一種低電容隔離電源模塊制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種低電容隔離電源模塊，包括高頻開關(guān)電源芯片、采樣電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路、隔離變壓器和整流電路，整流電路采用倍壓整流或全波整流；高頻開關(guān)電路與采樣電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路、隔離變壓器電性連接，采樣電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路和隔離變壓器電性連接，隔離變壓器與整流電路電性連接；本實(shí)用新型專利技術(shù)提供設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理、大大壓縮整體空間占比，實(shí)現(xiàn)模塊化的一種低電容隔離電源模塊。一種低電容隔離電源模塊。一種低電容隔離電源模塊。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種低電容隔離電源模塊


[0001]本技術(shù)涉及電源
，更具體的說，它涉及一種低電容隔離電源模塊。

技術(shù)介紹

[0002]如圖1是常規(guī)的電源模塊電路，可知其2條共模干擾路徑都通過了變壓器的寄生電容C0。一般C0容量在200pF～2000pF之間。C0越大干擾信號(hào)越容易通過。對(duì)于開關(guān)頻率100KHz來講C0阻抗79KΩ～7.9KΩ之間。但是對(duì)于干擾信號(hào)100M來講C0阻抗在7.9Ω～0.79Ω。這個(gè)阻抗對(duì)100M高頻相當(dāng)于通路。干擾源信號(hào)很容易通過C0直接到空氣和大地生成共模干擾回路。這對(duì)于電路設(shè)計(jì)要求中功率不大，但尺寸要小的電源電路來說，將大大影響正常供電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0003]本技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理、大大壓縮整體空間占比，實(shí)現(xiàn)模塊化的一種低電容隔離電源模塊。
[0004]本技術(shù)的技術(shù)方案如下：
[0005]一種低電容隔離電源模塊，包括高頻開關(guān)電源芯片IC1、采樣電路、隔離變壓器TR1和整流電路，整流電路采用倍壓整流或全波整流；高頻開關(guān)電源芯片IC1與采樣電路、隔離變壓器電性連接，采樣電路和隔離變壓器電性連接，隔離變壓器與整流電路電性連接。
[0006]進(jìn)一步的，采樣電路包括電容C4、電容C5、電阻R2、電阻R3；高頻開關(guān)電源芯片IC1的2號(hào)引腳與電阻R2的一端一起接地，電阻R2的另一端與高頻開關(guān)電源芯片IC1的3號(hào)引腳、電阻R3的一端電性連接，電阻R3的另一端與電容C5的一端連接，電容C5的另一端與電容C4的一端一起接地，電容C4的另一端與高頻開關(guān)電源芯片IC1的5號(hào)引腳連接。
[0007]進(jìn)一步的，隔離變壓器TR1的3號(hào)引腳與采樣電路的電容C5、電阻R3的一端連接，隔離變壓器TR1的1號(hào)引腳與高頻開關(guān)電源芯片IC1的6號(hào)引腳、電容C2的一端連接，電容C2的另一端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端與高頻開關(guān)電源芯片IC1的1號(hào)引腳連接；隔離變壓器TR1的4號(hào)引腳、6號(hào)引腳與整流電路電性連接。
[0008]進(jìn)一步的，還包括穩(wěn)壓二極管ZD1，穩(wěn)壓二極管與整流電路的輸出端連接。
[0009]本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：
[0010]本方案中的高頻開關(guān)電源芯片IC1可以采用利用高頻開關(guān)電源芯片IC1、半橋驅(qū)動(dòng)電路和整流電路，設(shè)計(jì)的低匝數(shù)變壓器隔離供電，能很好的同時(shí)滿足小尺寸、低功率、低價(jià)格、低隔離電容。本方案中電容C5既是隔直電容又做半橋驅(qū)動(dòng)電路的輸出電容。變壓器TR1既是隔離變壓器又作半橋驅(qū)動(dòng)電路的電感。電阻R2、電阻R3對(duì)輸出電容C5構(gòu)成采樣回路，使得半橋驅(qū)動(dòng)電路電容C5電壓等于VCC/2。這時(shí)高頻開關(guān)電源芯片IC1輸出50％占空比。變壓器TR1工作在50％占空比下就意味著純交流成分，不會(huì)偏磁。由于輸出功率小，又要求低的ISO隔離電容，變壓器匝數(shù)要少，變壓器的輸出一般是做倍壓整流。當(dāng)然也可以全波整流。本方案中穩(wěn)壓二極管ZD1能防止在啟動(dòng)時(shí)或者在意外情況下造成輸出電壓過高而保護(hù)。
附圖說明
[0011]圖1為常規(guī)的電源模塊電路圖；
[0012]圖2為常規(guī)的功率半橋架構(gòu)圖；
[0013]圖3為常規(guī)的隔離供電電路圖；
[0014]圖4為本技術(shù)的電路設(shè)計(jì)圖；
[0015]圖5為本技術(shù)的檢測(cè)的波形電路圖；
[0016]圖6為常規(guī)的檢測(cè)的波形畸變圖。
具體實(shí)施方式
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本技術(shù)進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1所示，傳統(tǒng)的常規(guī)電源結(jié)構(gòu)，2條共模干擾路徑都通過了變壓器產(chǎn)生的寄生電容C0。一般C0容量在200pF～2000pF之間。電容C0越大干擾信號(hào)越容易通過。對(duì)于開關(guān)頻率100KHz來講，電容C0阻抗80K～8K之間。但是對(duì)于干擾信號(hào)100M來講，電容C0阻抗在7.9R～0.79R，這個(gè)阻抗對(duì)100M高頻相當(dāng)于通路。干擾源信號(hào)很容易通過電容C0直接到空氣和大地生成共模干擾回路。為了解決這個(gè)問題，由于電容C0是無法避免的，因此需要設(shè)置一個(gè)采樣電路。
[0019]另外電容CY是提供短路共模干擾路徑，讓干擾信號(hào)不走共模路徑，通過電容CY直接旁路掉。電容CY的阻抗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Ca0+Ca1//Cg0+Cg1干擾能量大部分走電容CY短路掉。電容CY一般不能大于2000pF,過大的電容CY會(huì)使得初級(jí)
?
次級(jí)直接通過工頻的能量導(dǎo)致出現(xiàn)靜電干擾。2000pF在50Hz下阻抗是1.6M，按CE標(biāo)準(zhǔn)4000V 50Hz下流過電流等于2.5mA超過這個(gè)電流會(huì)對(duì)人體造成傷害。另外由于電容CY的存在導(dǎo)致了初級(jí)
?
次級(jí)之間有個(gè)容抗，負(fù)載就可能是浮地，而負(fù)載為浮地時(shí)，電容CY就必須去除。具體浮地技術(shù)如圖2中常見的功率半橋架構(gòu)。由于電容CY1的存在能量從VH到浮地在到電容CY1到功率地，構(gòu)成了一個(gè)回路。相當(dāng)于在下橋MOS Q3的D極S極之間并聯(lián)了一顆電容Ce，Ce＝CY+C0這個(gè)電容會(huì)直接損耗能量。電容Ce越大損耗越大，可見電容CY對(duì)損耗影響之大。
[0020]如圖3所示，隔離供電裝置中電容CY要足夠小，在浮地供電裝置中電容CY要小于10pF,那么變壓器產(chǎn)生的寄生電容Ci要小于電容CY的10倍以上既1pF，對(duì)于工作頻率100K下變壓器的電容Ci做不到1pF。所以要解決這個(gè)問題，第一要去掉10M以上的干擾源，這樣就去除電容CY。第二提高工作頻率從100K提高到2M，這樣就大大降低了變壓器的匝數(shù)，從而降低變壓器的寄生電容C0也跟著下降了。初級(jí)用半橋技術(shù)工作在2M頻率。變壓器用一個(gè)直徑4mm的磁環(huán)圈數(shù)繞制4圈+5圈＝2pF，由于采用了特殊MOS管(Qrr指標(biāo)低于15nC)和半橋結(jié)構(gòu)并且工作在50％占空比下，是不產(chǎn)生10M以上寄生高頻干擾的，那么只有2M的開關(guān)頻率對(duì)于2pF來講阻抗等于40K，2M的開關(guān)頻率下40K阻抗下不再影響到次級(jí)。對(duì)于浮地供電來講損耗也小到忽略。
[0021]因此本方案的具體設(shè)計(jì)如下：
[0022]如圖4所示，一種低電容隔離電源模塊，包括高頻開關(guān)電源芯片IC1、采樣電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路、隔離變壓器TR1和整流電路，整流電路采用倍壓整流或全波整流；高頻開關(guān)電源芯片與采樣電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路、隔離變壓器電性連接，采樣電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路和隔離變壓器電性連接，隔離變壓器與整流電路電性連接。本方案中的高頻開關(guān)電源芯片IC1可以
采用利用半橋驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)計(jì)的隔離供電，能很好的同時(shí)滿足小尺寸、低功率、低價(jià)格、低隔離電容。
[0023]其中半橋驅(qū)動(dòng)電路工作頻率可以做得很高，可以從600K～2M頻率。這就使得變壓器小尺寸化。繞組匝數(shù)少使得初次級(jí)電容就小，滿足低的隔離電容。
[0024]采樣電路包括電容C4、電容C5、電阻R2、電阻R3；高頻開關(guān)電源芯片IC1的2號(hào)引腳與電阻R2的一端一起接地，電阻R2的另一端與高頻開關(guān)電源芯片IC1的3號(hào)引腳、電阻R3的一端電性連接，電阻R3的另一端與電容C5的一端連接，電容C5的另一端與電容C4的一端一起接地，電容C4的另一端與高頻開關(guān)電源芯片本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低電容隔離電源模塊，其特征在于，包括高頻開關(guān)電源芯片、采樣電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路、隔離變壓器和整流電路，整流電路采用倍壓整流或全波整流；高頻開關(guān)電源芯片與采樣電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路、隔離變壓器電性連接，采樣電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路和隔離變壓器電性連接，隔離變壓器與整流電路電性連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低電容隔離電源模塊，其特征在于：采樣電路包括電容C4、電容C5、電阻R2、電阻R3；高頻開關(guān)電源芯片IC1的2號(hào)引腳與電阻R2的一端一起接地，電阻R2的另一端與高頻開關(guān)電源芯片IC1的3號(hào)引腳、電阻R3的一端電性連接，電阻R3的另一端與電容C5的一端連接，電容C5的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅澤偉，謝曉東，林旭帆，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江明德微電子股份有限公司，
類型：新型
國別省市：