一种反激开关电源的制作方法

本实用新型涉及电源系统，尤其涉及一种反激开关电源。

背景技术：

在开关电源领域中，反激开关电源以其简单，高效，成本低廉等优点特别适合小功率开关电源，但是在反激开关电源的设计过程中存在很多难点。一种典型的反激式开关电源电路，它包括初级环路，次级整流环路和次级反馈控制环路，功率开关管控制芯片以及功率管MOSFET。其中初级励磁电感，次级电感共同构成系统的变压器。功率管开关控制芯片决定了功率管MOSFET每个周期的导通时间和截止时间，从而控制通过反激变压器传递到输出端的能量。输入交流信号经过EMI电路滤除差模及共模干扰，并且进行整流后作为系统的输入电压，在MOSFET工作的一个周期中，当导通时，变压器初级流过电流，能量储存在励磁电感中，次级整流管是截止的，变压器空载工作；当截止时，变压器励磁电感储存的能量被释放，传递给次级，经过整流和滤波后输出直流电压。反激式变换器则完成了一个周期的储能，变压和能量传递的过程。

在反激式开关电源中，除了输出电压的电压反馈设计非常重要之外，功率开关管的控制芯片的电流取样的内回路反馈也是开关电源设计起决定作用的环节，如果电流采样精度不高，不准确，也会严重影响输出功率的大小，进而影响到开关电源的带载能力。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种反激开关电源，可以实现电流采样的高精度话，误差范围小，在输入电压变化范围很大的情况下，也能实现过流点的一致性，不影响开关电源的带载能力。

本实用新型提供的反激开关电源，包括：输入滤波整流电路、反激开关电路、输出电压整流电路、反馈取样电路、控制电路、供电电路、电流采样及补偿电路；所述反激开关电路分别与所述输入滤波整流电路、输出电压整流电路、控制电路、供电电路、电流采样及补偿电路电连接，所述输入滤波整流电路还与所述控制电路、电流采样及补偿电路电连接，所述输出电压整流电路还与所述反馈取样电路电连接，所述控制电路还分别与所述反馈取样电路、电流采样及补偿电路、供电电路电连接；

交流源输出的交流电通过所述输入滤波整流电路、反激开关电路、输出电压整流电路后获得所需的直流电压，所述供电电路给所述控制电路提供工作电压，所述控制电路根据所述反馈取样电路采集的反馈电压信息、所述电流采样及补偿电路采集的电流信息调整脉冲占空比，控制所述反激开关电路的开关管的通断，使得所述反激开关电路的反激变压器输出稳定电压。

进一步地，所述控制电路包括控制芯片，所述控制芯片包括：

所述控制芯片的零电流检测保护脚，通过电阻R9与所述反激开关电路中的反激变压器的辅助绕组电连接，所述零电流检测保护脚通过电容C5后接地；所述控制芯片的反馈输入脚，与所述反馈取样电路的输出端电连接；所述控制芯片的电流采样输入脚，与所述电流采样及补偿电路的输出端电连接；所述控制芯片的高压输入脚，通过串联的若干电阻与所述输入滤波整流电路的输出端电连接；所述控制芯片的供电输入脚，与所述供电电路的输出端电连接，所述供电输入脚通过电容C7后接地；所述控制芯片的驱动脚，与所述反激开关电路中的开关管的栅极端电连接。

进一步地，所述反激开关电路包括：反激变压器、开关管；所述开关管的漏极端与所述反激变压器的初级绕组的第一端电连接，所述开关管的源极端通过电流采样电阻RS1后接地，所述开关管的栅极端与所述控制电路的控制芯片的驱动脚电连接；所述开关管的源级端与栅极端之间通过电阻R8电连接；所述反激变压器的辅助绕组的第一端与所述供电电路电连接；所述反激变压器的辅助绕组的第一端通过所述电阻R9后与所述控制芯片的零电流检测保护脚电连接；所述反激变压器的次级绕组的第一端与所述输出电压整流电路的输入端电连接，所述反激变压器的次级绕组的第二端接地。

进一步地，所述电流采样及补偿电路包括：电阻R10、分压电阻R11、分压电阻R12、及由电阻R13和电容C6并联构成的低通滤波器；所述电阻R10 的一端与所述反激变压器的开关管的源级端电连接，所述电阻R10的另一端与所述控制电路的控制芯片的电流采样输入脚电连接；所述输入滤波整流电路的输出端依次通过所述分压电阻R11、所述分压电阻R12与所述控制电路的控制芯片的电流采样输入脚电连接，所述低通滤波电器的一端与所述控制电路的控制芯片的电流采样输入脚电连接，所述低通滤波器的另一端接地。

进一步地，所述反激开关电源还包括漏感能量吸收电路，所述漏感能量吸收电路设置在所述反激开关电路的反激变压器的初级绕组的第一端和第二端之间。

进一步地，所述反激开关电源还包括驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述控制电路的控制芯片的驱动脚电连接，所述驱动电路的输出端与所述反激开关电路的开关管的栅极端电连接。

进一步地，所述输入滤波整流电路包括：EMI滤波器、由四个二极管组成的桥式整流电路、储能电容C1、热敏电阻RT；EMI滤波器，所述EMI滤波器的输入端与交流电源的输出端电连接，所述EMI滤波器包括：保险丝F1、压敏电阻RV1、电容CY1、电容CY2、电阻R1、电阻R2、电容CX1、共模电感L1、电容CX2；其中：所述共模电感L1的第一输入端通过保险丝F1与交流源火线电连接，所述共模电感L1的第二输入端与交流源零线电连接，所述共模电感L1的第一输入端与所述第二输入端之间并联有压敏电阻RV1、所述电容CX1、由电容CY1和电容CY2串联构成的支路、及由泄放电阻R1和 R2串联构成的支路，所述电容CY1和电容CY2的连接公共端接地，所述共模电感L1的第一输出端与第二输出端之间连接所述电容CX2；所述共模电感 L1的输出端与所述桥式整流电路的输入端电连接，所述储能电容C1的正极端与所述桥式整流电路输出正极端电连接，所述热敏电阻RT的一端与所述桥式整流电路输出负极端电连接，所述热敏电阻RT的另一端接地，所述储能电容C1的负极端接地，所述储能电容C1的正极端与所述控制电路电连接。

进一步地，所述供电电路包括：二极管D2、电阻R5、极性电容C3；所述二极管D2的阳极端与所述反激变压器的辅助绕组的第一端电连接，所述二极管D2的阴极端与电阻R5的一端电连接，所述电阻R5的另一端与极性电容C3的正极端电连接，所述极性电容C3的负极端接地，所述电阻R5和所述极性电容C3的正极端电连接的公共端与所述控制芯片的供电输入脚电连接。

进一步地，所述输出电压整流电路包括：整流二极管D4、电阻R20、电容C8、极性电容C9、极性电容C10、电感L3、电容C12、电容C17；所述反激开关电路的反激变压的次级绕组的第一端分别与所述整流二极管D4的阳极端、所述电阻R20的一端电连接，所述电阻R20的另一端通过所述电容 C8与所述整流二极管D4的阴极端电连接，所述极性电容C9的正极端与所述整流二极管D4的阴极端电连接，所述极性电容C9的负极端接地；所述电感 L3的一端与所述整流二极管D4的阴极端电连接，所述电感L3的另一端与分别与所述极性电容C10的一端、所述电容C12的一端、所述电容C17的一端电连接，所述极性电容C10的另一端、所述电容C12的另一端、所述电容C17 的另一端接地；

进一步地，所述反馈取样电路包括并联稳压集成电路U1、光耦OP1、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C13、电容C14、电容C16；其中：所述电阻R21的一端与所述电感L3的输入端电连接，所述电阻R21的另一端与所述光耦OP1的阳极端电连接，所述光耦的 OP1的阴极端与所述并联稳压集成电路U1的阴极端电连接，所述光耦OP1 的输出端与所述控制芯片的反馈输入脚电连接，所述并联稳压集成电路U1的阳极端接地，所述电阻R22连接在所述光耦OP1的阳极端与阴极端之间；所述电感L3的输出端通过依次电连接的电阻R24、R25、R26后接地；所述电容C16与所述电阻R24并联；所述电阻R25、所述电阻R26电连接的公共端 (即电阻R25和电阻R26连接的结点)，分别与所述并联稳压集成电路U1的参考端、所述电容C13的一端、所述电容C14的一端电连接，所述电容C13 的另一端与所述电阻R23的一端电连接，所述光耦OP1A的阴极端与所述并联稳压集成电路U1的阴极端连接的公共端分别与所述电容C14的另一端、所述电阻R23的另一端电连接。

本实用新型提供的反激开关电源，电流采样精度高，误差范围下，在输入电压变化范围很大的情况下，电流采样输入脚输入的引脚信号可以保持微小变化，实现了过流点的一致性。此外，本发明的反激开关电源，系统稳定性高、输出电压稳定、待机功耗低、启动时间短、线路简单、成本低。

附图说明

图1为本实用新型反激开关电源实施例一电路连接框图；

图2为本实用新型反激开关电源另一实施例电路图；

图3为本实用新型反激开关电源另一实施例中漏感能量吸收电路多种连接电路种类图；

图4为本实用新型反激开关电源另一实施例中驱动电路多种连接电路图；

图5为本实用新型反激开关电源另一实施例电路图。

附图标记：

10-输入滤波整流电路；20-反激开关电路；30-输出电压整流电路；40-反馈取样电路；50-控制电路；60-供电电路；70-电流采样及补偿电路；80-漏感能量吸收电路；90-驱动电路；100-保护电路。

具体实施方式

本实用新型一种反激开关电源，实施例如图1所示，包括：输入滤波整流电路10、反激开关电路20、输出电压整流电路30、反馈取样电路40、控制电路50、供电电路60、电流采样及补偿电路70；其中，反激开关电路20 分别与输入滤波整流电路10、输出电压整流电路30、控制电路50、供电电路 60、电流采样及补偿电路70电连接，输入滤波整流电路10还与控制电路50、电流采样及补偿电路70电连接，输出电压整流电路30还与反馈取样电路40 电连接，控制电路50还分别与反馈取样电路40、电流采样及补偿电路70、供电电路60电连接；

输入滤波整流电路10将输入的交流电进行滤波整流后输出给反激开关电路20，反激开关电路20在控制电路50的控制下对变压器存储和泄放能量进行调节，输出所需电压，输出电压整流电路30对反激开关电路20输出的所需电压进行整流滤波处理后提供给负载电能；反馈取样电路40采集输出电压整流电路30输出的电压反馈信息，并将电压反馈信息输出给控制电路50；电流采样及补偿电路70采集反激开关电路20的变压器初级线圈的电流信息、输入滤波整流电路10输出的高压补偿信息，并将采集到的电流信息及高压补偿信息输出给控制电路50；供电电路60给控制电路50提供工作电压，所述控制电路50根据反馈取样电路40采集的电压反馈信息、电流采样及补偿电路采集的采样电流信息和高压补偿信息，调整输出脉冲占空比，控制反激开关电路20的开关管的通断，使得反激开关电路20输出稳定电压。

具体的，如图2所示的反激开关电源电路图中：

控制电路50包括控制芯片1IC2，控制芯片1IC2的零电流检测保护脚 (ZCD第1脚)，通过电阻R9与反激开关电路20中的反激变压器T1的辅助绕组电连接，零电流检测保护脚(ZCD第1脚)通过电容C5后接地；控制芯片1IC2的反馈输入脚(FB第2脚)，与反馈取样电路40的输出端电连接；控制芯片1IC2的电流采样输入脚(IS第3脚)，与电流采样及补偿电路70 的输出端电连接；控制芯片1IC2的高压输入脚(VH第8脚)，通过依次连接的分压电阻R17、R16、R15后与输入滤波整流电路10的输出端电连接；控制芯片1IC2的供电输入脚(VCC第6脚)，与供电电路60的输出端电连接，供电输入脚通过电容C7后接地；控制芯片1IC2的驱动脚(OUT第5脚)，与反激开关电路20中的开关管1M2的栅极端电连接。该控制芯片1IC2，我们可以选用FA5640系列的控制芯片1IC2。

本实用新型的反激开关电源开始工作时，输入的交流电源会先经过输入滤波整流电路10进行滤波整流处理后输出母线电压，母线电压一方面通过控制电路50的控制芯片1IC2的高压输入脚(VH第8脚)为该控制芯片1IC2 提供启动电压(最开始的启动电压是通过输入母线电压来获得的，开始工作后，该控制芯片1IC2的工作电压则是由供电电路60来提供的，供电电路60 的一端连接反激开关电路20的反激变压器T1的辅助绕组，另一端连接控制电路50的控制芯片1IC2的供电输入脚VCC)，启动芯片开始工作；另一方面，该母线电压输入到反激开关电路20，反激开关电路20中的变压器连接的开关管导通时，反激变压器T1进行储能，当开关管断开时，变压器释放能量，变压器次级输出感应电流。电流采样及补偿电路70会采集变压器初级绕组(原边线圈)的电流信息，当然，为保证最终输出的电流的稳定，所能带的负载能力不受输入电压变化的影响，还需要采集输入滤波整流电路10输出的母线电压的高压补偿信息，采集的电流信息及高压补偿信息输入到控制芯片1IC2 的电流采样输入脚(IS第3脚)；反激变压器T1释放能量后获得的直流电再通过输出电压整流电路30的滤波整流及储能处理，提供电能给负载。而反馈取样电路40则采集输出电压整流模块的电压信息输入到控制芯片1IC2的反馈输入脚(FB第2脚)；反馈输入脚(FB第2脚)和电流采样输入脚(IS第 3脚)二者接收到的信号通过控制芯片1IC2(PWM控制芯片1IC2)的内部运算，产生PWM输出。从而控制开关电源的反激变压器T1上的开关管的通断，保证输出的电压稳定，使得整个系统维持平衡。

反激开关电路20包括：反激变压器T1、开关管1M2；开关管1M2的漏极端(第1端)与反激变压器T1的初级绕组的第一端电连接，开关管1M2 的源极端(第3端)通过电流采样电阻RS1后接地，开关管1M2的栅极端(第 2端)与控制电路50的控制芯片1IC2的驱动脚(OUT第5脚)电连接；开关管1M2的源级端(第3端)与栅极端(第2端)之间通过电阻R8电连接；反激变压器T1的辅助绕组的第一端与供电电路60电连接；反激变压器T1的辅助绕组的第一端通过电阻R9后与控制芯片1IC2的零电流检测保护脚(ZCD 第1脚)电连接；反激变压器T1的次级绕组的第一端与输出电压整流电路30 的输入端电连接，所述反激变压器的次级绕组的第二端接地。

电流采样及补偿电路70包括：电阻R10、分压电阻R11、分压电阻R12、及由电阻R13和电容C6并联构成的低通滤波器；电阻R10的一端与反激变压器T1的开关管IM2的源级端(第3端)电连接，电阻R10的另一端与控制电路50的控制芯片1IC2的电流采样输入脚(IS第3脚)电连接；通过电流采样电阻RS1采集变压器T1的初级线圈的电流信息，从而反馈给控制电路 50的控制芯片1IC2的电流采样输入脚(IS第3脚)；输入滤波整流电路10 的输出端依次通过分压电阻R11、分压电阻R12与控制电路50的控制芯片 1IC2的电流采样输入脚电连接，由电阻R13和电容C6并联构成的低通滤波器一端与控制电路50的控制芯片1IC2的电流采样输入脚(IS第3脚)电连接，低通滤波器的另一端接地。

反激变压器T1的开关管IM2导通时，电流采样电阻RS1处会有电压，因此可以采集此处的电流信息，输入滤波整流电路10输出的母线电压可以对电流采样输入脚(IS第3脚)进行补偿；此外，在电流采样及补偿电路70 中设置了一个低通滤波器，可以将采集到的电流信息和母线电压补偿信息进行滤波，滤除高频信号，通过低频信号，可以有效地实现在输入电压变化范围很大的情况下，电流采样的引脚信号可以保持微小的变化，实现电流采样的高精度化。这里设置的低通滤波器为一阶的RC滤波器，由电阻R13和电容C6并联构成，结构简单，实验效果明显，操作方便，体积小，成本低。在变频的反激式开关电源电流采样中使用低通滤波器来滤除高频信号，得到特定的低频信号。通过对准谐振变频反激式电源芯片的电流采样输入脚加特定的高压补偿和低通滤波，可以有效地实现在输入电压变化范围很大的情况下，电流采样的引脚信号可以保持微小的变化，实现电流采样的高精度化。

反激变压器T1一次侧(初级侧)的地为初级地，二次侧(次级侧)的地为次级地，初级地和次级地是相对于变压器本身来区分的，和大地是不一样的，电源的外壳接的就是大地，但是变压器不能接外壳，否则会短路！在初级地和次级地之间加一个Y电容(例如图2中的电容CY5)，可以把二次侧(次级侧)的能量泄放到一次侧(初级侧)，再通过一次侧(初级侧)泄放到大地上去，这样就不会使二次侧(次级侧)的能量无处泄放，造成二次侧(次级侧)能量空间辐射。

输入滤波整流电路10包括：EMI滤波器、由四个二极管组成的桥式整流电路、储能电容C1、热敏电阻RT；EMI滤波器，EMI滤波器的输入端与交流电源的输出端电连接，EMI滤波器包括：保险丝F1、压敏电阻RV1、电容 CY1、电容CY2、电阻R1、电阻R2、电容CX1、共模电感L1、电容CX2；其中：共模电感L1的第一输入端通过保险丝F1与交流源火线电连接，共模电感L1的第二输入端与交流源零线电连接，共模电感L1的第一输入端与第二输入端之间并联有压敏电阻RV1、电容CX1、由电容CY1和电容CY2串联构成的支路、及由泄放电阻R1和R2串联构成的支路，电容CY1和电容 CY2的连接公共端接大地；共模电感L1的第一输出端与第二输出端之间连接电容CX2；共模电感L1的输出端与桥式整流电路的输入端电连接，储能电容 C1的正极端与桥式整流电路输出正极端电连接，热敏电阻RT的一端与桥式整流电路输出负极端电连接，热敏电阻RT的另一端接地，储能电容C1的负极端接地，所述储能电容C1的正极端与所述控制电路电连接。

上述EMI滤波器可以用来抑制差模干扰和共模干扰，其中，压敏电阻RV1 用于抗浪涌电流，起到一定的保护作用。储能电容C1的主要起到抑制冲击电流的作用。

供电电路60包括：二极管D2、电阻R5、极性电容C3；二极管D2的阳极端与反激变压器T1的辅助绕组的第一端电连接，二极管D2的阴极端与电阻R5的一端电连接，电阻R5的另一端与极性电容C3的正极端电连接，极性电容C3的负极端接地，电阻R5和极性电容C3的正极端电连接的公共端与控制芯片1IC2的供电输入脚电连接。

输出电压整流电路30包括：整流二极管D4、电阻R20、电容C8、极性电容C9、极性电容C10、电感L3、电容C12、电容C17；反激开关电路20 的反激变压的次级绕组的第一端分别与整流二极管D4的阳极端、电阻R20 的一端电连接，电阻R20的另一端通过电容C8与整流二极管D4的阴极端电连接，极性电容C9的正极端与整流二极管D4的阴极端电连接，极性电容C9 的负极端接地；电感L3的一端与整流二极管D4的阴极端电连接，电感L3 的另一端与分别与极性电容C10的一端、电容C12的一端、电容C17的一端电连接，极性电容C10的另一端、电容C12的另一端、电容C17的另一端接地。

值得注意的是，本实施例提供的输出电压整流电路30只是列举了一种具体的对变压器输出电流进行滤波整流及储能的电路，本电路还可以选用其它连接关系的具有滤波整流及储能的电路。此外，本电路中的电容(包括极性电容)、电阻的数量可根据实际需要进行增减，在本电路中对元件的增加或减少但实际的作用仍一样的电路均在本发明的保护范围之内。

反馈取样电路40包括并联稳压集成电路U1、光耦OP1、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C13、电容C14、电容C16；其中：电阻R21的一端与电感L3的输入端电连接，电阻R21的另一端与光耦OP1的阳极端电连接，光耦的OP1的阴极端与并联稳压集成电路 U1的阴极端电连接，光耦OP1的输出端与控制芯片1IC2的反馈输入脚电连接，并联稳压集成电路U1的阳极端接地，电阻R22连接在光耦OP1的阳极端与阴极端之间；电感L3的输出端通过依次电连接的电阻R24、R25、R26 后接地，电容C16与电阻R24并联；电阻R25和电阻R26相连的公共端(即二者连接结点)，分别与并联稳压集成电路U1的参考端、电容C13的一端、所示电容C14的一端电连接；电容C13的另一端与电阻R23的一端电连接，光耦OP1A的阴极端与并联稳压集成电路U1的阴极端连接的公共端分别与电容C14的另一端、电阻R23的另一端电连接。

此外，在上述实施例基础上，反激开关电源还包括漏感能量吸收电路80，反激开关电路20的反激变压器T1的初级绕组的第一端和第二端之间连接了一个漏感能量吸收电路80。

漏感能量吸收电路80用于吸收变压器初级线圈的漏感能量，漏感能量吸收电路80可以有多种连接方法，如图3所示。具体的，图5所示的反激开关电源中的漏感能量吸收电路80包括二极管D1、电容C2、电阻R4；二极管 D1的阳极端与反激变压器T1的初级绕组的同名端电连接，二极管D1的阴极端通过并联的电阻R4、电容C2后与反激电压器的初级绕组的第二端电连接。

较佳的，反激开关电源还包括驱动电路90，驱动电路90与控制电路50 的控制芯片1IC2的驱动脚(OUT第5脚)电连接，驱动电路90的输出端与反激开关电路20的开关管1M2的栅极端(第2端)电连接。图4提供了多种驱动电路。具体的，在图5所示的反激开关电源中采用的驱动电路90包括：二极管D3、电阻R6、电阻R7；反激开关电路20的开关管1M2的栅极端分别与电阻R6的一端、电阻R7的一端电连接，电阻R6的另一端与控制电路 50的控制芯片1IC2的驱动脚电连接，电阻R7的另一端与二极管D3的阳极端电连接，二极管D3的阴极端与控制电路50的控制芯片1IC2的驱动脚电连接。

较佳的，如图5所示的反激开关电源还包括保护电路100，保护电路100 包括压敏电阻RV1、RV2、RV3及放电管FDG1；压敏电阻RV1与共模电感 L1的输入端并列电连接，压敏电阻RV2、压敏电阻RV3串联构成一支路，支路与共模电感L1的输入端并列电连接，压敏电阻RV2和RV3的公共连接端与放电管FDG1的输入端电连接，放电管FDG1的输出端接大地。