[實(shí)用新型]交流到直流開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220327792.X
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN202663314U
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 繆海峰;張洪為
• 申請（專利權(quán)）人: 聚辰半導(dǎo)體（上海）有限公司
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04;H02M3/28;H02M3/335
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)電源電路領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種交流到直流開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

圖1示出一種傳統(tǒng)的線性電源系統(tǒng)的電路圖。該線性電源系統(tǒng)包括工頻變壓器A、輸出整流濾波電路B和穩(wěn)壓電路C三部分。工頻變壓器A用于實(shí)現(xiàn)線性降壓，并實(shí)現(xiàn)輸入輸出的隔離。輸出整流濾波電路B，將工頻變壓器A輸出的工頻交流低壓轉(zhuǎn)變成直流低電壓。穩(wěn)壓電路C主要是穩(wěn)定輸出電壓以滿足后級MCU（微控制器）等負(fù)載的供電電壓范圍。圖1采用一個齊納穩(wěn)壓管作為穩(wěn)壓電路C，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，但穩(wěn)壓能力有限，僅能應(yīng)用于100~130V或者200~240V這樣的窄范圍輸入電壓且負(fù)載電流較小的場合，應(yīng)用范圍狹窄。

作為對圖1所示系統(tǒng)的改進(jìn)，圖2示出一種傳統(tǒng)的采用三端穩(wěn)壓器的線性電源系統(tǒng)的電路圖。這一線性電源系統(tǒng)使用低成本的線性穩(wěn)壓器作為穩(wěn)壓電路C，因為線性穩(wěn)壓器通常輸入電壓范圍較寬，以電表電源需要的5V輸出為例，可選用的線性穩(wěn)壓器的最高輸入電壓可達(dá)到最低輸入電壓的5倍，足以滿足常規(guī)85V~265V的寬范圍輸入要求，且線性穩(wěn)壓器輸出穩(wěn)壓精度較高，負(fù)載能力強(qiáng)，適合小功率的場合。但這一線性電源系統(tǒng)的缺點(diǎn)是效率較低，高輸入電壓，功率稍大場合下的轉(zhuǎn)換效率低下，功穩(wěn)壓器發(fā)熱明顯，已經(jīng)越來越不能滿足近年來國際節(jié)能法規(guī)的要求，因此該電路正逐漸被淘汰。

圖3示出一種傳統(tǒng)的采用DC-DC直流穩(wěn)壓模塊的線性電源系統(tǒng)的電路圖。這一線性電源系統(tǒng)是目前取代圖2所示電路的常用選擇，其穩(wěn)壓電路C采用DC-DC模塊來實(shí)現(xiàn)，DC-DC模塊目前發(fā)展迅速，超寬的輸入范圍，極高的效率使它在電源領(lǐng)域應(yīng)用中日漸廣泛，其性能足以滿足超寬50V~420V寬范圍輸入要求的電表電源應(yīng)用方案。目前圖3所示方案雖然廣泛被采用于各種電器領(lǐng)域，但也漸漸顯出其缺點(diǎn)：圖3中工頻變壓器A體積大，線圈多，導(dǎo)致其用料較重，隨著國際市場原材料成本的上漲，工頻變壓器的成本已經(jīng)漸漸滿足不了電源成本的要求，而通常作為穩(wěn)壓電路C的DC-DC模塊成本也較高，因此整體的方案成本太高，制約了電源電表方案的發(fā)展。另一個缺點(diǎn)是采用工頻變壓器的方案尺寸大，分量重，顯然很不利于開關(guān)電源小型化的發(fā)展。

由于和傳統(tǒng)工頻電源相比所具有的多方面優(yōu)點(diǎn)，諸如更高的效率，更低的待機(jī)功耗，更佳的穩(wěn)定性等，高頻開關(guān)電源越來越廣泛地應(yīng)用于各種電器產(chǎn)品中。在電表電源領(lǐng)域，采用工頻變壓器的方案向高頻開關(guān)電源的過渡已經(jīng)刻不容緩。

以典型的5V/200mA的電表電源為例，圖4所示的是采用GT5010作為控制器的原邊反饋（PSR）反激式電源，和常規(guī)次級反饋的反激式電源相比，省去了次級反饋電路，不僅結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠且成本較低，是近年來小功率開關(guān)電源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。在交流85~265V寬范圍輸入下的電表電源應(yīng)用中，原邊反饋反激式電源具有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如體積小、成本低、效率高、待機(jī)功率低、性能穩(wěn)定等等。但在50~420V超寬范圍輸入要求下，現(xiàn)有的原邊反饋反激式電源電路遇到了如下難點(diǎn)。

1、電源需要在各種惡劣工作環(huán)境下都能可靠工作，在某些電網(wǎng)波動劇烈的地區(qū)，在電網(wǎng)徒增大功耗電器負(fù)載的情況下的電壓跌落情況下，也須可靠工作。因此最低至50V交流電壓下電表電源也必須可靠工作這一要求就顯得非常必要。而由于原邊反饋反激式電源有最大占空比限制以及非連續(xù)狀態(tài)工作模式的限制，通常要求輸入整流濾波后的直流電壓最低值不能小于60V，要達(dá)到這個條件則需要使用至少22UF的輸入濾波電容器，不僅成本增高，體積增大，且使用如此大的濾波電容后電源的功率因數(shù)（PF）值明顯下降，視在功率值增高。

2、電源有全工作電壓范圍內(nèi)輸入最大6VA視在功率的要求，因此輸入整流濾波電容的容量不能太大，須小于10uF，和第1點(diǎn)相矛盾，難以兼顧。

3、同樣基于惡劣工作環(huán)境的考慮，最高輸入電壓要求交流420V，對原邊反饋反激式電源中的開關(guān)器件耐壓的要求大大提高?？紤]到反激式變壓器的漏感以及生產(chǎn)時的差異，電源需要使用耐壓高達(dá)900V的場效應(yīng)管以應(yīng)對高輸入電壓帶來的應(yīng)力，提高了成本。而高輸入電壓條件下的其他器件如輸入濾波電容，整流管等耐壓要求的增高也相應(yīng)的提高了成本，導(dǎo)致總體方案成本難以滿足要求。

以上幾點(diǎn)制約了開關(guān)電源在電表電源領(lǐng)域的應(yīng)用，因此期望能有一種滿足電表電源要求的開關(guān)電源應(yīng)用方案。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種直流到交流開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器，以滿足電表電源的要求。