自激式小功率開關電源制造技術

本實用新型專利技術提供一種自激式小功率開關電源，其包括低頻交流整流電路、開關管電壓尖峰吸收電路、變壓器、開關控制管、功率開關管、開關管起動和自激振蕩生成電路、輸出電壓調整電路、輸出電流調整電路和輸出整流濾波電路。對于帶光耦的自激振蕩開關電源，同時滿足能效和限制輸出電流在標準范圍內的要求；對于不帶光耦的自激振蕩開關電源，同時滿足效率較好和輸出電壓電流調整率強的要求，以及避免了降低待機功耗與導致輸出紋波電壓上升的矛盾。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種開關電源，特別涉及一種自激式小功率開關電源。
技術介紹
在小功率開關電源中，尤其是十瓦以下的充電器和適配器電源，在市場上很多是采用RCC (Ringing Choke Converter，振蕩線圈變換器)電路方案來實現的。由于這種電路結構簡單，性能穩定，低成本，元器件采購方便，一直以來被廣泛采用。但在當前追求綠色環保的大環境下，隨著要求能效更高和待機功耗更低的國內國際電源行業標準的出臺，在新產品的開發中，傳統的RCC電路要么不能滿足待機功耗和能效要求(主要針對帶光耦在次邊調節電壓和電流的閉環電路結構)，要么就不能滿足電壓電流調整精度要求(主要針對不帶光耦而在初級調節輸出的開環電路結構)。RCC電路在新的電源標準下應用日趨受到限制。因而電源制造廠商在小功率電源產品設計上基本轉向運用IC (集成電路)控制方案。IC解決方案相對一般帶光耦反饋的RCC電路元件少，效率高，待機功耗可以做得較低(有的可以達到30mW)，噪音小，IC內部可集成多種保護功能，并且可通過選擇高操作頻率的IC讓產品做到體積更小；相對不帶光耦的RCC電路，它在電壓調整率和電流限制方面優勢較明顯(一般電壓可做到士 5%的精度)。但應用IC方案也有它不利的一面，最突出的是IC方案成本普遍較高；市面上不同電源IC供應商的產品不能兼容，一用上，作為不可替代的物料將伴隨產品的整個生命周期，增加了品質風險，同時也減少了以后降低成本的空間；而且有的小功率電源控制IC還在推陳出新，有待完善。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是提供一種能適應當前對能效、待機功耗和輸出電壓電流調整率要求、較低成本的小功率開關電源。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種自激式小功率開關電源，其包括低頻交流整流電路、開關管電壓尖峰吸收電路、變壓器Tl、開關控制管Q1、功率開關管Q2、開關管起動和自激振蕩生成電路、輸出電壓調整電路、輸出電流調整電路和輸出整流濾波電路，開關管起動和自激振蕩生成電路包括二極管D8、電阻R13，輸出電壓調整電路包括穩壓管Z2、Z21，電阻R21，輸出電流調整電路包括電阻RlO、二極管D7、電容C7，電容 C7與一電阻R6串聯后與開關控制管Ql的基極相連，二極管D8與電阻R13串聯后再與一電阻R5并聯，電阻RlO與一電阻R9串聯后再與二極管D7并聯在功率開關管Q2的發射極或源極和地之間，穩壓管Z2連接在兩電阻R3、R4之間的節點與一電容C5之間，電阻R21和穩壓管Z21串聯后并接在輸出端。本技術解決其技術問題所采用的另一技術方案是提供一種自激式小功率開關電源，包括低頻交流整流電路、開關管電壓尖峰吸收電路、變壓器Tl、開關控制管Q1、功率開關管Q2、開關管起動和自激振蕩生成電路、輸出電壓調整電路、輸出電流調整電路和輸出整流濾波電路，輸出電流調整電路包括電容C7、電阻RlO和二極管D7，電容C7與一電阻 R6串聯后連接到開關控制管Ql的基極，電阻RlO與一電阻R9串聯后再與二極管D7并聯在功率開關管Q2的發射極或源極與地之間。進一步地，自激式小功率開關電源還包括一輸出過壓保護電路，所述輸出過壓保護電路包括連接在變壓器Tl的W2與電容R7之間的穩壓管Z1，以及連接在輸出端的穩壓管 Z21。進一步地，輸出電壓調整電路包括一光耦ICl以及與光耦ICl相連的電壓調整器 IC2。本技術的有益效果是通過對現有RCC電路的改進，既保留了它固有的優點 (成本低等)，又克服了它原有的一些不足。對于帶光耦的自激振蕩開關電源，同時滿足能效和限制輸出電流在標準范圍內的要求；對于不帶光耦的自激振蕩開關電源，同時滿足效率較好和輸出電壓電流調整率強的要求，以及避免了降低待機功耗與導致輸出紋波電壓上升的矛盾。附圖說明圖1為本技術采用的自激振蕩開關電源的電路原理圖。圖2為本技術采用的帶光耦的自激振蕩開關電源的電路原理圖。圖3為用圖1電路完成的5V/0. 6A充電器在印刷電路板上測試的在90Vac輸入時輸出電壓電流曲線圖。圖4為用圖1電路完成的5V/0. 6A充電器在印刷電路板上測試的在輸入時輸出電壓電流曲線圖。具體實施方式請參照附圖1，自激振蕩開關電源包括低頻交流整流電路，其包括保險電阻FR， 高壓整流二極管D1、D2、D3、D4，電解電容C1、C2，電感Ll ；開關管電壓尖峰吸收電路，其包括電阻R12、R11，電容C6，二極管D5 ；高頻開關元件變壓器Tl，開關控制管Ql，功率開關管Q2 (可為功率三極管或場效應管，本技術較佳實施例中僅以功率三極管為例，若采用場效應管替代功率三極管，則只需場效應管的源極替代功率三極管的發射極，場效應管的柵極替代功率三極管的基極，場效應管的漏極替代功率三極管的集電極即可)；開關管起動和自激振蕩生成電路，其包括電阻1 2、1 3、1 4、1 5、1 13，電容03丄5，二極管D6、D8，和高頻開關元件變壓器Tl的W2繞組；輸出電壓調整電路，其包括穩壓管Z1、Z2、Z21，電阻R7、R21、R22 ； 輸出電流調整電路，其包括電容C4、C7，電阻R6、R8、R9、RlO，二極管D7 ；輸出整流濾波電路， 其包括肖特基管D21，電容C21、C22。電容C7與電阻R6串聯后與開關控制管Ql的基極相連，二極管D8與電阻R13串聯后再與電阻R5并聯，電阻RlO與電阻R9串聯后再與二極管D7并聯在功率開關管Q2的發射極和地之間，穩壓管Z2連接在兩電阻R3、R4之間的節點與電容C5之間，電阻R21和穩壓管Z21串聯后并接在輸出端。二極管D8、電阻R13的主要作用是使間歇振蕩的間歇時間減少，并使得出現間歇振蕩的負載點變小，因而達到降低紋波，噪音和提高效率的作用。穩壓管Z2、Z21，電阻R21的作用是調整輕載電壓、待機功耗、紋波和在單一失效模式下起過壓保護作用。電阻R10、二極管D7、電容C7的作用是平衡高低壓過流保護點，縮小限流范圍。圖1電路通過結合變壓器的設計，運用在600mA手機充電器上可滿足下面性能要求1).待機功耗在150mW以內，并滿足當前能源之星的效率標準。2).輸出電壓的調整率在印刷電路板上測量達到士4%以內。3).最大輸出電流限制在1.5倍的額定電流范圍以內。4).輸出紋波電壓在200mVp_p以內。5).諧振操作方式，噪音低，電磁干擾容易處理。請參照附圖2，帶光耦的自激振蕩開關電源包括低頻交流整流電路，其包括保險電阻FR，高壓整流二極管Dl、D2、D3、D4，電解電容Cl、C2，電感Li、L2 ；開關管電壓尖峰吸收電路，其包括電阻R12、R11，電容C6，二極管D5 ；高頻開關元件變壓器Tl，開關控制管Q1， 功率開關管Q2 (可為功率三極管或場效應管)；開關管起動和自激振蕩生成電路，其包括電阻尺2、1 3、1 4、1 5，電容03、05，二極管06，和高頻開關元件變壓器11的W2繞組；輸出電壓調整電路，其包括光耦ICl，電壓調整器IC2，電容C23，電阻R7、電阻R21-R27 ；輸出電流調整電路，其包括電容C4、C7，電阻R6、R8、R9、R10，二極管D7 ；輸出整流濾波電路，其包括二極管D21，電容C21、C22 ；輸出過壓保護電路，其包括穩壓管Zl、Z21。電容C7與電阻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種自激式小功率開關電源，包括：低頻交流整流電路、開關管電壓尖峰吸收電路、變壓器Ｔ１、開關控制管Ｑ１、功率開關管Ｑ２、開關管起動和自激振蕩生成電路、輸出電壓調整電路、輸出電流調整電路和輸出整流濾波電路，其特征在于：開關管起動和自激振蕩生成電路包括二極管Ｄ８、電阻Ｒ１３，輸出電壓調整電路包括穩壓管Ｚ２、Ｚ２１，電阻Ｒ２１，輸出電流調整電路包括電阻Ｒ１０、二極管Ｄ７、電容Ｃ７，電容Ｃ７與一電阻Ｒ６串聯后與開關控制管Ｑ１的基極相連，二極管Ｄ８與電阻Ｒ１３串聯后再與一電阻Ｒ５并聯，電阻Ｒ１０與一電阻Ｒ９串聯后再與二極管Ｄ７并聯在功率開關管Ｑ２的發射極或源極和地之間，　穩壓管Ｚ２連接在兩電阻Ｒ３、Ｒ４之間的節點與一電容Ｃ５之間，電阻Ｒ２１和穩壓管Ｚ２１串聯后并接在輸出端。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：萬友根，
申請(專利權)人：李美華，
類型：實用新型
國別省市：94