專利名稱：綠色節(jié)能新型ac-dc開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利或者實(shí)用新型專利屬于AC-DC開關(guān)電源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，公知的用于給工業(yè)儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、電腦與通訊系統(tǒng)、家庭視頻與音頻系統(tǒng)等等供電的AC-DC開關(guān)電源的待機(jī)功耗一般在500mW以上，均未滿足歐共體《ECN0278/2009能耗指令》中的待機(jī)功耗要求。綠色節(jié)能國際標(biāo)準(zhǔn)《EC N0278/2009能耗指令》要求輸出功率90W以下，待機(jī)功耗小于500mW、輸出功率50W以下，待機(jī)功耗小于300mW，該標(biāo)準(zhǔn)與美國的能源之星的EPS-V2. O標(biāo)準(zhǔn)要求是一致的。國際能源署(IEA)于2000年向全球電器產(chǎn)品生產(chǎn)銷售廠商發(fā)起節(jié)能倡議“I瓦計(jì)劃”，現(xiàn)已經(jīng)得到歐盟、美國的積極響應(yīng)，到 2010年所有出口到這些地區(qū)的電器產(chǎn)品其待機(jī)功耗必須降低到I瓦，這將成為所有已經(jīng)進(jìn)入和試圖進(jìn)入歐美市場的電子產(chǎn)品廠商們新的非關(guān)稅壁壘。
發(fā)明內(nèi)容節(jié)能減排已經(jīng)成為全球的大趨勢，在這一個(gè)趨勢下，現(xiàn)在，除了把電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)的功耗降低外，標(biāo)準(zhǔn)組織、半導(dǎo)體廠商也在把電子設(shè)備的待機(jī)功耗進(jìn)一步，以節(jié)省更多的能耗和資金，綠色電力需求趨勢和節(jié)能變得越來越重要，傳統(tǒng)的控制是不能夠滿足這些新要求。一種綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源其特征在于220VAC交流輸入送至防雷電路(I)然后輸入到EMI電路(2)，EMI電路(2)的輸出送入整流濾波電路(3)對(duì)交流電壓進(jìn)行整流濾波，經(jīng)整流濾波后的直流電壓送入功率變換電路(4)，功率變換電路(4 )輸出的交流分量經(jīng)整流濾波電路(5)后輸出到輸出電路(6)送至負(fù)載(7)，取樣電路(10)對(duì)輸出電壓進(jìn)行取樣送到穩(wěn)壓環(huán)路(9)進(jìn)行整修穩(wěn)壓，輸出過壓保護(hù)電路(11)對(duì)輸出到負(fù)載上的電壓進(jìn)行取樣后送入到PWM控制器(8)。PWM控制器(8)接收來自穩(wěn)壓環(huán)路(9)和輸出過壓保護(hù)電路(11)的電壓信號(hào)控制功率變換電路(4)的工作狀態(tài)，對(duì)電源實(shí)行過壓、超載、短路、故障保護(hù)。本實(shí)用新型為市場提供一種綠色節(jié)能開關(guān)電源，選用新型綠色節(jié)能PWM集成電路，對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行重新電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)，該綠色節(jié)能開關(guān)電源完全滿足《EC N0278/2009能耗指令》的待機(jī)功耗要求。為國際國內(nèi)AC-DC開關(guān)電源應(yīng)用提供了一種全新的綠色節(jié)能方案。本實(shí)用新型發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在待機(jī)功耗高的缺陷，提供一種具有在空載情況下，低功耗待機(jī)節(jié)能降耗的產(chǎn)品。
本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷所采用的新技術(shù)方案包括以下內(nèi)容一種綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源，包含有防雷電路、EMI電路、整流濾波電路、功率變換電路、輸出電路、PWM控制電路、穩(wěn)壓環(huán)路、取樣電路、限流保護(hù)電路、輸出過壓保護(hù)電路組成。一種綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源，所述防雷電路，市電輸入該防雷電路，輸出與EMI電路連接；EMI電路輸出送至整流濾波電路；整流濾波后的直流電壓送入功率變換電路；功率變換電路將整流濾波后的直流電壓變換為交流輸入到整流濾波電路；整流濾波電路將功率變換電路輸出變換為直流輸入到輸出電路后輸出到負(fù)載；所述取樣電路與輸出電路連接，對(duì)輸出電壓取樣，經(jīng)穩(wěn)壓環(huán)路后送入PWM控制器；輸出過壓保護(hù)電路與輸出電路連接，取出輸出電壓分量輸入PWM控制器；PWM控制器根據(jù)穩(wěn)壓環(huán)路和輸出過壓保護(hù)電路的輸出信息對(duì)功率變換電路進(jìn)行控制。

圖I綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源電源方框圖。圖2綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源電源原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)例做一詳細(xì)闡述。 圖I為綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源總框圖，在圖I中220VAC交流輸入送至防雷電路(I)然后輸入到EMI電路(2)，EMI電路(2)的輸出送入整流濾波電路(3)對(duì)交流電壓進(jìn)行整流濾波，經(jīng)整流濾波后的直流電壓送入功率變換電路(4)，功率變換電路(4)輸出的交流分量經(jīng)整流濾波電路(5)后輸出到輸出電路(6)送至負(fù)載(7)，取樣電路(10)對(duì)輸出電壓進(jìn)行取樣送到穩(wěn)壓環(huán)路(9)進(jìn)行整修穩(wěn)壓，輸出過壓保護(hù)電路(11)對(duì)輸出到負(fù)載上的電壓進(jìn)行取樣后送入到PWM控制器(8)。PWM控制器(8)接收來自穩(wěn)壓環(huán)路(9)和輸出過壓保護(hù)電路(11)的電壓信號(hào)控制功率變換電路(4)的工作狀態(tài)，對(duì)電源實(shí)行過壓、超載、短路、故障保護(hù)。綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源采用綠色模式的雙振蕩器工作模式，為滿足綠色模式或電源節(jié)能要求，在綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源中選用了通嘉科技股份有限公司帶有“可變時(shí)間控制”模式的主控芯片LD7575(IC1)，在輕載或空載條件下，會(huì)自行減少開關(guān)周期或跳過一些開關(guān)脈沖或降低開關(guān)頻率，使之達(dá)到待機(jī)功耗減小的目的。在圖2中220V交流電源經(jīng)保險(xiǎn)Fl輸入，RU R2、硅瞬變吸收二極管Z1、溫敏電阻NTC組成輸入端防雷電路，用于抑制瞬態(tài)干擾，交流電網(wǎng)上出現(xiàn)的浪涌電壓、振鈴電壓、火花放電等瞬間干擾信號(hào)都屬于瞬態(tài)干擾，其特點(diǎn)是作用時(shí)間極短，但電壓幅度高、瞬態(tài)能量大。瞬態(tài)干擾會(huì)造成控制系統(tǒng)的電源電壓的波動(dòng)；當(dāng)瞬態(tài)電壓疊加在控制系統(tǒng)的輸入電壓上，使輸入控制系統(tǒng)的電壓超過系統(tǒng)內(nèi)部器件的極限電壓時(shí)，便會(huì)損壞控制系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備，因此必須采用抑制措施。在防雷電路后面由Cl和LI組成的一級(jí)EMI濾波電路，通過濾除電網(wǎng)中的高頻雜波和同相干擾信號(hào)，使輸出電源更加純凈。通過濾波后的交流電壓輸入到整流橋路的輸入端，經(jīng)整流后的直流電壓從整流橋路的輸出端輸出經(jīng)電容C2濾波后送入由T1、D2、D3、R6、R7、C4等組成的功率變換電路對(duì)直流電壓進(jìn)行升壓，在功率變換電路之后接有R8、R9、C5、C6、D4、L2等組成的整流濾波電路，對(duì)升壓后的電壓進(jìn)行整流濾波后輸出到負(fù)載。在圖2中ICl由3腳(CS)檢測場效應(yīng)晶體管Ql的電流，它不僅是對(duì)峰值電流控制也對(duì)脈沖電流進(jìn)行限制。它通過電流信號(hào)和電壓信號(hào)閉環(huán)反饋而達(dá)到調(diào)節(jié)目的。最大電壓閾值電流感應(yīng)引腳設(shè)置O. 85v。在圖2中ICl的5腳(OUT)為輸出，它具有500 mA輸出和最大占空比為75%的驅(qū)動(dòng)能力，用于直接驅(qū)動(dòng)功率場效應(yīng)晶體管Ql。在圖2中ICl的2腳(COMP)為補(bǔ)償電壓反饋信號(hào)取自輸出經(jīng)電阻RlO加到Gl光耦輸入端，經(jīng)光耦隔離后的信號(hào)加到ICl的2腳。當(dāng)2腳低于I. 2v關(guān)閉驅(qū)動(dòng)輸出。當(dāng)2腳高于I. 2v時(shí)，關(guān)閉模式結(jié)束恢復(fù)正常工作狀態(tài)。輸出電壓經(jīng)電阻Rll和R19分壓后加到IC2三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管TL431的參考極腳上，此點(diǎn)電壓作為電源輸出電壓的基準(zhǔn)參考電壓，IC2輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓到光稱Gl的輸入端,經(jīng)光稱隔離后的信號(hào)加到ICl的2腳。電源如果因某些原因造成輸出電壓升高時(shí)，IC2的基準(zhǔn)電壓將隨之而改變，ICl的2腳電壓也會(huì)隨著改變，ICl的5腳電壓同時(shí)會(huì)變化來控制功率場效應(yīng)晶體管QI的工作狀態(tài)，從而控制輸出電壓的大小或開啟關(guān)斷輸出電壓，保證電源和負(fù)載處于安全正常工作狀況之下。在圖2中ICl的I腳接有電阻R18，電阻的大小決定振蕩器開關(guān)頻率，正常開關(guān)頻 率fsw=(65/RT(kQ))*100(kHz) —般工作頻率范圍是在50 130kHz內(nèi)。 過載保護(hù)(OLP ):本電源具有在超負(fù)荷條件或短路情況下實(shí)現(xiàn)保護(hù)，使得電源不至于損壞。當(dāng)出現(xiàn)超載或短路時(shí)，電壓反饋信號(hào)取自輸出經(jīng)電阻RlO加到Gl光耦輸入端，經(jīng)光耦隔離后的信號(hào)加到ICl的2腳。反饋信號(hào)將迫使電壓回路進(jìn)入飽和，從而把電壓補(bǔ)償腳2腳電壓拉高。每當(dāng)2腳電壓高于5. Ov和保持時(shí)間超過30毫秒(當(dāng)開關(guān)頻率65khz)，ICl的5腳驅(qū)動(dòng)門輸出停止，開關(guān)功率電路將停止工作。延遲的毫秒時(shí)間是為了防止假觸發(fā)及外部干擾信號(hào)控制開機(jī)和關(guān)斷過程。過壓保護(hù)(OVP):本電源具有過壓保護(hù)功能。輸出變壓器TI副邊感應(yīng)的電壓經(jīng)R13、D6、C9整流濾波后送往ICl的6腳，當(dāng)6腳電壓(Vcc)高于閾值的電壓時(shí)，輸出柵極驅(qū)動(dòng)電路將被關(guān)閉，ICl的5腳驅(qū)動(dòng)門輸出停止使得場效應(yīng)管Ql停止工作。本過壓保護(hù)功能是一個(gè)自動(dòng)恢復(fù)型保護(hù)，當(dāng)6腳電壓(Vcc)低于閾值的電壓時(shí)，輸出柵極驅(qū)動(dòng)電路將被打開，ICl的5腳驅(qū)動(dòng)門輸出使得場效應(yīng)管Ql工作。故障保護(hù)本電源具有多種故障保護(hù)功能。核心器件ICl的引腳只要出現(xiàn)開路、短路、或RT引腳對(duì)地短路、RT腳懸浮、CS腳懸浮，電源驅(qū)動(dòng)輸出將被立即保護(hù)。內(nèi)高壓啟動(dòng)電路欠壓鎖定(UVLO)功能傳統(tǒng)的電源，通過脈寬調(diào)制控制器控制啟動(dòng)電阻提供啟動(dòng)電流。然而，該啟動(dòng)電阻上卻要消耗相當(dāng)功率。理論上，這個(gè)啟動(dòng)電阻可以采用高阻值的電阻。然而，高的電阻值將導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間較長。本實(shí)用新型發(fā)明在電源啟動(dòng)時(shí)，經(jīng)整流后的高壓電流源，使電流從Cl電容提供啟動(dòng)電流以及Vcc對(duì)電容C2充電。在啟動(dòng)瞬間，該電壓低于低電壓鎖定閾值，因此電流源是在供應(yīng)ImA電流。同時(shí)，Vcc連接供應(yīng)電流低100 μ A高壓電流對(duì)電容器C2充電。通過使用這種配置，無論在低壓或高壓電壓的條件下，開通延遲時(shí)間將幾乎相同。當(dāng)Vcc電壓高于導(dǎo)通閾值(UVLO)時(shí)，ICl進(jìn)一步提供柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，高壓電流源關(guān)閉由變壓器TI的輔助繞組ΤΓ通過R13、D6及C9至ICl的6腳為其提供電流。因此，造成功率損失的啟動(dòng)電路可以消除和可以很容易地實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
權(quán)利要求1.一種綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源，其特征在于220VAC交流輸入送至防雷電路(I)然后輸入到EMI電路(2)，EMI電路(2)的輸出送入整流濾波電路(3)對(duì)交流電壓進(jìn)行整流濾波，經(jīng)整流濾波后的直流電壓送入功率變換電路(4)，功率變換電路(4)輸出的交流分量經(jīng)整流濾波電路(5)后輸出到輸出電路(6)送至負(fù)載(7)，取樣電路(10)對(duì)輸出電壓進(jìn)行取樣送到穩(wěn)壓環(huán)路(9)進(jìn)行整修穩(wěn)壓，輸出過壓保護(hù)電路(11)對(duì)輸出到負(fù)載上的電壓進(jìn)行取樣后送入到PWM控制器(8 )，PWM控制器(8 )接收來自穩(wěn)壓環(huán)路(9 )和輸出過壓保護(hù)電路(11)的電壓信號(hào)控制功率變換電路(4)的工作狀態(tài)，對(duì)電源實(shí)行過壓、超載、短路、故障保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源，其特征在于輸出電壓的過壓保護(hù)采用了由電阻Rll和R19組成的分壓電路，并將此分壓點(diǎn)電壓作為基準(zhǔn)電壓加在由IC2三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管TL431的參考極腳上。
專利摘要一種綠色節(jié)能新型AC-DC開關(guān)電源，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在待機(jī)功耗高的缺陷，提供一種具有在空載情況下，低功耗待機(jī)節(jié)能降耗的產(chǎn)品。它包括防雷電路，市電輸入該防雷電路，輸出與EMI電路連接；EMI電路輸出送至整流濾波電路；整流濾波后的直流電壓送入功率變換電路；功率變換電路將整流濾波后的直流電壓變換為交流輸入到整流濾波電路；整流濾波電路將功率變換電路輸出變換為直流輸入到輸出電路后輸出到負(fù)載；所述取樣電路與輸出電路連接，對(duì)輸出電壓取樣，經(jīng)穩(wěn)壓環(huán)路后送入PWM控制器；輸出過壓保護(hù)電路與輸出電路連接，取出輸出電壓分量輸入PWM控制器；PWM控制器根據(jù)穩(wěn)壓環(huán)路和輸出過壓保護(hù)電路的輸出信息對(duì)功率變換電路進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)H02M3/335GK202617006SQ20122025499
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者杜春榮, 許祝, 陳軍 申請(qǐng)人:重慶瑞升康博電氣有限公司