括NCP1602芯片、反馈电路、第一电阻、第二电阻、采样电阻、开关管、变压器、第一辅助电源电路、第二辅助电源电路、次级输出电路及电源输入端；所述NCP1602芯片的电压控制脚与所述反馈电路的输出端连接，所述反馈电路的输入端与所述次级输出电路连接；所述NCP1602芯片的接地脚接地；所述NCP1602芯片的采样及监测脚与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端、所述采样电阻的第一端及所述开关管的输出端互连，所述采样电阻的第二端接地；所述NCP1602芯片的驱动脚与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述开关管的受控端连接；所述开关管的输入端与所述变压器的原边绕组的第一端连接，所述变压器原边绕组的第二端与所述电源输入端连接，所述变压器的副边绕组与所述次级输出电路连接；所述NCP1602芯片的电源脚与所述第一辅助电源电路连接；所述NCP1602芯片的反馈脚与所述第二辅助电源电路连接。优选地，所述的反激式开关电源电路，其特征在于，所述第一辅助电源电路包括外接电源及第一电容，所述外接电源的输出端、所述第一电容的第一端及所述NCP1602芯片的电源脚互连。优选地，所述反激式开关电源电路还包括第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述开关管的输入端连接。优选地，所述第二辅助电源电路包括第四电阻及第五电阻，所述第四电阻的第一端、所述第五电阻的第一端及所述NCP1602芯片的反馈脚互连，所述第四电阻的第二端接地，所述第五电阻的第二端与所述电源输入端连接。优选地，所述第一辅助电源电路包括启动电路、辅助绕组、第一二极管及第二电容，所述辅助绕组的第一端与所述第一二极管的阳极连接，所述辅助绕组的第二端接地；所述第一二极管的阴极、所述第二电容的第一端、所述NCP1602芯片的电源脚及所述启动电路的输出端互连，所述第二电容的第二端接地，所述启动电路的输入端与所述电源输入端连接。优选地，所述第二辅助电源电路包括第六电阻及第七电阻，所述第六电阻的第一端、所述第七电阻的第一端及所述NCP1602芯片的反馈脚互连，所述第六电阻的第二端与所述第二电容的第一端及所述第一二极管的阴极连接，所述第七电阻的第二端接地。优选地，所述反激式开关电源电路还包括第八电阻、第九电阻、第三电容及第二二极管，所述第九电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第九电阻的第二端、所述第二二极管的阳极及所述第三电容的第一端互连，所述第二二极管的阳极接地，所述第三电容的第二端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述第一二极管的阳极及所述辅助绕组的第一端连接。优选地，所述反激式开关电源电路还包括第四电容，所述第四电容的第一端与所述开关管的输入端连接，所述第四电容的第二端与所述开关管的输出端连接。优选地，所述的反激式开关电源电路还包括第十电阻，所述第十电阻的第一端与所述NCP1602芯片的采样及监测脚连接，所述第十电阻的第二端与所述第一电阻的第一端连接。优选地，所述反激式开关电源电路还包括第十一电阻、第五电容及第六电容，所述第五电容的第一端、所述第六电容的第一端、所述NCP1602芯片的电压控制脚及所述反馈电路的输出端互连，所述第五电容的第二端与所述第十一电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端及所述第六电容的第二端均接地。由于本发明技术方案提出的反激式开关电源电路是基于NCP1602芯片设计实现的，而现有技术公开的反激式开关电源电路大多是基于比NCP1602芯片价格高的专用反激式开关电源芯片设计实现的。因此，相对于现有技术，本发明技术方案降低了反激式开关电源电路的成本。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明反激式开关电源电路一实施例的电路结构示意图；图2为本发明反激式开关电源电路另一实施例的电路结构示意图；图3为本发明反激式开关电源电路又一实施例的电路结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称标号名称10第一辅助电源电路R1第一电阻C1第一电容20次级输出电路R2第二电阻C2第二电容30反馈电路R3第三电阻C3第三电容40第二辅助电源电路R4第四电阻C3第四电容U1NCP1602芯片R5第五电阻C4第五电容U2光耦R6第六电阻C5第六电容D1第一二极管R7第七电阻C6第七电容D2第二二极管R8第八电阻TR变压器Q开关管R9第九电阻NS原边绕组R11第十一电阻R10第十电阻NP副边绕组VC外接电源RS采样电阻NAUX辅助绕组本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种反激式开关电源电路，该反激式开关电源电路基于NCP1602芯片设计实现。由于NCP1602芯片具有成本低、引脚少的特点，因此，本发明提出的反激式开关电源电路对应具有成本低、物料少的特点，这些特点在下述各实施例中将会得到体现。需要说明的是，如图1所示，NCP1602芯片U1具有电压控制脚VCTRL、接地脚GND、采样及监测脚CS/ZCD、驱动脚DRV、电源脚VCC及反馈脚FB。其中，驱动脚DRV用于输出PWM波，当落在电压控制脚VCTRL的电压发生改变时，驱动脚DRV输出的PWM波的高电平持续时间对应改变；当采样及监测脚CS/ZCD的输入电压或者输入电流发生改变时，驱动脚DRV输出的PWM波也对应改变。一般的，如果电源脚VCC获得供电电源，接地脚GND接地，反馈脚FB接偏置电源，NCP1602芯片U1就可以开始工作。然而，在NCP1602芯片U1工作过程中，如果落在其反馈脚FB的电压超过2.5V，那么NCP1602芯片U1将停止工作。此外，下述内容中，开关管Q均指N-MOS管，该N-MOS管的漏极为开关管Q的输入端，该N-MOS管的源极为开关管Q的输出端，该N-MOS管的栅极为开关管Q的受控端。请参阅图1，在一实施例中，本发明提出的反激式开关电源电路包括NCP1602芯片U1、反馈电路30、第一电阻R1、第二电阻R2、采样电阻RS、开关管Q、变压器TR、第一辅助电源电路10、第二辅助电源电路40、次级输出电路20及电源输入端VI；NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL与反馈电路30的输出端连接，反馈电路30的输入端与次级输出电路20连接；NCP1602芯片U1的接地脚GND接地；NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端、采样电阻RS的第一端及开关管Q的输出端互连，采样电阻RS的第二端接地；NCP1602芯片U1的驱动脚DRV与第二电阻RS的第一端连接，第二电阻RS的第二端与开关管Q的受控端连接；开关管Q的输入端与变压器原边绕组NP的第一端连接，变压器原边绕组NP的第二端与电源输入端VI连接，变压器副边绕组NS与次级输出电路20连接；NCP1602芯片U1的电源脚VCC与第一辅助电源电路10连接；NCP1602芯片U1的反馈脚FB与第二辅助电源电路40连接。当电源输入端VI获得输入电源、NCP1602芯片U1的电源脚VCC获得供电电源、NCP1602芯片U1的反馈脚FB获得偏置电源时，反激式开关电源电路开始工作。在反激式开关电源电路工作过程中：若NCP1602芯片U1的驱动脚DRV输出高电平，则开关管Q导通，变压器原边绕组NP有原边电流流过。在此，落在NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL的电压决定原边电流的峰值。原边电流在采样电阻RS的第一端产生采样电压，该采样电压通过第一电阻RS输入至NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD，实现反激式开关电源电路的采样监测及过流保护功能。若NCP1602芯片U1的驱动脚DRV输出低电平，则开关管截止，流经变压器原边的电流传递到变压器副边，并通过次级输出电路20输出给负载供电的电源。当次级输出电路20输出的实际电源与预设电源之间存在偏差时，次级输出电路20输出对应的误差信号，并通过反馈电路30反馈至NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL，以改变落在NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL的电压，进而改变原边电流的峰值，消除次级输出电路输出20的实际电源与预设电源之间的偏差。由此，反激式开关电源电路就实现了电源输出稳压调节功能。基于上述的一实施例，请参阅图2，在另一实施例中，本发明技术方案还对反激式开关电源电路做了如下改进，以进一步优化反激式开关电源电路的性能：(1)增设第三电阻R3，以避免出现因加在开关管Q漏极的电压过高而烧坏器件的情况，实现开关管Q过压保护功能。具体地，第三电阻R3的第一端与上述第一电阻R1的第一端连接，第三电阻R2的第二端与开关管Q的输入端连接。在反激式开关电源电路工作过程中，加在开关管Q漏极的电压通过第三电阻R3反馈至NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD，若加在开关管Q漏极的电压过高，则NCP1602芯片U1开启过压保护。(2)使输入电源通过第四电阻R4及第五电阻R5向NCP1602芯片U1的反馈脚FB提供偏置电源让电源电路能正常启动和工作，同时又监测输入电压，避免因输入电源电压过高而烧坏电源，实现反激式开关电源电路的输入过压保护功能。具体地，第四电阻R4的第一端、第五电阻R5的第一端及NCP1602芯片U1的反馈脚FB互连，第四电阻R4的第二端接地，第五电阻R5的第二端与电源输入端VI连接。在反激式开关电源电路工作过程中，当输入电源电压比较大时，落在第四电阻R4第一端的电压也比较大，且若落在第四电阻R4的第一端的电压大于2.5V，则NCP1602芯片U1开启过压保护。(3)增设第四电容C4，以吸收开关管Q关断时变压器初级漏感储存能量所产生的尖峰电压。具体地，第四电容C4的第一端与开关管Q的输入端连接，第四电容C4的第二端与开关管Q的输出端连接。在反激式开关电源电路工作过程中，当开关管Q关断时，漏感能量对第四电容C4充电并全部存在第四电容C4中；在变压器次级输出电流降到零而开关管Q开启前，第四电容C4通过变压器初级绕组向输入电源进行回馈放电。这样，第四电容C4既可以吸收开关管Q关断时所产生的尖峰电压，又可以将漏感能量回馈到输入电源以提高效率。(4)增设第十电阻R10，以抵抗其它信号对输入至NCP1602芯片U1的的信号产生干扰。具体地，第十电阻R10的第一端与NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD连接，第十电阻R10的第二端与第一电阻R10的第一端连接。在反激式开关电源电路工作过程中，第十电阻R10与NCP1602芯片U1内部的电容构成滤波电路。这样，就可以过滤输入至NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD的干扰信号。(5)增设由第十一电阻R11、第五电容C5及第六电容C6组成的PID校正电路，以使电路更稳定地工作。具体地，第五电容C5的第一端、第六电容C6的第一端、NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL及反馈电路30的输出端互连，第五电容C5的第二端与第十一电阻R11的第一端连接，第十一电阻R11的第二端及第六电容C6的第二端均接地。值得一提的是，本实施例中，第一辅助电源电路10包括外接电源VC及第一电容C1，外接电源VC的输出端、第一电容C1的第一端及NCP1602芯片U1的电源脚VCC互连。此外，反馈电路30包括光耦U2，光耦U2的阳极与次级输出电路20连接，光耦U2的集电极与NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL连接，光耦U2的阳极及发射极均接地。当光耦U2的阳极接收到的次级输出电路20输出的误差信号改变时，光耦U2的导通程度对应改变，进而改变落在NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL的电压。可以理解的是，反馈电路30还可以由三极管实现，三极管的基极与次级输出电路20连接，三极管的集电极与NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL连接，三极管的发射极接地。当三极管基极接收到次级输出电路20输出的误差信号改变时，三极管的导通程度对应改变，进而改变落在NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL电压。然而，相对于三极管，光耦U2还具有隔离变压器TR初级和次级的功能，提高电路的安全性。以下，结合图2，说明本实施例中反激式开关电源电路的工作原理：在反激式开关电源电路工作过程中：当输入电源电压大于输入阈值电压时，落在第四电阻R4的第一端的电压大于2.5V，NCP1602芯片U1不工作，实现输入过压保护功能。当输入电源电压小于或者等于输入阈值电压时，落在第四电阻R4的第一端的电压小于或者等于2.5V，NCP1602芯片U1工作：若NCP1602芯片U1的驱动脚DRV输出高电平，则开关管Q导通。采样电阻RS采集流过变压器原边绕组NS的电流，并通过第一电阻R1反馈至NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD，实现电流反馈控制和输出过流保护的功能。若NCP1602芯片U1的驱动脚DRV输出低电平，则开关管Q截止。第四电容C4吸收开关管Q关断时变压器初级漏感储存能量所产生的尖峰电压，加在开关管Q漏极的电压通过第三电阻R3反馈至NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD，实现输出过压保护功能。基于上述的一实施例，请参阅图3，在又一实施例中，本发明技术方案还对反激式开关电源电路做了如下改进，以进一步优化反激式开关电源电路的性能：(1)采用启动电路、辅助绕组NAUX、第一二极管D1及第二电容C2组成第一辅助电源电路10为NCP1602芯片U1供电，省去外接电源VC，进一步降低反激式开关电源电路的成本。具体地，辅助绕组NAUX的第一端与第一二极管D1的阳极连接，辅助绕组NAUX的第二端接地；第一二极管D1的阴极、第二电容C2的第一端、NCP1602芯片U1的电源脚VCC及启动电路的输出端互连，第二电容C2的第二端接地，启动电路的输入端与电源输入端连接。其中，在NCP1602芯片U1开启前，NCP1602芯片U1通过启动电路从电源输入端获得供电电源；在NCP1602芯片U1开启后，辅助绕组NAUX通过变压器磁芯感应得电，感应得的电源经第一二极管D1整流、第二电容C2滤波后输出，以作为NCP1602芯片U1的供电电源。(2)使第一辅助电源电路10的输出电源通过第六电路R6及第七电阻R7向NCP1602芯片U1的反馈脚提供偏置电源让电源电路能正常启动和工作，同时又监测输出电压，实现反激式开关电源电路的输出过压保护功能。具体地，第六电阻R6的第一端、第七电阻R7的第一端及NCP1602芯片U1的反馈脚FB互连，第六电阻R6的第二端与第二电容C2的第一端及第一二极管D1的阴极连接，第七电阻R7的第二端接地。在NCP1602芯片U1开启前，辅助绕组NAUX未得电，启动电路40开启，由输入电源为NCP1602芯片U1提供偏置电源；在NCP1602芯片U1开启后，辅助绕组NAUX得电，启动电路40关断，由第一辅助电源电路10的输出电源经第六电阻R6及第七电阻R7分压后为NCP1602芯片U1提供偏置电源。其中，第一辅助电源电路10包括上述的启动电路、辅助绕组NAUX、第一二极管D1及第二电容C2。当电源电路输出电源电压比较大时，辅助绕组NAUX获得的电压比较大，落在第六电阻R6第一端的电压也比较大，且若落在第六电阻R6第一端的电压大于2.5V，则NCP1602芯片U1开启输出过压保护。(3)增设第八电阻R8、第九电阻R9、第三电容C3及第二二极管D2，以实现反激式开关电源电路的过零检测功能。具体地，第九电阻R9的第一端与第一电阻R1的第一端连接，第九电阻R9的第二端、第二二极管D2的阳极及第三电容C3的第一端互连，第二二极管D2的阳极接地，第三电容C3的第二端与第八电阻R8的第一端连接，第八电阻R8的第二端与第一二极管D1的阳极及辅助绕组NAUX的第一端连接。在反激式开关电源电路工作过程中，辅助绕组NAUX第一端的电压通过第八电阻R8、第三电容C3、第二二极管D2及第九电阻R9反馈至NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD。(4)增设第四电容C4，以吸收开关管关断时变压器初级漏感储存能量所产生的尖峰电压。具体地，第四电容C4的第一端与开关管Q的输入端连接，第四电容C4的第二端与开关管Q的输出端连接。在反激式开关电源电路工作过程中，当开关管Q关断时，漏感能量对第四电容C4充电并全部存在第四电容C4中；在变压器次级输出电流降到零而开关管Q开启前，第四电容C4通过变压器初级绕组向输入电源进行回馈放电。这样，第四电容C4既可以吸收开关管Q关断时所产生的尖峰电压，又可以将漏感能量回馈到输入电源以提高效率。(5)增设第十电阻R10，以抵抗其它信号对输入至NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD的信号产生干扰。具体地，第十电阻R10的第一端与NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD连接，第十电阻R10的第二端与第一电阻R1的第一端连接。在反激式开关电源电路工作过程中，第十电阻R10与NCP1602芯片U1内部的电容构成滤波电路。这样，就可以过滤输入至NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD的干扰信号。(6)增设由第十一电阻R11、第五电容C5及第六电容C6组成的PID校正电路，以使电路更稳定地工作。具体地，第五电容C5的第一端、第六电容C6的第一端、NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL及反馈电路30的输出端互连，第五电容C5的第二端与第十一电阻R11的第一端连接，第十一电阻R11的第二端及第六电容C6的第二端均接地。值得一提的是，本实施例中，反馈电路30包括光耦U2，光耦U2的阳极与次级输出电路20连接，光耦U2的集电极与NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL连接，光耦U2的阳极及发射极均接地。当光耦U2的阳极接收到次级输出电路20输出的误差信号改变时，光耦U2的导通程度对应改变，进而改变落在NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL的电压。可以理解的是，反馈电路30还可以有三极管实现，三极管的基极与次级输出电路20连接，三极管的集电极与NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL连接，三极管的发射极接地。当三极管基极接收到次级输出电路20输出的误差信号改变时，三极管的导通程度对应改变，进而改变落在NCP1602芯片U1的电压控制脚VCTRL电压。然而，相对于三极管，光耦U2还具有隔离变压器TR初级和次级的功能，提高电路的安全性。以下，结合图3，说明本实施例中反激式开关电源电路的工作原理：在NCP1602芯片U1开启前，辅助绕组NAUX未得电，由输入电源通过启动电路40给NCP1602芯片U1提供供电电源及偏置电源；在NCP1602芯片U1开启后，辅助绕组NAUX得电，由辅助绕组NAUX、第一二极管D1及第二电容C2组成的第一辅助电源电路10给NCP1602芯片U1提供供电电源，第一辅助电源电路10的输出电源经第六电阻R6及第七电阻R7分压后为NCP1602芯片U1提供偏置电源。在反激式开关电源电路工作过程中：若NCP1602芯片U1的驱动脚DRV输出高电平，则开关管Q导通，采样电阻RS采集流过变压器原边绕组NS的电流，并通过第一电阻R1反馈至NCP1602芯片U1的采样及监测脚CS/ZCD，实现电流反馈控制和输出过流保护的功能。若NCP1602芯片U1的驱动脚DRV输出低电平，则开关管Q截止，第四电容C4吸收开关管Q关断时变压器初级漏感储存能量所产生的尖峰电压。当输出电源电压大于输出阈值电压时，落在第六电阻R6第一端的电压大于2.5V，NCP1602芯片U1停止工作，实现输出过压保护功能。当输出电压小于或者等于输出阈值电压时，落在第六电阻R6的第一端的电压小于或者等于2.5V，NCP1602芯片U1保持工作。本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括如上所述的反激式开关电源电路，该反激式开关电源电路的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，该电子设备可以是电视机、冰箱等等。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3