开关电源系统的制作方法

本实用新型涉及一种电源技术领域，尤其涉及一种开关电源系统。

背景技术：

一般而言，传统的电源均采用继电器来控制输出电压。由于继电器的最低吸合电压为额定电压的70％，并且输出电压会存在5％的电压误差，因此电源的输出电压需要大于该继电器的额定电压的70％才可以控制继电器吸合，否则该继电器将无法吸合，如此将会导致无电源输出。

技术实现要素：

鉴于上述内容，有必要提供一种开关电源系统。

一种开关电源系统，包括变压器、继电器及输出端，该继电器连接于该变压器与该输出端之间，该继电器的线圈两端连接变压器以接收该变压器的输出电压，该开关电源系统还包括：

低压导通控制电路，该低压导通控制电路连接该变压器以接收该输出电压，并根据该输出电压输出控制信号；

反馈电路，该反馈电路连接该低压导通控制电路以接收该控制信号，并根据该控制信号输出反馈信号；及

脉冲宽度调制电路，该脉冲宽度调制电路连接该反馈电路以接收该反馈信号，并根据该反馈信号调整脉冲信号的输出占空比以调整该输出电压，进而控制该继电器导通该变压器与该输出端之间的连接。

作为一种优选方案，该变压器的初级包括第一绕组及第二绕组，该第一绕组通过第一整流滤波电路、EMI电路与交流电源连接，该第一绕组还连接功率控制开关，该第二绕组与该脉冲宽度调制电路连接。

作为一种优选方案，该开关电源系统还包括第二整流滤波电路，该变压器的次级包括第三绕组，该第三绕组通过该第二整流滤波电路连接至该线圈两端。

作为一种优选方案，该反馈电路包括光电耦合器、可控精密稳压源、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻及第六电阻、第十四电阻，该光电耦合器包括发光单元和开关单元，该开关单元包括发射极和集电极，该开关单元之集电极连接该脉冲宽度调制电路，该开关单元之发射极接地，该发光单元的阳极通过该第一电阻连接该第二整流滤波电路，该发光单元的阳极还通过该第二电阻连接该发光单元的阴极，该发光单元的阴极连接该可控精密稳压源的第一端，该可控精密稳压源的第二端接地，该可控精密稳压源的调节端依次通过该第三电阻及该第四电阻接地，该可控精密稳压源的调节端还通过该第五电阻连接该第二整流滤波电路，该第六电阻的第一端连接该可控精密稳压源的第一端，该第六电阻的第二端通过该第一电容连接该可控精密稳压源的调节端，该第十四电阻的第一端连接至该可控精密稳压源的调节端，该第十四电阻的第二端通过该第四电阻接地。

作为一种优选方案，该反馈电路还包括电位器，该电位器包括开关及可调电阻器，该继电器之线圈的第一端连接该第二整流滤波电路，该继电器之线圈的第一端连接第一二极管的阴极，该第一二极管的阳极连接该继电器之线圈的第二端，该继电器之线圈的第二端通过该开关接地，该可调电阻器的第一端接地，该可调电阻器的第二端及调节端均连接至该第三电阻与该第四电阻之间的节点。

作为一种优选方案，该低压导通控制电路包括第一电子开关、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻及第二电容，该第一电子开关的第一端通过第七电阻连接该继电器之线圈的第一端，该第一电子开关的第一端还通过该第八电阻接地，该第一电子开关的第二端通过该第九电阻连接该继电器之线圈的第一端，该第一电子开关的第三端通过该第十电阻接地，该第一电子开关的第三端还通过该第二电容接地。

作为一种优选方案，该低压导通控制电路还包括第二电子开关、第十一电阻、第十二电阻及第三电容，该第二电子开关的第一端通过该第十一电阻连接于该继电器的公共端，该第二电子开关的第一端还通过该第十二电阻接地，该第二电子开关的第一端还通过该第三电容接地，该第二电子开关的第二端接地，该第二电子开关的第三端连接该第一电子开关的第三端。

作为一种优选方案，该低压导通控制电路还包括第三电子开关、稳压二极管、第十三电阻、第十五电阻及第四电容，该第三电子开关的第一端连接至该第二电子开关的第三端，该第三电子开关的第二端通过该第十三电阻连接至该可控精密稳压源的调节端，该第三电子开关的第三端通过该第四电容连接该继电器之线圈的第二端，该第十五电阻的第一端连接该第三电子开关的第三端，该第十五电阻的第二端连接至该继电器之线圈的第二端，该稳压二极管的阴极连接该发光单元的阴极，该稳压二极管的阳极接地。

作为一种优选方案，该第一电子开关为PNP型三极管，该第二电子开关为NPN型三极管，该第一电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应该PNP型三极管的基极、发射极及集电极，该第二电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应该NPN型三极管的基极、发射极及集电极。

作为一种优选方案，该第三电子开关为N型场效应管，该第三电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应该N型场效应管的栅极、漏极及源极

上述开关电源系统通过该低压导通控制电路接收该变压器的输出电压，并通过该脉冲宽度调制电路调整脉冲信号的输出占空比以调整该输出电压，进而控制该继电器导通，如此可解决该继电器在低电压状态下无法吸合的问题，使得电源产品具有低压宽范围的输出能力，有利于节约能耗。

附图说明

图1示出本实用新型较佳实施方式的开关电源系统的方框图。

图2示出图1所示开关电源系统中的部分电路图。

主要元件符号说明

开关电源系统 100

交流电源 200

EMI电路 10

保险丝 12

整流滤波电路 20、70

第一绕组 22

第二绕组 24

第三绕组 26

功率控制开关 30

PWM电路 40

反馈电路 50

低压导通控制电路 60

连接器 80

电池 90

变压器 T1

光电耦合器 U1

可控精密稳压源 D1

二极管 D2、D4

二极管组 D3

稳压二极管 ZD1

电阻 R1-R19

电容 C、C1-C9

电感 L1

电子开关 Q1-Q3

继电器 RL1

电位器 VR1

热敏电阻 RT1、RT2

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。可以理解，附图提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。附图中显示的尺寸是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参考图1，为本实用新型开关电源系统100的较佳实施方式的方框图，该开关电源系统100包括变压器T1、继电器RL1、EMI电路10、整流滤波电路20、功率控制开关30、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)电路40、反馈电路50及低压导通控制电路60、整流滤波电路70及多路输出端(如DC+输出端、DC-输出端)。

该继电器RL1包括线圈及控制开关，该线圈包括第一端1及第二端2，该控制开关包括公共端3、常开端5及常闭端4。该线圈的第一端1及第二端2通过该整流滤波电路70连接至该变压器T1。该控制开关的常闭端4通过电池90连接至该DC+输出端，该控制开关的常开端5连接该整流滤波电路70，该控制开关的公共端3连接至该DC+输出端。

该整流滤波电路20通过该EMI电路10连接该交流电源200，该EMI电路10用于滤除由该交流电源200进来的各种干扰信号。该整流滤波电路20用于将该交流电源200输入的交流电转换成平滑的脉动小的直流电。该整流滤波电路20还通过电容C接地。该EMI电路10与该交流电源200之间还连接有保险丝12。在本实施方式中，该交流电源200可为市电电源。

该变压器T1的初级包括第一绕组22及第二绕组24。该第一绕组22通过该整流滤波电路20、该EMI电路10与交流电源200连接。该功率控制开关30与该第一绕组22及该PWM电路40连接，以用于控制该变压器T1初级的第一绕组22的通断。

该变压器T1的次级包括第三绕组26，该DC+输出端、该DC-输出端从该第三绕组26引出信号。该DC+输出端、该DC-输出端通过该整流滤波电路70与该第三绕组26连接。

该反馈电路50包括光电耦合器U1，该反馈电路50通过该光电耦合器U1连接该PWM电路40。该PWM电路40连接该功率控制开关30及该第二绕组24。

当该交流电源200的电压变化或者输出端帯载电流变化时，输出端输出电压的变化量通过该光电耦合器U1反馈给该PWM电路40，该PWM电路40对应进行PWM调整，进而控制该功率控制开关30以达到稳定输出电压的目的。该第二绕组24用于在该开关电源系统100启动建立平衡后给该PWM电路40供电。

该低压导通控制电路60连接该整流滤波电路70，该反馈电路50连接该低压导通控制电路60，该PWM电路40连接该反馈电路50。

该低压导通控制电路60通过该整流滤波电路70接收该变压器T1的输出电压，并根据该输出电压输出控制信号至反馈电路50。该反馈电路50用于根据该控制信号输出反馈信号至该PWM电路40。该PWM电路40用于根据该反馈信号调整脉冲信号的输出占空比以调整该变压器T1的输出电压，来控制该继电器RL1导通该变压器T1与该DC+输出端、该DC-输出端之间的连接。

请一并参阅图2，该光电耦合器U1包括一发光单元和一开关单元。该开关单元包括一发射极和一集电极。该开关单元之集电极连接至该PWM电路40，该开关单元之发射极接地。

该反馈电路50进一步包括可控精密稳压源D1、电容C1及七个电阻R1-R6、R14。该发光单元的阳极通过该电阻R1连接该整流滤波电路70，该发光单元的阳极还通过该电阻R2连接该发光单元的阴极，该发光单元的阴极连接该可控精密稳压源D1的第一端，该可控精密稳压源D1的第二端接地，该可控精密稳压源D1的调节端依次通过该电阻R3及该电阻R4接地，该可控精密稳压源D1的调节端还通过该电阻R5连接该整流滤波电路70，该电阻R6的第一端连接该可控精密稳压源D1的第一端，该电阻R6的第二端通过该电容C1连接该可控精密稳压源D1的调节端，该电阻R14的第一端连接至该可控精密稳压源D1的调节端，该电阻R14的第二端通过该电阻R4接地。

该反馈电路50还包括电位器VR1，该电位器VR1包括开关及可调电阻器。该线圈的第一端1连接该整流滤波电路70，该线圈的第一端1还连接二极管D2的阴极，该二极管D2的阳极连接该线圈的第二端2，该线圈的第二端2通过该开关接地，该可调电阻器的第一端接地，该可调电阻器的第二端及调节端均连接至该电阻R3与该电阻R4之间的节点P1。

该低压导通控制电路60包括三个电子开关Q1-Q3、八个电阻R7-R13、R15、三个电容C2-C4及稳压二极管ZD1。

该电子开关Q1的第一端通过该电阻R7连接该继电器RL1之线圈的第一端，该电子开关Q1的第一端还通过该电阻R8接地，该电子开关Q1的第二端通过该电阻R9连接该继电器RL1之线圈的第一端，该电子开关Q1的第三端通过该电阻R10接地，该电子开关Q1的第三端还通过该电容C2接地。

该电子开关Q2的第一端通过该电阻R11连接于该继电器RL1的公共端，该电子开关Q2的第一端还通过该电阻R12接地，该电子开关Q2的第一端还通过该电容C3接地，该电子开关Q2的第二端接地，该电子开关Q2的第三端连接该电子开关Q1的第三端。

该电子开关Q3的第一端连接至该电子开关Q2的第三端，该电子开关Q3的第二端通过该电阻R13连接至该可控精密稳压源D1的调节端，该电子开关Q3的第三端通过该电容C4连接该线圈的第二端2，该电阻R15的第一端连接该电子开关Q3的第三端，该电阻R15的第二端连接至该可控精密稳压源D1的调节端，该稳压二极管ZD1的阴极连接该发光单元的阴极，该稳压二极管ZD1的阳极接地。

该整流滤波电路70包括二极管组D3、五个电容C5-C9、四个电阻R16-R19及电感L1。

该二极管组D3由两个并联的二极管组成。该二极管组D3的共用阳极连接至该第三绕组26的一端，该二极管组D3的共用阳极还连接三个电阻R16-R18的一端，该二极管组D3的共用阴极通过该电容C5连接至该三个电阻R16-R18的另一端。该第三绕组26的另一端接地，该第三绕组26的另一端还连接至该DC-输出端。该二极管组D3的共用阴极还通过该电感L1连接至该DC+输出端。

该电容C6及该电容C7的一端均连接至该二极管组D3的共用阴极与该电感L1的第一端之间，该电容C6及该电容C7的另一端均接地。该电感L1的第一端通过该电阻R1连接至该发光单元的阳极。

该电阻R19的一端连接该电感L1的第二端，该电阻R19的另一端接地。该电容C8及该电容C9的一端连接于该电感L1的第二端，该电容C8及该电容C9的另一端接地。

该开关电源系统100还可包括二极管D4、两个正温度系数热敏电阻RT1、RT2。该二极管D4的阳极连接该第三绕组26的另一端，该二极管D4的阴极依次通过该热敏电阻RT1、热敏电阻RT2连接该控制开关的常闭端4。

该开关电源系统100还包括连接器80，该DC+输出端及该DC-输出端设置于该连接器80上，该连接器80上还设有接地端。

在本实施方式中，该电子开关Q1为PNP型三极管，该电子开关Q2为NPN型三极管，该电子开关Q3为N型场效应管。该电子开关Q1的第一端、第二端及第三端分别对应该PNP型三极管的基极、发射极及集电极。该电子开关Q2的第一端、第二端及第三端分别对应该NPN型三极管的基极、发射极及集电极。该电子开关Q3的第一端、第二端及第三端分别对应该N型场效应管的栅极、漏极及源极。

下面对本实用新型开关电源系统100的工作原理进行说明。

待机时，该电位器VR1、该电子开关Q2及该继电器RL1均处于截止状态，该电子开关Q1及该电子开关Q3均处于导通状态，该电容C8两端的电压为3V。

当该电位器VR1的开关被按下时，该电容C4通过该电阻R13连接至该可控精密稳压源D1的第一端，该变压器T1的输出电压开始对该电容C4充电，进而将拉低该可控精密稳压源D1的调节端的电位，以使得该可控精密稳压源D1导通。当该可控精密稳压源D1导通后，该光电耦合器U1将导通后得电工作，该光电耦合器U1输出低电平的反馈信号至该PWM电路40，该PWM电路40接收到反馈信号后调节脉冲信号的输出占空比以提高该变压器T1的输出电压。

当该输出电压升高至预设阈值(如8.4V)时，即该输出电压达到了该继电器RL1之额定电压的70％，该线圈将产生工作电压以将该公共端3吸合到该常开端5，如此该输出电压即可通过DC+输出端、DC-输出端为外部设备供电。同时该电子开关Q2导通，进而使得该电子开关Q3为截止状态。此时，该电容C4与该电阻R13断开连接，该电阻R15给该电容C4放电。

此时，该变压器T1的输出电压为3V，由于该继电器RL1吸合后的释放电压为额定电压的10％(如1.2V)，如此一来，该输出电压为3V电压亦可使该继电器RL1继续保持吸合状态，完全满足了开关电源系统的低压输出的需求。

上述开关电源系统100可应用于多种电器设备中，比如给音响、碟机、电脑等电器设备供电。本实用新型的开关电源系统100通过该低压导通控制电路60接收变压器的输出电压，并通过该PWM电路40调整脉冲信号的输出占空比以调整该输出电压，进而控制继电器导通，如此可解决继电器在低电压状态下无法吸合的问题，使电源产品具有低压宽范围的输出能力，有利于节约能耗。