宽输入范围开关电源电路制造技术

一种宽输入范围开关电源电路，包括变压器，变压器次级线圈可以连接各种常用的输出整流滤波电路，变压器初级包括匝数不同的第一绕组和第二绕组，第一绕组匝数大于第二绕组，第一绕组串联一个防反压二极管，每个绕组连接一个开关管，两个开关管通过一个与电源连接的控制电路单元控制，控制电路单元输入端输入ＰＷＭ信号，并通过输入信号的不同控制上述两个开关管的打开和关断。此实用新型专利技术加入了另一绕组，两绕组在整个输入电压范围内不同的电压段分别工作，当输入电压小时，匝数少的绕组工作，变比Ｎ变大，减小占空比；输入电压大时，匝数多的绕组开始工作，占空比Ｄ变大，解决了占空比过小的问题。本结构在宽范围输入场合下，性能更好。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电源电路，特别是指一种实现宽范围输入电压的开 关电源拓朴。
技术介绍
传统的正激变换器如图1所示，初级绕组N2与次纟及绕纟且N3的匪比N=N3/N2 (1)根据电感L1上电压与电流的关系；以及开关管Q2开通和关断时，电流 在电感L1上的变化量相等这两个条件，可以得出输入电压Vin与输出电压Vo 的关系式Vo=N*D 1 * Vin/(D 1+D2) (2) Dl——MOS管Q2开通占空比。 D2——二极管D3导通占空比。 当电路工作在连续才莫式下时，Dl+D2=l，因此 Vo=N*D*Vin (3)D-MOS管Q2开通占空比。由式(3)输入输出电压的关系式可以看出，在匝比N不变的前提下， 当输入电压Vm变化时，要保持输出电压恒定，就只能通过变化占空比D来 达到。由于在宽范围下，输入电压Vm的变化是比较大的，为了保证输出电 压不变，只能通过调节占空比来实现稳压的功能(N——匝比不变)。在宽范 围低输入电压端时，输入电压较低，就可能造成占空比过大；在高输入电压 端时，又造成占空比过小。这种大幅度的占空比变化，对于器件的选^^以及 整个系统的稳定性来说都是不好的，系统的调试也是比较困难的。同理，在其他任意有变压器的拓朴也存在上述问题，例如反激电路拓朴3上，原理相同，故不赘述。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供有效的解决占空比变化大，改善 由于占空比过大引起的系统震荡、器件应力过大等问题的宽输入范围开关电 源电路。为了解决上述问题，本技术采取以下技术方案一种宽输入范围开关电源电路，包括变压器，变压器次级线圈可以连接 各种常用的输出整流滤波电路，变压器初级包括匝数不同的两个绕组，分别 为第一绕组和第二绕组，第一绕组匝数大于第二绕组，第一绕组串联一个防 反压二极管，每个绕组连接一个开关管，所述两个开关管通过一个与电源连 接的控制电路单元控制，控制电路单元输入端输入PWM信号，并通过输入 信号的不同控制上述两个开关管的打开和关断。所述控制电路单元包括一个控制芯片、作为比较器的两个运算放大器、 两个MOS管，所述两个运算放大器分别控制第一绕组和第二绕组，控制第一 绕组的运算放大器同相输入端输入设置好的基准电压，反相输入端输入由电 源电压线性取样而得的电压，控制第二绕组的运算放大器同相输入端输入由 电源电压线性取样而得的电压，反相输入端输入设置好的基准电压，运算放 大器通过控制上述两个MOS管的开关控制控制芯片的导通与否，从而控制上 述两个控制绕组的开关管。在所述控制芯片的上述两个输入端分別串4关一个用以减小功率损^^的电阻。还包括两个电容，分别为第一电容和第二电容，第一电容连接控制芯片 的第一绕组的接地输入端，第二电容连接控制芯片的第二绕组的接地输入 端，PWM信号输入端通过一个与信号输入端反向连接的二极管和并联电阻连 接第一电容，PWM信号输入端通过一个与该信号正向连接的二极管和一个并 联电阻连接上述第二电容。上述两个运算放大器采用LM2904双运放芯片。本技术的有益效果为此技术加入了另一绕组，两绕组在整个 输入电压范围内不同的电压段分别工作，当输入电压小时，根据上述式(l) 和(3),匝数少的绕组工作，N变大，从而减小了占空比；当输入电压大 时，匝数多的绕组开始工作，并向次级传输能量，根据式(1)和(3) , N 相应较小，占空比D变大，解决了占空比过小的问题。由于两绕组的臣数不 同，相当于在工作过程中改变了匝比，从而可以有效的控制占空比变化过大 的问题。由于两绕组的匝数是根据各自的输入电压计算的，因此，可以有效 地解决宽范围输入电压带来的占空比问题。这种加入了另一绕组的电路，在 宽范围输入场合下，性能上比起常规的正激电路有很大的优势。附图说明图1是现有的正激变换器的电路图2是本实施例的正激电路的宽输入范围开关电源电路的电路图； 图3是两个原边绕组同时工作时，图2的二极管D3两端电压可能出现的 周期波形示意图，通过调试应使这个图的台阶部分尽量小，接近矩形； 图4是控制电路单元的电路图5是反激电路的宽输入范围开关电源电路的电路图。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。参见图2, —种宽输入范围开关电源电路，在传统的正激电路的变压器 初级，加入了新的不同匪比的输入绕组。两绕组Nl、 N2在两个输入电压 段，分别向次级传送功率。原边两功率传输绕组的拓朴如图2所示，假设输 入电压Vm的范围为V1 V2，在这个电压范围内取个值V12( V1<V12<V2 )， 原边两绕组匝数Nl绕组匝数〉N2绕组匝数。电路的工作模式是输入电压5VKVin^V12时，PWM信号驱动MOS管Q2,绕组N2开始工作，向次级传 递能量，根据式(1)和(3)，由于绕组N2匝数较少，N变大，从而减小了 占空比；当输入电压V12<Vin<V2时，PWM信号驱动MOS管Ql，并关断 MOS管Q2，绕组N1开始工作，并向次级传输能量，根据式(1)和(3), 绕组Nl的匝数较多，N相应较小，占空比D变大，解决了占空比过小的问 题。在两个电压段两绕组分别工作，相当于是在工作过程中改变了变压器匝 比。此技术加入了另一绕组，两绕组在整个输入电压范围内分別工作， 由于两绕组的匝数不同，相当于在工作过程中改变了匝比，从而可以有效的 控制占空比变化过大的问题。由于两绕组的匝数是根据各自的输入电压计算 的，因此，可以有效地解决宽范围输入电压带来的占空比问题。这种加入了 另一绕组的电路，在宽范围输入场合下，性能上比起常规的正激电路有很大 的优势。只要绕组匝数少的绕组N2工作，就会在匝数多的绕组Nl上形成一个大 于输入电压的反压。反压倒灌回电源会造成变压器输出短路，为了避免此问 题，在匝数多的绕组N1上串联了二极管D1。而匝数多的绕组N1工作时，在 匝数少的绕组N2上形成的反压始终小于输入电压，所以不用加二极管，同时 在绕组N2上形成的卩又压还可以有效的减小M()S管Q2上的电压应力。因为 有两个原边绕组，电路若用原边有源钳位，需要用两套钳位电路，因此，电 路最好采用副边复位电路，如图2中的有源钳位电路B。在分界电压V12附近，可能会出现两绕组同时有驱动的情况。由于绕组 多的绕组Nl变比到副边的电压小于绕组少的绕组N2变比到副边的电压，因 此，只有绕组少的绕组N2起作用，不会造成系统混乱，不会出现系统不稳定 的问题。由于器件本身的差异，在同一个驱动信号下，不同M()S管的开通关 断时间有微小差别，在一个周期内，若多绕组的绕组N1先工作后关断，则会 在副边续流管D3上形成先低压后高压再低压的电压波形，如图3所示。这种 情况对于电路系统理论上是没有问题的，只是习惯上副边电压 一般调试成方 波。为此，控制电路中有专门的设计，下文有详细说明。为实现此控制功能加入特定的控制电路单元A。控制电路如图4所示，利用MICREL公司的MIC4424BM芯片，将一个PWM信号分成两个控制信号DRV1和DRV2，分别来控制两个MOS管。^吏用两个运算》i:大器IC8B和IC8A来搭了两个比较器，设定与所需V12成比例的基准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽输入范围开关电源电路，包括变压器，变压器次级线圈可以连接各种常用的输出整流滤波电路，其特征在于，变压器初级包括匝数不同的两个绕组，分别为第一绕组和第二绕组，第一绕组匝数大于第二绕组，第一绕组串联一个防反压二极管，每个绕组连接一个开关管，所述两个开关管通过一个与电源连接的控制电路单元控制，控制电路单元输入端输入ＰＷＭ信号，并通过输入信号的不同控制上述两个开关管的打开和关断。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢作烜，尹安全，
申请(专利权)人：北京新雷能有限责任公司，深圳市雷能混合集成电路有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]