[實用新型]開關電源隔離電路

有效

• 申請號: 201420451971.3
• 申請日: 2014-08-11
• 公開（公告）號: CN204145294U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 鄧維增
• 申請（專利權）人: 廣東電源管理技術有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 林燕云

技術領域

本實用新型涉及電源技術領域，更具體地涉及一種開關電源隔離電路。

背景技術

現有開關電源的拓撲架構分為三大類：1、buck架構；2、boost架構；以及3、buck-boost架構。它們分別對應圖1a、圖1b及圖1c所示三種電路形式。其中，圖1a所示為降壓型電路，在該電路中，Vo＝Vin×D，Vo＜Vin；圖1b所示為升壓型電路，在該電路中，Vo＝Vin/(1-D)，Vo＞Vin；圖1c所示為升降壓型電路，在該電路中，Vo＝Vin×D/(1-D)，當D＜0.5時Vo＜Vin，當D＞0.5時Vo＞Vin，上述三種電路中，Vin為輸入電壓，Vo為輸出電壓，D為占空比。從線路形式上，上述三種電路有個共同之處就是，負載總是與市電(電源)電氣連通，通常，這種負載與電源電氣連通的情形被認為是一種非隔離狀態，這種情況，往往存在較為嚴重的安全隱患。

基于安全等因素考慮，現有某些開關電源電路會設計為具有隔離功能。其通常采用反激型變壓器、正激型變壓器以及橋式變壓器三種類型，分別如圖2a、圖2b及圖2c所示。上述三種電路的均是通過變壓器的方式來實現電氣隔離，其工作原理如下：將開關管與變壓器的一側電感作電氣串聯連接；將變壓器的另一側電感與負載作電氣串聯連接；變壓器這兩側的電感(初級電感和次級電感)并無電氣連接，它們通過磁場發生能量關聯；根據電磁感應原理，在開關管的控制端施加一定頻率的脈沖驅使變壓器對負載輸出合適的能量。可見，采用變壓器的電源電路可達到隔離目的，但卻存在以下缺陷：變壓器的制作，它需要在磁芯上繞制兩個或以上的電感，其帶來的是成本高的缺點；變壓器兩側電感(初級電感和次級電感)的能量關聯是通過磁場發生的，那么，根據電磁感應原理，能量在兩側電感(初級電感和次級電感)之間發生關聯時存在能量損耗，其帶來的是效率低的問題。

因此，采用變壓器的電源電路雖然可實現隔離效果，但變壓器的大體積和高成本為照明行業所顧忌，而且隔離電路的效率成為節約能源要突破的一個技術節點。

鑒于此，有必要提供一種具有小體積、高效率且低成本的開關電源隔離電路。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種具有小體積、高效率且低成本的開關電源隔離電路。

為了解決上述問題，本實用新型提供一種開關電源隔離電路，其特征在于，包括開關器件、信號單向傳輸器件、單向導通器件、電感及控制模塊，其中，開關器件和電感與電壓源依次串聯形成供電回路，單向導通器件、電感及信號單向傳輸器件與負載依次串聯形成負載回路，所述開關器件和信號單向傳輸器件與控制模塊相連而受控于該控制模塊；在所述控制模塊的控制下，當開關器件導通時信號單向傳輸器件截止，供電回路工作，電感蓄積能量，當開關器件截止時信號單向傳輸器件導通，負載回路工作，電感釋放能量而為負載供電。

優選地，所述開關器件選用MOS管來實現，該MOS管的漏極與電壓源的正極相連，其源極與電感相連，其柵極與控制模塊的第一控制端相連，所述控制模塊向MOS管輸出脈沖以控制MOS管的通斷。

優選地，所述信號單向傳輸器件選用光電耦合器來實現，該光電耦合器的兩輸入端分別與控制模塊的第二控制端和第三控制端相連，該光電耦合器的兩輸出端連接在電感和負載之間，所述控制模塊向光電耦合器輸出脈沖以控制光電耦合器的通斷。

優選地，所述單向導通器件選用二極管來實現，所述二極管的正極與負載相連，其負極與電感相連。

優選地，所述控制模塊選用單片機來實現，所述單片機的其中三個I/O引腳分別作為所述第一控制端、第二控制端和第三控制端。

優選地，所述負載的兩端還并聯有濾波電容。

優選地，所述電壓源是采用整流橋對市電進行整流所形成的DC電壓源。

與現有技術相比，本實用新型所提供的開關電源隔離電路主要由供電回路和負載回路構成，實現了一種buck-insulation架構。從線路的供電模式看，現有技術中利用變壓器的互感現象對次級負載進行供電的方式會存在耦合磁通的損失，從而導致效率低下，因此，本實用新型開關電源隔離電路利用電感自身的感應電動勢進行供電，其相比傳統方式效率更高；在體積方面，由于制作變壓器至少需要兩組線圈，而電感只需要一組線圈，所以，在同等條件下，變壓器的體積會比電感大，因此，本實用新型開關電源隔離電路相比現有技術可實現較小體積；在成本方面，在同等條件下(相同的輸入輸出條件和環境因素)，研制變壓器的工藝較為復雜，所需時間較長，成本較高，因此，本實用新型采用電感來供電可大大降低成本。