专利名称：通用型开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线电电子领域中的通用型开关电源，特别适用于通用电源领域取代线性电源作开关电源装置。
目前在无线电电子领域内使用的开关电源比线性电源有诸多优点，在电子设备中已基本取代了线性电源，但在通用电源领域内仍是采用线性电源，其原因是由于开关电源不宜采用改变变压器抽头的方式来解决大范围调压问题，因此限制了开关电源来作通用电源。
本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种变压器绕组不变时解决宽范围调压及稳压的通用型开关电源，并本实用新型还具有稳压性能好和脉动电压小，电路简单，成本较低，性能可靠，便于生产和普及应用等特点。
本实用新型的目的是这样实现的它由整流滤波电路1、4、变换电路2、辅助电源3、激励电路5、比较放大电路6组成，其中外接市电交流220V电源与整流滤波电路1入端连接，整流滤波电路1出端分别与变换电路2、辅助电源3入端1脚连接，变换电路2出端2脚串接整流滤波电路4后一路与+V出端连接、另一路与比较放大电路6入端1脚连接，比较放大电路6出端3脚串接激励电路5后与变换电路2入端4脚连接、辅助电源3出端2脚与变换电路2入端3脚连接、出端3脚与比较放大电路6入端2脚连接。
本实用新型的目的还可以通过以下措施达到本实用新型辅助电源3由晶体管BG1、二极管D1至D4、稳压管D5、变压器T1组成，其中整流滤波器电路1正电压出端串接变压器T1初级线圈L1后与晶体管BG1集电极连接、负电压出端分别与晶体管BG1发射极、二极管D1正极、变压器T1次级线圈L3一端及电容C3、C4一端并接，晶体管BG1基极分别与二极管D1负极、稳压管D5负极及电容C1一端并接，电容C1另一端并联连接电容C2、电阻R1后与变压器T1次级线圈L3另一端、二极管D2正极、D3负极并联连接，二极管D2负极与电容C3另一端及变换电路2入端3脚连接，二极管D3正极与电容C4另一端及稳压管D5正极并接，变压器T1次级线圈L2一端串接二极管D4后分别与电容C5一端及比较放大电路6入端2脚并接，变压器T2次级线圈L2另一端和电容C5另一端与地端连接。
本实用新型变换电路2由晶体管BG2、二极管D6、变压器T2初级线圈L4、次级线圈L5组成，其中C1整流滤波电路1正电压出端并联连接变压器T2初级线圈L4、电容C6后再串接二极管D6与晶体管BG2集电极连接，变压器T2次级线圈L5一端与电容C7一端及整流滤波电路4中的二极管D13正极并接、次级线圈L5及电容C7另一端与地端连接，晶体管BG2发射极与整流滤波电路1负电压出端连接、基极与电阻R3一端以及激励电路5中的二极管D10负极、D7正极、晶体管BG3集电极及电阻R2一端并接，电阻R3另一端与辅助电源3出端2脚连接。
本实用新型激励电路5由晶体管BG3、光电耦合器BG4-2、二极管D7至D11、变压器T2次级线圈L6、L7组成，其中晶体管BG3集电极与二极管D7正极、D10负极、电阻R2一端及变换电路2中的晶体管BG2基极、电阻R3一端并接、基极与电阻R4、电容C14一端及光电耦合器BG4-2光电三极管发射极并接、发射极与二极管D10正极、D9负极、电阻R4、电容C11另一端、变压器T2次级线圈L7另一端及整流滤波电路1负电压出端并联连接，电阻R2另一端串接电容C12后与变压器T2次级线圈L6、L7一端及电容C14另一端并联连接、二极管D7负极与二极管D9正极及电容C13一端并接，电容C13另一端与二极管D8正极及变压器T2次级线圈L6另一端连接，二极管D8负极、D11负极与光电耦合器BG4-2光电三极管集电极及电容C11一端并接，二极管D11正极与辅助电源3出端2脚连接。
本实用新型相比背景技术有如下优点1．本实用新型采用了辅助电源3、激励电路5，使在变压器绕组不变时能实现宽范围调压及稳压，并具有稳压性能好和脉动电压小等特点。
2．本实用新型采用的电路简单，在变压器绕组不变时实现大范围调压，因此成本较低，性能可靠，便于生产和普及推广应用。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型原理方框图。
图2是本实用新型辅助电源3的电原理图。
图3是本实用新型变换电路2、激励电路5、整流滤波电路4、比较放大电路6的电原理图。
参照图1至图3，本实用新型由整流滤波电路1、4、变换电路2、辅助电源3、激励电路5、比较放大电路6组成。其中外接市电交流电源220V与整流滤波电路1入端连接，整流滤波电路1作用是把220V交流电源整流成直流电源，其整流输出的直流电压一路输出至变换电路2中变压器T2的初级线圈L4入端、另一路输出至辅助电源3中变压器T1的初级线圈L1入端，实施例整流滤波电路1采用普通的全波桥式整流电路制作，其整流输出直流电压约为300V。
本实用新型辅助电源3由晶体管BG1、二极管D1至D4、稳压管D5、变压器T1组成。实施例的连接线路如下整流滤波器电路1正电压出端串接变压器T1初级线圈L1后与晶体管BG1集电极连接、负电压出端分别与晶体管BG1发射极、二极管D1正极、变压器T1次级线圈L3一端及电容C3、C4一端并接，晶体管BG1基极分别与二极管D1负极、稳压管D5负极及电容C1一端并接，电容C1另一端并联连接电容C2、电阻R1后与变压器T1次级线圈L3另一端、二极管D2正极、D3负极并联连接，二极管D2负极与电容C3另一端及变换电路2入端3脚连接，二极管D3正极与电容C4另一端及稳压管D5正极并接，变压器T1次级线圈L2一端串接二极管D4后分别与电容C5一端及比较放大电路6入端2脚并接，变压器T2次级线圈L2另一端和电容C5另一端与地端连接。辅助电源3的作用是在较低的市电条件下便进入稳压状态，一方面给比较放大电路6提供稳定电源，同时也给变换电路2提供起振电压，可防止辅助电源3不正常时变换电路2处于危险的失控状态，同时还给比较放大电路6中光电耦合器BG4-1的二极管并联提供电源。辅助电源3采用的是反激式电路，利用晶体管BG1基极激励绕组即变压器T1次级线圈L3得到一个输出电压作为变换电路2的起振电压及光电二极管的电源。电容C4上的电压为反向电压，利用稳压管D5的稳定电压控制晶体管BG1的导通状态，而将C4上反向电压稳住，因此辅助电源3的输出电压是稳定的。电路中电容C2为加速关断电容，可以减少关断功耗。为了使变换电路2在很低的电压下就处于被控状态，防止关机后失控，因此辅助电源3应提前进入稳压状态，变换电路2要先于辅助电源3停振，否则电源在轻载和空载条件下关机后会出现输出电压上跳现象影响外接电子设备的工作，晶体管BG1起开关作用，二极管D2、D4起整流作用。实施例晶体管BG1采用市售BUT11型晶体管制作，二极管D1至D4采用市售1N4148型二极管制作，稳压管D5采用市售2CW12型稳压管制作，变压器T1采用EI型磁芯制作，其初级线圈L1绕制500圈，次级线圈L2绕制30匝，次级线圈L3绕制7匝。
本实用新型变换电路2由晶体管BG2、二极管D6、变压器T2初级线圈L4、次级线圈L5组成。其实施例连接电路如下整流滤波电路1正电压出端并联连接变压器T2初级线圈L4、电容C6后再串接二极管D6与晶体管BG2集电极连接，变压器T2次级线圈L5一端与电容C7一端及整流滤波电路4中的二极管D13正极并接、次级线圈L5及电容C7另一端与地端连接，晶体管BG2发射极与整流滤波电路1负电压出端连接、基极与电阻R3一端以及激励电路5中的二极管D10负极、D7正极、晶体管BG3集电极及电阻R2一端并接，电阻R3另一端与辅助电源3出端2脚连接。实施例变换电路2采用反激式电路制作。
本实用新型激励电路5由晶体管BG3、光电耦合器BG4-2、二极管D7至D11、变压器T2次级线圈L6、L7组成，其实施例连接线路如下晶体管BG3集电极与二极管D7正极、D10负极、电阻R2一端及变换电路2中的晶体管BG2基极、电阻R3一端并接、基极与电阻R4、电容C14一端及光电耦合器BG4-2光电三极管发射极并接、发射极与二极管D10正极、D9负极、电阻R4、电容C11另一端、变压器T2次级线圈L7另一端及整流滤波电路1负电压出端并联连接，电阻R2另一端串接电容C12后与变压器T2次级线圈L6、L7一端及电容C14另一端并联连接、二极管D7负极与二极管D9正极及电容C13一端并接，电容C13另一端与二极管D8正极及变压器T2次级线圈L6另一端连接，二极管D8负极、D11负极与光电耦合器BG4-2光电三极管集电极及电容C11一端并接，二极管D11正极与辅助电源3出端2脚连接。
变换电路2作用是把整流滤波电路1输出的+300V直流电压变换成高频交流电压，电路中二极管D6为防止晶体管BG2反向导通的二极管，它不同通常的阻尼二极管接法，优点是能够完全防止晶体管BG2的反向导通，另外二极管耐压较低。变压器T2作用是一方面变换高频交流电压，另一面激励电路5中的次级线圈L6、L7提供晶体管BG2的激励电压，晶体管BG2起开关作用，晶体管BG3起分流作用。给晶体管BG2提供的激励电流大小受光电耦合器BG4-2光电三极管输出的电流大小而定，光电耦合器BG4-2光电三极管输出电流大时，则晶体管BG3的分流电流大，而晶体管BG2产生的高频电流相应减小，保持电源输出电压+V稳定不变。激励电路5中二极管D7、D9、电容C13为加速关断电路、C12为激励电容器。光电耦合器BG4-2光电三极管输出电流的大小受比较放大电路6中的光电耦合器BG4-1光电二极管的光强度强弱而定。比较放大电路6实施例由运算放大器7、稳压二极管D12、光电耦合器BG4-1光电二极管组成，其中运算放大器7构成比较放大器，比较放大电路6的比较电压一路由输出电压+V经电阻R6、R9构成分压电路提供，另一路由辅助电源3输出10V电压经电阻R7、R8构成分压电路提供，实施例电阻R9采用可调电阻器制作，用来调节输出电压，而且调压电阻R9置于分压器下端可以防止在调压过程中因接触不良而出现电压上跳现象。比较放大电路6作用是使电源输出的+V电压稳定不变。当输出+V电压升高时，运算放大器7输入电流增大、光电耦合器BG4-1光电二极管通过电流大发光强度增强，其光电三极管BG4-2输出电流也相应增大，则激励电路5中晶体管BG3的分流电流也增大，变换电路2中晶体管BG2导通能力减小，变压器T2初级线圈电感L4贮存的能量减小。反之当输出+V电压减小时，运算放大器7输入电流减小，光电耦合器BG4-1光电二极管发光强度减小，光电三极管BG4-2输出电流也相应减小，则激励电路5中晶体管BG3的分流也减小，变换电路2中晶体管BG2导通能力增强，初级线圈L4贮存的能量相应增大，达到电源输出电压+V稳定不变。
由变换电路2产生的高频交流电压输入整流滤波电路4，整流滤波电路4实施例由整流二极管D13、电感L8和电容C9、C10构成的滤波器组成，整流二极管D13把变换电路2输入的高频交流电压整流成直流电压并经电感L8和电容C9、C10构成的滤波器滤波后输出+V直流电压。
本实用新型变换电路2、激励电路5实施例晶体管BG2采用市售D1403型晶体管制作，二极管D6至D11采用市售1N4148型二极管制作，晶体管BG3采用市售9013型晶体管制作，光电耦合器BG4采用市售4N25型器件制作。变压器T2采用市售E型磁芯制作，其初级线圈L4线制180匝，次级线圈L5绕制15匝，次级线圈L6绕制6匝，次级线圈L7绕制3匝。
比较放大电路6实施例运算放大器7采用市售741型运算放大器制作，稳压二极管D12采用市售2CW17型稳压管制作。整流滤波器电路4实施例整流二极管D13采用市售SBD5型二极管制作，电感L8采用市售56uH的电感制作。本实用新型中使用的所有电阻、电容器件均采用市售通用电阻、电容器件制作。
本实用新型简要工作原理如下市电交流电源220V输入整流滤波电路1整流输出300V的直流电压，作为辅助电源3和变换电路2的电源电压，辅助电源3和变换电路2均采用反激式电路制作，辅助电源3输出二路电压，一路作为变换电路2的起振电压及光电耦合器BG4的光电二极管的电源，另一路作为比较放大电路6的电源，变换电路2把输入的300V直流电压变换成高频交流电压，输入整流滤波电路4整流成输出电压+V输出，变换电路2变换成高频交流电压的大小受激励电路5的控制，激励电路5输出的激励电流的大小受比较放大电路6输出电流大小控制，比较放大电路6通过可调电阻器R9的调节实现在不改变变压器抽头的情况下就能达到宽范围调压的目的。当输出电压+V增加时，比较放大电路6输出电流增大，使激励电路5激励电流相应减小，变换电路2变换高频交流电压也相应减小，整流滤波电路4输出整流电压+V相应减小，达到输出电压+V在宽范围稳压目的。本实用新型实施例可达到的技术指标如下调压范围；0.1V～30V输出电流2A～2.5A，两路相同源效应＜±0.2％或30mv负载效应＜0.5％或50mV纹波电压峰一峰值＜20mV或＜5mV(两级滤波时)。
本实用新型安装结构如下，图1至图3中所有电路元器件安装在一块长×宽为180×100毫米的印制板上，然后把印制板安装在一个长×宽×高为200×120×60毫米的机箱内，在机箱的后面板上安装与外接交流市电220V电源连接的插座，在前面板上安装电源开关、电源输出+V电压的接线柱、以及显示输出电压、电流大小的数字面板表，可调电阻R9的轴杆也安装在面板上作可调电压用。
权利要求1．一种由整流滤波电路(1)、(4)、比较放大电路(6)组成的通用型开关电源，其特征在于还有变换电路(2)、辅助电源(3)、激励电路(5)组成，其中外接市电交流220V电源与整流滤波电路(1)入端连接，整流滤波电路(1)出端分别与变换电路(2)、辅助电源(3)入端1脚连接，变换电路(2)出端2脚串接整流滤波电路(4)后一路与+V出端连接、另一路与比较放大电路(6)入端1脚连接，比较放大电路(6)出端3脚串接激励电路(5)后与变换电路(2)入端4脚连接，辅助电源(3)出端2脚与变换电路(2)入端3脚连接、出端3脚与比较放大电路(6)入端2脚连接。
2．根据权利要求1所述的通用型开关电源，其特征在于辅助电源3由晶体管BG1、二极管D1至D4、稳压管D5、变压器T1组成，其中整流滤波器电路(1)正电压出端串接变压器T1初级线圈L1后与晶体管BG1集电极连接、负电压出端分别与晶体管BG1发射极、二极管D1正极、变压器T1次级线圈L3一端及电容C3、C4一端并接，晶体管BG1基极分别与二极管D1负极、稳压管D5负极及电容C1一端并接，电容C1另一端并联连接电容C2、电阻R1后与变压器T1次级线圈L3另一端、二极管D2正极、D3负极并联连接，二极管D2负极与电容C3另一端及变换电路(2)入端3脚连接，二极管D3正极与电容C4另一端及稳压管D5正极并接，变压器T1次级线圈L2一端串接二极管D4后分别与电容C5一端及比较放大电路(6)入端2脚并接，变压器T2次级线圈L2另一端和电容C5另一端与地端连接。
3．根据权利要求1或2所述的通用型开关电源，其特征在于变换电路(2)由晶体管BG2、二极管D6、变压器T2初级线圈L4、次级线圈L5组成，其中整流滤波电路(1)正电压出端并联连接变压器T2初级线圈L4、电容C6后再串接二极管D6与晶体管BG2集电极连接，变压器T2次级线圈L5一端与电容C7一端及整流滤波电路(4)中的二极管D13正极并接、次级线圈L5及电容C7另一端与地端连接，晶体管BG2发射极与整流滤波电路(1)负电压出端连接、基极与电阻R3一端以及激励电路(5)中的二极管D10负极、D7正极、晶体管BG3集电极及电阻R2一端并接，电阻R3另一端与辅助电源(3)出端2脚连接。
4．根据权利要求3所述的通用型开关电源，其特征在于激励电路(5)由晶体管BG3、光电耦合器BG4-2、二极管D7至D11、变压器T2次级线圈L6、L7组成，其中晶体管BG3集电极与二极管D7正极、D10负极、电阻R2一端及变换电路(2)中的晶体管BG2基极、电阻R3一端并接、基极与电阻R4、电容C14一端及光电耦合器BG4-2光电三极管发射极并接、发射极与二极管D10正极、D9负极、电阻R4、电容C11另一端、变压器T2次级线圈L7另一端及整流滤波电路(1)负电压出端并联连接，电阻R2另一端串接电容C12后与变压器T2次级线圈L6、L7一端及电容C14另一端并联连接、二极管D7负极与二极管D9正极及电容C13一端并接，电容C13另一端与二极管D8正极及变压器T2次级线圈L6另一端连接，二极管D8负极、D11负极与光电耦合器BG4-2光电三极管集电极及电容C11一端并接，二极管D11正极与辅助电源(3)出端2脚连接。
专利摘要本实用新型公开了一种通用型开关电源,它由整流电路、变换电路、辅助电源、激励电路、比较放大电路组成,实现在不改变变压器绕组抽头情况下达到宽范围稳压及宽范围调压的目的。并本实用新型还具有稳压性能好和脉动电压小,性能可靠,电路简单,成本较低,具有推广应用价值,特别适宜取代线性电源作通用开关电源装置。
文档编号H02M3/24GK2314510SQ97251090
公开日1999年4月14日 申请日期1997年12月5日 优先权日1997年12月5日
发明者刘月升 申请人:刘月升