專利名稱：多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種多路隔離輸出控制系統(tǒng)供電電源，具體涉及一種多路單片式 交直流開(kāi)關(guān)電源。
技術(shù)背景早期的電氣系統(tǒng)控制電源多為模塊式電源供電，模塊式電源一般為一組或兩組對(duì) 稱電壓輸出，例如輸出為一組5VDC或兩組+/-12VDC。現(xiàn)有控制系統(tǒng)對(duì)電源電壓要求通常 為模擬電路需要+/-12VDC或+/-15VDC電源，數(shù)字電路需要5VDC，功率電路需要4路隔離 15VDC,以及輔助電路+15VDC電源，為了滿足控制系統(tǒng)多路隔離/非隔離供電要求，往往要 選用多個(gè)電源模塊作為電壓變換元件，每個(gè)模塊體積無(wú)法小型化，多個(gè)模塊所需安裝空間 很大。而且模塊式電源成本一般較高，非常不利于降低控制系統(tǒng)硬件成本以及系統(tǒng)整體的 小型化。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種多路隔離輸出單片式開(kāi)關(guān)電源，解決了控制系統(tǒng)電源 種類多與系統(tǒng)小型化、低成本之間的矛盾。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，包括一個(gè)將交流電源電壓轉(zhuǎn)為直流電壓的輸入 整流電路、一個(gè)穩(wěn)定輸出電壓的反饋控制電路和多個(gè)濾波電路，還包括一個(gè)與輸入整流電 路的輸出端相連的電源轉(zhuǎn)換電路，電源轉(zhuǎn)換電路由高頻變壓器和單片式開(kāi)關(guān)電源控制芯片 組成；所述多個(gè)濾波電路與電源轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端相連，且為結(jié)構(gòu)相同的η型濾波電 路；所述反饋控制電路的輸入與一個(gè)濾波電路的輸出端相連，由光電耦合器和基準(zhǔn)電源組 成，將反饋信號(hào)發(fā)送給電源轉(zhuǎn)換電路。如上所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其中所述輸入整流電路的輸出直 流電壓=1.414Χ輸入交流電壓有效值。如上所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其中所述輸入整流電路將220V交 流電壓轉(zhuǎn)換為320V直流電壓。如上所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其中所述電源轉(zhuǎn)換電路的高頻變 壓器為18腳變壓器，初級(jí)繞組繞制80匝，電感保證為2mH，反饋繞組繞制9匝，主輸出繞組 繞制5匝，次輸出繞組繞制12匝。如上所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其中所述單片式開(kāi)關(guān)電源控制芯 片用Power Integrations公司生產(chǎn)的T0P224Y單片式開(kāi)關(guān)電源。如上所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其中所述光電耦合器用TLP521-1 光電耦合器。如上所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其中所述基準(zhǔn)電源用TL431穩(wěn)壓 二極管。[0012]本實(shí)用新型的有益效果是1.本實(shí)用新型通過(guò)在于通過(guò)提供一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，以單片式開(kāi)關(guān) 電源芯片為核心的多路輸出隔離交直流穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電源，在保證主輸出電源品質(zhì)基礎(chǔ)上，降 低硬件電路成本。2.縮小了電路結(jié)構(gòu)體積，最大元件為多路輸出隔離式高頻變壓器，其體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小 于具有同等輸出能力交直流穩(wěn)壓電源所需的低頻變壓器，有利于應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小型化。3.各路輸出互相隔離，提高應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾能力，避免因不同電源互相干擾造成 應(yīng)用系統(tǒng)無(wú)法正常工作。4.對(duì)輸入交流電源要求低，能夠應(yīng)對(duì)輸入電源在較大范圍波動(dòng)，防止因電網(wǎng)電壓 波動(dòng)造成輸出電源波動(dòng)，提高系統(tǒng)在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下抗干擾能力。

圖1是本實(shí)用新型提供的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源的系統(tǒng)組成框圖；圖2是圖1中電源轉(zhuǎn)換部分電路圖；圖3是圖1中輸出濾波部分電路圖；圖4是圖1中反饋控制部分電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行介 紹，在本實(shí)施例中需要將外來(lái)輸入的220V交流電源轉(zhuǎn)換為一組5VDC、一組+/-12VDC和四組 +15VDC輸出電壓，根據(jù)具體要求也可以選擇類似的其他輸出電壓值。如圖1所示，一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，包括輸入整流電路，電源轉(zhuǎn)換電 路、反饋控制電路、輸出濾波電路；其中輸入整流電路第1、2管腳與外來(lái)輸入電源220VAC相 連，220VAC交流電壓由輸入整流電路轉(zhuǎn)換為320V(如果用戶外來(lái)輸入電源為110VAC或其 它值，輸出電壓 1.414*輸入電壓有效值，輸入電壓不同會(huì)影響控制電路參數(shù)值選擇)直 流電壓并通過(guò)輸入整流電路的第3管腳⑴、第4管腳㈠輸出至電源轉(zhuǎn)換電路的輸入第8 管腳(+)、第9管腳㈠。將220VAC交流電壓轉(zhuǎn)換為320VDC直流電壓的整流電路設(shè)計(jì)方法 為本領(lǐng)域工作人員的公知常識(shí)。電源轉(zhuǎn)換電路(如圖2)主要由高頻變壓器TCl和單片式開(kāi)關(guān)電源控制芯片N2組 成。其中，高頻變壓器TCl為18腳變壓器，初級(jí)繞組(即TCl的第8、9管腳間)繞制80阻， 反饋繞組(即TCl的第6、7管腳間)繞制9匝，主輸出繞組(即TCl的第4、5管腳間)繞 制5匝；次輸出繞組，即TCl第1、2管腳間，第2、3管腳間，第11、12管腳間，第13、14管腳 間，第15、16管腳間，第17、18管腳間繞制線圈12匝。這樣可以得到要求的一組5VDC(第 4 (-) ,5(+)管腳)，一組 +/"12VDC (第 1 (_) ,2 (GND) ,3(+)管腳)，四組 +15VDC 輸出電壓(第 11/13/15/17(-),12/14/16/18(+)管腳))。通過(guò)更改高頻變壓器TCl繞組匝比，輸出電壓 值可以更改為其它輸出值，并且在本實(shí)施例中使用了 2mH電感，此為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公 知常識(shí)。并且TCl的第1 18管腳即是電源轉(zhuǎn)換電路的第1 18管腳。N2可選用Power Integrations(PI)公司生產(chǎn)的T0P224Y單片式開(kāi)關(guān)電源。其中， N2的第1管腳作為電源轉(zhuǎn)換電路的第19管腳，為反饋控制端；N2的第2管腳與地線連接；N2的第3管腳與TCl初級(jí)繞組第9管腳連接。電源轉(zhuǎn)換電路的工作原理是開(kāi)關(guān)電源工作后，反饋控制信號(hào)經(jīng)反饋控制端送至 電源轉(zhuǎn)換電路，以調(diào)整開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部PWM占空比。當(dāng)輸出電壓由于某種原因升高或降低時(shí)， 反饋控制電路會(huì)產(chǎn)生控制信號(hào)，單片式開(kāi)關(guān)電源控制芯片N2接收到控制信號(hào)后經(jīng)閉環(huán)控 制減小或增大N2第3管腳的PWM輸出占空比，從而使輸出電壓下降或上升，最后達(dá)到動(dòng)態(tài) 平衡，保持輸出穩(wěn)定。經(jīng)電源轉(zhuǎn)換電路后，320VDC電壓轉(zhuǎn)換為本實(shí)施例系統(tǒng)要求的一組5VDC(第4(_)、 5(+)管腳)，一組+/-12VDC(第 1(-)、2(GND)、3(+)管腳)，四組+15VDC 輸出電壓(第 11/13/15/17(-),12/14/16/18(+)管腳)。此外，如圖1所示，電源轉(zhuǎn)換電路的第5管腳(+) 與主輸出濾波電路第1管腳(+)相連，電源轉(zhuǎn)換電路的第4管腳(-)與主輸出濾波電路第 2管腳㈠相連。主輸出濾波電路的第1(+)、2(_)分別與電源轉(zhuǎn)換電路第5(+)、4(_)相連，經(jīng)濾波 后，主輸出濾波電路的第3(+)、4(_)管腳輸出本實(shí)施例系統(tǒng)要求的5V電壓，為后續(xù)外接控 制電路供電。圖1中其他濾波電路指共6個(gè)與主輸出濾波電路結(jié)構(gòu)相同的濾波電路，電源 轉(zhuǎn)換電路的第11、12管腳，第13、14管腳，第15、16管腳，第17、18管腳，第3、2管腳，第2、 1管腳分別與6個(gè)濾波電路的第1、2管腳相連。其他輸出濾波電路的第3(+)、4(_)管腳輸 出本實(shí)施例系統(tǒng)要求的四組+15V電壓和一組+/-12V電壓，且為多路隔離輸出電源。濾波電路的結(jié)構(gòu)如附圖3所示。濾波電路輸入管腳中第1管腳與濾波電容C64、 ClO管腳及濾波電感L7管腳相連；濾波電路輸出管腳中第3管腳與濾波電容C11、C70管腳 及濾波電感L7管腳相連；濾波電路輸入管腳中第2管腳、濾波電路輸出管腳中第4管腳與 濾波電容C64、C10、C11、C70管腳相連；上述元件共同組成π型濾波電路。利用反饋電路穩(wěn)定主輸出電源電壓。圖1中，反饋電路的第2、3、5管腳采樣主輸 出電源電壓(即反饋電路第2、3、5管腳分別與主輸出濾波電路的第3、4、1管腳相連)，經(jīng)反 饋處理后通過(guò)反饋電路第1、4管腳送至電源轉(zhuǎn)換電路第7、19管腳。電源轉(zhuǎn)換電路根據(jù)反 饋信號(hào)調(diào)整輸出電壓，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。反饋控制電路圖如圖4所示，主要由光電耦合器Ν21和基準(zhǔn)電源V3組成。Ν21選 用TLP521-1光電耦合器，V3選用TL431穩(wěn)壓二極管。為方便說(shuō)明，圖3中加入了電源轉(zhuǎn)換 電路中的高頻變壓器TCI。Ν21第1、2管腳作為反饋控制電路第5、2管腳分別與主輸出濾 波電路的第1、3管腳相連，Ν21第3管腳作為反饋控制電路的第4管腳與電源轉(zhuǎn)換電路第 19管腳相連，Ν21第4管腳與電源轉(zhuǎn)換電路中TCl反饋繞組第7管腳，并作為反饋控制電路 的第1管腳。V3第1管腳與Ν21第2管腳連接，V3第2管腳與地線連接，V3第3管腳作為 反饋控制電路的第3管腳且與主輸出濾波電路的第4管腳相連。反饋控制電路工作原理是主輸出電源電壓加在光耦的二極管正極上，與基準(zhǔn)電 源V3共同為光耦提供基準(zhǔn)電壓，這樣光耦中的二極管發(fā)光強(qiáng)度是由輸出電壓控制的，經(jīng)光 耦耦合到反饋控制端，為電源轉(zhuǎn)換電路提供反饋控制電壓。本實(shí)用新型提供的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源通過(guò)設(shè)計(jì)以單片式開(kāi)關(guān)電源 芯片為核心的多路輸出隔離交直流穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)電源，在保證主輸出電源品質(zhì)基礎(chǔ)上，降低硬 件電路成本，減少電路體積。
權(quán)利要求1.一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，包括一個(gè)將交流電源電壓轉(zhuǎn)為直流電壓的輸入整 流電路、一個(gè)穩(wěn)定輸出電壓的反饋控制電路和多個(gè)濾波電路，其特征在于還包括一個(gè)與輸 入整流電路的輸出端相連的電源轉(zhuǎn)換電路，電源轉(zhuǎn)換電路由高頻變壓器和單片式開(kāi)關(guān)電源 控制芯片組成；所述多個(gè)濾波電路與電源轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端相連，且為結(jié)構(gòu)相同的η 型濾波電路；所述反饋控制電路的輸入與一個(gè)濾波電路的輸出端相連，由光電耦合器和基 準(zhǔn)電源組成，將反饋信號(hào)發(fā)送給電源轉(zhuǎn)換電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述輸入整 流電路的輸出直流電壓=1.414Χ輸入交流電壓有效值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述輸入整 流電路將220V交流電壓轉(zhuǎn)換為320V直流電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述電源轉(zhuǎn) 換電路的高頻變壓器為18腳變壓器，初級(jí)繞組繞制80匝，電感保證為2mH，反饋繞組繞制9 匝，主輸出繞組繞制5匝，次輸出繞組繞制12匝。
5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述單片式 開(kāi)關(guān)電源控制芯片用Power Integrations公司生產(chǎn)的T0P224Y單片式開(kāi)關(guān)電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述光電耦 合器用TLP521-1光電耦合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述基準(zhǔn)電 源用TL431穩(wěn)壓二極管。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種多路隔離輸出控制系統(tǒng)供電電源，具體涉及一種多路單片式交直流開(kāi)關(guān)電源。該電源包括一個(gè)將交流電源電壓轉(zhuǎn)為直流電壓的輸入整流電路，一個(gè)與輸入整流電路的輸出端相連的電源轉(zhuǎn)換電路，電源轉(zhuǎn)換電路由高頻變壓器和單片式開(kāi)關(guān)電源控制芯片組成，高頻變壓器的線圈繞制匝數(shù)由電源輸出的電壓的個(gè)數(shù)與大小決定；該電源還包括多個(gè)與電源轉(zhuǎn)換電路的電壓輸出端相連、結(jié)構(gòu)相同的π型濾波電路；該電源還包括與一個(gè)濾波電路的輸出端相連的反饋控制電路，其發(fā)出反饋信號(hào)給電源轉(zhuǎn)換電路。該電源體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于具有同等輸出能力交直流穩(wěn)壓電源所需的低頻變壓器，有利于應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小型化，且質(zhì)量高、成本低。
文檔編號(hào)H02M1/14GK201854198SQ20102055077
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者劉漢武, 唐文武, 張艷清 申請(qǐng)人:北京特種機(jī)械研究所