專利名稱：高效節(jié)能的電源適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電源電路，尤其是涉及一種高效節(jié)能的電源適配器。
技術(shù)背景隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電源適配器的應用場合日趨廣泛，對其性能的要求也變得日益嚴格，包括對其效率的要求，特別是隨著全世界節(jié)能意識的提高，對電源的效率也提出了極為嚴格的要求。反激拓撲結(jié)構(gòu)的電源，采用固定開關(guān)頻率工作，工作模式方面可以是連續(xù)導電模式(CCM)或非連續(xù)導電模式(DCM)，其輕載能效和滿載能效都處于較小范圍，難以滿足日益增長的節(jié)能環(huán)保的要求；且開關(guān)管在最大電流時關(guān)斷，關(guān)斷時承受大電流和高電壓，關(guān)斷損耗較大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型需解決的問題是提供一種高效節(jié)能且性能穩(wěn)定的電源適配器。為解決上述問題，本實用新型采取的技術(shù)方案是一種高效節(jié)能的電源適配器，包括交流電源，依次連接的整流濾波單元、高頻變換單元、高頻隔離變壓器單元、輸出整流濾波單元，所述整流濾波單元與交流電源連接，該電源適配器還包括PWM控制單元、輸出電壓采樣單元，PWM控制單元以PWM控制芯片為核心，所述輸出電壓采樣單元的采樣端與輸出整流濾波單元的輸出端連接，輸出電壓采樣單元的反饋端與PWM控制芯片連接，PWM控制芯片的輸出端與高頻變換單元中的功率開關(guān)組件連接。輸出電壓采樣單元對輸出端電壓進行采樣并將其反饋給PWM控制芯片，PWM控制單元輸出開關(guān)頻率信號給高頻變換單元中的功率開關(guān)組件，以調(diào)節(jié)功率開關(guān)組件的開關(guān)時間比例，進而確保輸出電壓的穩(wěn)定及不同負載情況下的能效比。作為優(yōu)選，所述輸出電壓采樣單元包括電阻R14、R12、R15及基準電源IC2、光耦I(lǐng)C3 ;所述電阻R15與基準電源IC2取樣端連接，基準電源IC2輸出端經(jīng)過動光耦I(lǐng)C3與PWM控制單元中的PWM控制芯片的2腳連接，PWM控制芯片5腳與場效應管柵極連接，場效應管漏極與高頻隔離變壓器單元中的變壓器TlOl初級繞組連接。作為優(yōu)選，所述電源適配器還包括與高頻變換單元連接的過流保護單元，所述過流保護單元包括電阻7RA、7RB、7RC，所述電阻7RA、7RB、7RC并聯(lián)后通過峰值電流抑制電阻R6連接至PWM控制芯片的3腳。當輸出電流過大在采樣電阻上的電壓超過設定電壓則觸發(fā)控制芯片內(nèi)部過電流保護，控制芯片輸出端輸出低電平控制功率開關(guān)管關(guān)斷。作為優(yōu)選，所述電源適配器還包括過壓保護電路，所述過壓保護電路包括變壓器TlOl的輔助繞組N3，變壓器TlOl的輔助繞組N3感應輸出繞組電壓，該輸出繞組電壓經(jīng)電阻R8、R5分壓后送至PWM控制芯片的I腳。該電路借助高頻隔離變壓器單元中的變壓器輔助繞組感應輸出繞組電壓，該輸出繞組電壓經(jīng)電阻分壓后送至PWM控制單元的控制芯片，當分壓點電壓超過設定值時，控制芯片停止開關(guān)脈沖電壓輸出，同時控制芯片電源腳電壓也降低實現(xiàn)電源適配器鎖定。[0008]作為優(yōu)選，所述整流濾波單元包括AC/DC整流濾波電路，還具有一連接于交流電源與AC/DC整流濾波電路之間的EMI/RFI濾波器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于(I)所述電源適配器在滿載條件下，控制功率開關(guān)頻率增加，直至碰到時序電容鉗位；而在輕載條件下，峰值電流減小，則控制功率開關(guān)頻率下降，有效限制了現(xiàn)有電源適配器噪聲的問題；在輕載時，由于開關(guān)頻率的下降，與開關(guān)頻率相關(guān)的損耗，如功率開關(guān)管輸出電容和門電荷損耗以及泄漏感抗損耗也會減少，使開關(guān)電源在輕載條件下的能效也隨之提聞。(2)所述電源適配器利用準諧振反激式開關(guān)變換器原理，并增設有過壓保護電路、過流保護電路、反饋補償電路，可有效地提高開關(guān)電源的可靠性及電壓輸入范圍，減小EMI， 降低損耗。

圖I是本實用新型的電路原理框圖；圖2是本實用新型的一種電路原理示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
及附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。本實用新型所述電源適配器采用準諧振多模式拓撲結(jié)構(gòu)，開關(guān)頻率可變，其滿載工作在CCM和QR模式能效最佳，輕載時工作在BURST模式能效最佳。如圖I所示，其包括交流電源、PWM控制單元、輸出電壓采樣單元，依次連接的整流濾波單元、高頻變換單元、高頻隔離變壓器單元、輸出整流濾波單元、附加電路等。輸出電壓采樣單元主要由比較電路、放大電路構(gòu)成。比較電路的采樣端與輸出整流濾波單元的輸出端連接，輸出電壓采樣單元的反饋端與PWM控制單元的PWM控制芯片連接。輸出電壓采樣單元中的比較電路對輸出端電壓進行采樣后，送放大電路放大并將其采樣信號反饋給PWM控制芯片。整流濾波單元包括AC/DC整流濾波電路、EMI/RFI濾波器。EMI/RFI濾波器的輸入端與交流電源的輸出端連接，EMI/RFI濾波器的輸出端與AC/DC整流濾波電路連接，AC/DC整流濾波電路輸出端與高頻變換單元連接。交流電源先經(jīng)EMI濾波器，以消除電磁干擾和射頻干擾，再經(jīng)AC/DC整流濾波電路變成含有一定脈動電壓成分的直流電壓，然后進入高頻變換單元。聞頻變換單兀的核心是一個聞頻功率開關(guān)組件，如開關(guān)晶體管或場效應管(MOSFET)。高頻變換單元產(chǎn)生高頻(20KHZ以上)高壓方波，所得到的高壓方波送給高頻隔離變壓器單元的初級，則在隔離變壓器的次級感應出電壓，該電壓被整流濾波后變成了低壓直流電。PWM控制單元以PWM控制芯片為核心，PWM控制芯片的輸出端與高頻變換單元中的功率開關(guān)組件連接。PWM控制單元主要用于調(diào)節(jié)輸出電壓，使得在輸入交流和輸出直流負載發(fā)生變化時，輸出電壓能保持穩(wěn)定，運作過程是PWM電路通過輸出電壓采樣，并把采樣的結(jié)果反饋給控制電路，控制電路把它與基準電壓作比較，根據(jù)比較結(jié)果來控制高頻功率開關(guān)組件的開關(guān)時間比例(占空比)，進而確保輸出電壓的穩(wěn)定及不同負載情況下的能效比。為了使整個電路安全可靠地工作，必須設置過壓、過流保護電路等輔助電路。如圖2所示，具體實施時，輸出電壓采樣單元主要由比較電路(進一步包括電阻R14、R12、R15、Rl等)、放大電路(進一步包括基準電源IC2、光耦I(lǐng)C3等)構(gòu)成。其中電阻R15與基準電源IC2取樣端連接，基準電源IC2輸出端經(jīng)過動光耦I(lǐng)C3與PWM控制單元中的PWM控制芯片的2腳連接，PWM控制芯片的輸出端5腳經(jīng)電阻R9與場效應管柵極連接，場效應管漏極與高頻隔離變壓器單元中的變壓器TlOl初級繞組連接。當輸出電壓升高時，比較電路中的電阻R15上電壓上升，該取樣電壓信號經(jīng)放大電路中的基準電源IC2放大后驅(qū)動光耦I(lǐng)C3輸出，進而使PWM控制單元中的控制芯片(可以選用TL3842、RT9214 RT9173CS、CPAB1377BP等八腳PWM控制芯片)IClA的2腳電壓下降，PWM控制芯片控制場效應管輸出低電壓使高頻隔離變壓器單元中的變壓器TlOl初級繞組存儲能量減小，變壓器TlOl次級線圈電壓下降而使輸出電壓下降，當輸出電壓降低則反之。過流保護單元與高頻變換單元連接，包括電阻7RA、7RB、7RC，所述電阻7RA、7RB、7RC并聯(lián)后通過峰值電流抑制電阻R6連接至PWM控制芯片的3腳。當輸出電流過大在電阻7RA、7RB、7RC上的電壓超過設定電壓則觸發(fā)控制芯片IClA內(nèi)部過電流保護，控制芯片IC1A5腳輸出低電平控制功率開關(guān)管關(guān)斷。所述過壓保護電路包括變壓器TlOl的輔助繞組N3，變壓器TlOl的輔助繞組N3感應輸出繞組電壓，該輸出繞組電壓經(jīng)電阻R8、R5分壓后送至PWM控制芯片的I腳。該電路借助高頻隔離變壓器單元中的變壓器輔助繞組感應輸出繞組電壓，該輸出繞組電壓經(jīng)電阻分壓后送至PWM控制單元的控制芯片，當分壓點電壓超過設定值時，控制芯片停止開關(guān)脈沖電壓輸出，同時控制芯片電源腳電壓也降低實現(xiàn)電源適配器鎖定。本實用新型所述電源適配器利用準諧振反激式開關(guān)變換器原理，準諧振的關(guān)鍵是場效應管(MOSFET)在漏極至源極電壓(VDS)達到其最低值時導通，從而減小開關(guān)損耗及改善電路的電磁干擾(EMI)。在負載下降時，控制場效應管在某個谷底保持鎖定，直到輸出功率大幅下降，然后改變谷底。輸出功率降低到某個值時，電源適配器進入壓控振蕩器模式。具體而言，反饋比較器會選定谷底，并將信息傳遞給計數(shù)器，反饋比較器的磁滯特性就鎖定谷底。這種方法在系統(tǒng)負載降低時，提供自然的開關(guān)頻率限制，不會出現(xiàn)谷底跳頻噪聲，且不降低能效。需要說明的是，以上僅為本實用新型較佳的實施例，在未脫離本實用新型構(gòu)思前提下，在現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)對本實用新型電路所做的任何均等變化與修飾均屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種高效節(jié)能的電源適配器，包括交流電源，依次連接的整流濾波單元、高頻變換單元、高頻隔離變壓器單元、輸出整流濾波單元，所述整流濾波單元與交流電源連接，其特征是該電源適配器還包括PWM控制單元、輸出電壓采樣單元，PWM控制單元以PWM控制芯片為核心，所述輸出電壓采樣單元的采樣端與輸出整流濾波單元的輸出端連接，輸出電壓采樣單元的反饋端與PWM控制芯片連接，PWM控制芯片的輸出端與高頻變換單元中的功率開關(guān)組件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效節(jié)能的電源適配器，其特征是所述輸出電壓采樣單元包括電阻R14、R12、R15及基準電源IC2、光耦I(lǐng)C3 ;所述電阻R15與基準電源IC2取樣端連接，基準電源IC2輸出端經(jīng)過動光耦I(lǐng)C3與PWM控制單元中的PWM控制芯片的2腳連接，PWM控制芯片5腳與場效應管柵極連接，場效應管漏極與高頻隔離變壓器單元中的變壓器TlOl初級繞組連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高效節(jié)能的電源適配器，其特征是所述電源適配器還包括與高頻變換單元連接的過流保護單元，所述過流保護單元包括電阻7RA、7RB、7RC,所述電阻7RA、7RB、7RC并聯(lián)后通過峰值電流抑制電阻R6連接至PWM控制芯片的3腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高效節(jié)能的電源適配器，其特征所述電源適配器還包括過壓保護電路，所述過壓保護電路包括變壓器TlOl的輔助繞組N3，變壓器TlOl的輔助繞組N3感應輸出繞組電壓，該輸出繞組電壓經(jīng)電阻R8、R5分壓后送至PWM控制芯片的I腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高效節(jié)能的電源適配器，其特征所述整流濾波單元包括AC/DC整流濾波電路，還具有一連接于交流電源與AC/DC整流濾波電路之間的EMI/RFI濾波器。
專利摘要本實用新型涉及一種高效節(jié)能的電源適配器，其包括依次連接的輸入整流濾波單元、高頻變換單元、高頻隔離變壓器單元、輸出整流濾波單元，還包括PWM控制單元、輸出電壓采樣單元，所述輸出電壓采樣單元對輸出端電壓進行采樣并將其反饋給PWM控制單元，由PWM控制單元輸出合適的開關(guān)頻率給高頻變換單元中的功率開關(guān)組件調(diào)節(jié)功率開關(guān)組件的開關(guān)時間比例，進而確保輸出電壓的穩(wěn)定及不同負載情況下的能效比。所述電源適配器在滿載條件下，控制功率開關(guān)頻率增加；而在輕載條件下，峰值電流減小，則控制功率開關(guān)頻率下降，有效限制了現(xiàn)有電源適配器噪聲的問題；在輕載時，與開關(guān)頻率相關(guān)的損耗也會減少，可提高開關(guān)電源在輕載條件下的能效。
文檔編號H02H3/08GK202364137SQ20112045453
公開日2012年8月1日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者傅新舵 申請人:武漢光動能科技有限公司