一种用于压电陶瓷功率电源的低纹波供电电路和方法与流程

本发明涉及电源模块。更具体地，涉及一种用于压电陶瓷功率电源的低纹波供电电路和方法。

背景技术：

1、目前，压电陶瓷从电学角度可以等效为容性器件，各类压电驱动器的静态电容量一般处于几纳法至数十微法的水平，工作频率则可为某一极低频率至几百khz。因其压电陶瓷的特殊性，恰当的工作带宽、稳定且低噪声的电源是压电驱动器对其功率电源的重要要求。目前市面上常见的功率电源分为两大类，线性电源和开关电源。线性电源精度高，但存在体积大、效率低的问题，开关电源虽然比起线性电源体积变小，效率也有提高，但存在电磁干扰问题，输出电压纹波较大的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于压电陶瓷功率电源的低纹波供电电路和方法，以解决现有技术线性电源体积大、效率低，开关电源效率高，但纹波大的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

3、本发明第一方面提供一种用于压电陶瓷功率电源的低纹波供电电路，包括：

4、emi滤波与整流模块，用于将输入电压整流为母线电压，为芯片控制模块提供初始电压，为变压器提供母线电压；

5、辅助绕组供电与检测模块，用于检测变压器的辅助输出绕组的电压值并为控制芯片提供电压；

6、芯片控制模块，用于控制开关管的导通与关断；还用于根据辅助绕组供电与检测模块检测的电压值进行开关管的准谐振控制；

7、变压器，用于能量转换；

8、变压器副边输出整流模块，用于对变压器输出的输出电压进行平波整流；

9、漏感电压抑制模块，用于抑制开关管关断瞬间变压器原边的尖峰电压；输出滤波模块，用于滤除变压器副边输出整流模块整流后的输出电压中的杂散电压；

10、电压反馈模块，用于输出电压的精准闭环控制，将输出电压反馈给芯片控制模块。

11、可选地，所述变压器包括变压器输入绕组、变压器输出绕组和辅助输出绕组；

12、辅助输出绕组，用于根据芯片控制模块的控制为芯片控制模块提供工作电压。

13、可选地，所述emi滤波与整流模块包括

14、保险丝、第一压敏电阻、第一电容、第二电容、第一共模电感和第一整流桥，

15、保险丝，其第一端与第一电源端连接，第二端与第一压敏电阻的第一端、第一电容的第一端、第一共模电感的第一端连接；

16、第一压敏电阻的第二端、第一电容的第二端、第一共模电感的第三端与第二电源端连接；

17、第一共模电感，其第二端与第一整流桥的第一输入端连接，第四端与第一整流桥的第二输入端连接；

18、第一整流桥，其第一输出端与第二电容的第一端连接，第二输出端与母线电压地连接；

19、第二电容的第二端与母线电压地连接。

20、可选地，所述漏感电压抑制模块包括

21、第一电阻、第二电阻、第四电容和第一二极管；

22、第一电阻的第一端、第二电阻的第一端、第四电容的第一端与第二电容c2的第一端连接；

23、第一电阻的第二端与第二电阻的第二端连接；

24、第二电阻的第二端与第四电容的第二端连接；

25、第四电容的第一端与变压器输入绕组的第一引脚连接；

26、第一二极管，其第一端与变压器输入绕组的第三脚连接，第二端与第二电阻的第二端连接。

27、可选地，所述芯片控制模块包括

28、第一芯片，第一开关管，第二开关管，第一稳压二极管，第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻，第二十电容、第二十一电容和第二十二电容；

29、第一芯片，其第一引脚与辅助绕组供电与检测模块的输出端连接；

30、第二引脚与第一开关管的栅极、第十电阻的第二端连接；

31、第三引脚与第二十电容的第一端连接；

32、第四引脚与第二十一电容的第一端、电压反馈模块的输出端连接；

33、第五引脚与第二十二电容的第一端、第十二电阻的第一端连接；

34、第六引脚与母线电压地连接；

35、第七引脚与第十一电阻的第一端连接；

36、第八引脚与第十六电容的正极、变压器辅助输出绕组的第六引脚连接；

37、第一开关管，其漏极与第一电阻的第一端连接，源极与第十电阻的第一端、第一稳压二极管的第一端、第一芯片的第八引脚连接；

38、第二开关管，其栅极与第十一电阻的第二端连接，漏极与输入绕组的第三引脚连接，源极与第十三电阻的第一端连接；

39、第十二电阻的第二端与第十三电阻的第一端连接；

40、第一稳压二极管的第二端、第二十电容的第二端、第二十一电容的第二端、第二十二电容的第二端、第十六电容的第二端、第十三电阻的第二端与母线电压地连接。

41、可选地，所述辅助绕组供电与检测模块包括

42、第五电阻、第八电阻、第九电阻，第十五电容、第十七电容、第十八电容和第五二极管；

43、第五二极管，其第一端与辅助输出绕组第六引脚连接，第二端与第十七电容的第一端、第五电阻的第一端连接；

44、第十七电容，其第二端与辅助输出绕组第五引脚连接；

45、第十五电容，其第一端与第五电阻的第二端连接，第二端与第十七电容的第二端连接；

46、第五电阻的第二端与第一芯片的第八引脚连接

47、第八电阻，其第一端与第五二极管的第一端连接，第二端与第九电阻的第一端连接；

48、第九电阻，其第一端与第十八电容的第一端连接，第二端与第十八电容的第二端连接。

49、可选地，所述变压器副边输出整流模块包括

50、第二二极管、第三二极管，第七电容、第八电容、第十电容和第二电感；

51、第二二极管的第一端、第三二极管的第一端与变压器的输出绕组第十三引脚连接，

52、第二二极管的第一端、第三二极管的第二端与第七电容的第一端连接；

53、第十电容，其第一端与变压器的输出绕组第十一引脚连接，第二端与母线电压地连接；

54、第七电容的第二端与第十电容、输出电压接地信号连接；

55、第二电感，其第一端与第七电容的第一端连接，第二端与第八电容的第一端连接；

56、第八电容的第二端与第七电容的第二端连接。

57、可选地，输出滤波模块包括

58、第四共模电感、第九电容和第十一电容；

59、第四共模电感，其第一端与变压器副边输出整流模块的第八电容第一端连接，第三端与变压器副边输出整流模块的第八电容第二端连接，

60、第二端与第九电容的第一端、第十一电容的第一端连接，第四端与第九电容的第二端、第十一电容的第二端连接。

61、可选地，所述电压反馈模块包括：

62、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻，第二十三电容，第一光耦和三端稳压器；

63、第一光耦，其第一端与第十四电阻的第一段连接，第二端与三端稳压器的第一端、第二十三电容的第一端连接，第三端与母线电压地连接，第四端为输出端连接第一芯片u1的第四端；

64、第十五电阻，其第一端与变压器副边输出整流模块的第八电容第一端、第十四电阻第二端连接，第二端与第二十三电容的第二端、第十六电阻的第一端连接；

65、第十六电阻的第二端、三端稳压器的第二端与变压器副边输出整流模块的第八电容第二端、输出电压接地信号连接；

66、三端稳压器的第三端与第十六电阻的第一端连接。

67、本发明第二方面提供一种用于压电陶瓷功率电源的低纹波供电方法，包括：

68、emi滤波与整流模块将输入电压整流为母线电压，为芯片控制模块提供初始供电电压，并为变压器提供电源输入；芯片控制模块根据辅助绕组供电与检测模块检测到变压器辅助输出绕组的电压值对开关管进行准谐振开关控制；

69、开关管导通时，变压器原边绕组通过开关管导通，输入的母线电压能量储存在变压器的原边，变压器的副边不导通；开关管关断时，变压器原边储存的能量反应到变压器副边，变压器副边开通；变压器副边输出整流模块对变压器输出的输出电压进行整流；漏感电压抑制模块抑制变压器原边开关管关断瞬间的漏感尖峰电压；输出滤波模块滤除变压器副边输出整流模块整流后的输出电压中的杂散电压；电压反馈模块将输出电压反馈给芯片控制模块；

70、辅助绕组供电与检测模块检测变压器的辅助输出绕组的电压值，并发送至芯片控制模块；芯片控制模块完成输出电压的闭环控制，根据所述辅助输出绕组的电压值进行频率可变的准谐振控制；

71、当辅助绕组电压值达到芯片控制模块的第一芯片供电电压后，第一芯片由辅助绕组供电。

72、本发明的有益效果如下：

73、本发明可以极大减少待机损耗，减少变压器副边的感应电压毛刺，输出滤波模块采用共模电感与法拉第电磁笼电容与一个高频电容相结合的方式，极大的减少了输出电压纹波与噪声。