[發明專利]一種基于壓電陶瓷變壓器的開關電源

無效

• 申請號: 200910042300.5
• 申請日: 2009-08-31
• 公開（公告）號: CN101640484A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 張鐵民;吳志杰;馬先明
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M1/44;H02M1/32
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及一種小功率開關電源，特別涉及一種基于壓電陶瓷變壓器的開關電源。

技術背景

壓電陶瓷變壓器是屬于一種新型的變壓器。與傳統的電磁變壓器式開關電源相比，具有無電磁干擾，也不受電磁干擾、能量轉換效率高、功率密度大、耐輻射、耐高溫、無噪聲、可靠性高、結構簡單、不怕短路燒毀、電源安全性高、體積小、重量輕等特點。為此，本發明基于壓電陶瓷變壓器的新型開關電源可避免傳統開關電源的缺點，具有體積小、安全性高、轉換效率高、無電磁干擾等優點。

中國專利申請號為：ZL94117775.0公開了一種基于壓電陶瓷變壓器的電源電路，它利用交流電源經整流穩壓，用來提供產生方波的脈寬調制發生器及半橋輸出電路的驅動器的直流工作電源，該驅動器提供半橋式功率放大器MOSFET的驅動電壓，從而產生作用于壓電陶瓷的激勵電壓，并從壓電陶瓷副端感應電極，產生輸出交變電壓信號，經專用的整流濾波穩壓電路，獲直流輸出信號，其特點在于，由兩組電感電容并聯諧振成三、五次諧波濾波電路，將半橋輸出的方波鑒定為正弦波，并采用于壓電陶瓷激勵電極并聯的補償電感。

該發明的不足之處在于，用兩組電感電容并聯諧振成三、五次諧波濾波電路，結構復雜，使得整個裝置的諧振部分結構也隨之復雜；該發明的控制部分采用了3個控制IC，分別實現直流變換與穩壓、提供方波信號和驅動半橋輸出電路的功能，電路集成度不高，不利于電路的集成化和小型化；另外，該發明電路通過調節光電耦合器的開通狀態控制輸出方波，通過調節壓電變壓器的輸出激勵電壓的頻率實現穩壓功能，穩壓精度難以提高。

發明內容

本實發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種能提高開關電源的集成度和電壓輸出精度的基于壓電陶瓷變壓器的新型開關電源。使其具有體積小，無電磁干擾，轉換效率高。

為了解決上述技術問題，本發明的一種基于壓電陶瓷變壓器的開關電源，包括依次連接的輸入整流電路、零電壓開關轉換器、諧振電路、壓電變壓器、輸出整流濾波電路和穩壓電路；所述輸入整流電路通過降壓電路與控制電路連接，所述控制電路與零電壓開關轉換器連接；所述穩壓電路通過檢測反饋電路與控制電路連接；輸入整流電路與市電之間還連接有輸入濾波電路；所述控制電路包括自激式半橋驅動芯片；所述諧振電路包括電感L1、電感L2和電容C1；電容C1與電感L1串聯后與電感L2并聯，所述電感L2同時與壓電變壓器并聯。

所述輸入濾波電路包括EMI濾波器、啟動浪涌限制器、浪涌電壓抑制器；所述EMI濾波器通過啟動浪涌限制器與浪涌電壓抑制器連接。

所述啟動浪涌限制器為熱敏電阻；所述浪涌電壓抑制器為兩個反向串聯的穩壓二極管。

所述穩壓電路包括基準電壓穩壓器。

所述壓電變壓器為降壓型壓電陶瓷變壓器。

所述降壓電路包括與控制電路電源端串聯的電阻。

所述零電壓開關轉換器包括兩個串聯的MOSFET管。

為了減少輸出電壓的干擾，所述輸出整流濾波電路包括EMI濾波器、啟動浪涌限制器、浪涌電壓抑制器；所述EMI濾波器通過啟動浪涌限制器與浪涌電壓抑制器連接。

所述檢測反饋電路包括光電耦合器，所述光電耦合器檢測輸出電壓的波動來調節自激式半橋驅動器芯片輸出頻率的大小。

與現有技術相比，本發明的優點在于，首先，采用了自激式半橋驅動芯片，取代了過去的穩壓器、方波脈沖發生器和半橋輸出電路的驅動器，實現了電路的集成化；其次，采用了輸入濾波電路，其包括EMI濾波器、啟動浪涌限制器、浪涌電壓抑制器，因此在諧振部分，可以取代復雜且效果一般的三、五次諧波濾波電路，而只要采用LLC串并聯諧振濾波電路即可，進一步有利于電路的集成化；最后，在輸出部分采用了基準穩壓電源，通過在基準穩壓器上并聯光電耦合開關來實時調節壓電變壓器的激勵信號的頻率，使得電路輸出電壓更加精確的穩定在設計要求的電壓輸出值。

附圖說明

圖1為本發明的原理框圖；

圖2為輸入濾波電路、輸入整流電路的電路原理圖；

圖3為零電壓開關和諧振電路的電路原理圖；

圖4為降壓電路和控制電路電路原理圖；

圖5為輸出整流濾波電路的電路原理圖；

圖6為檢測反饋電路的控制原理圖；

圖7為輸出部分的穩壓電路與檢測反饋電路的電路原理圖。

具體實施方式

結合附圖和具體實施例，對本發明做進一步詳細說明。