一種音響開關(guān)電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及音響領(lǐng)域，尤其涉及一種音響開關(guān)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的音響電源多采用工頻變壓器實現(xiàn)，將220V的電源電壓轉(zhuǎn)換為12V或其它輸出電壓，具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強(qiáng)、信號動態(tài)大等優(yōu)點；隨著銅價格的不斷上漲，傳統(tǒng)工頻變壓器的成本優(yōu)勢愈來愈不明顯，且具有轉(zhuǎn)換效率低、待機(jī)功耗大、體積大等缺點。開關(guān)電源因其具有體積小、重量輕、功耗低、效率高、紋波小、噪聲低、智能化程度高、易擴(kuò)容等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備上?，F(xiàn)有技術(shù)中常用的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)如圖1所示，在該結(jié)構(gòu)中，采樣反饋單元對次級側(cè)的輸出電能進(jìn)行采樣，并利用光電隔離器件將采樣結(jié)果反饋至初級側(cè)，能夠有效的穩(wěn)定輸出電壓，根據(jù)P = UI，當(dāng)功率一定時，若電壓恒定，電流基本保持恒定，在信號大動態(tài)時失真大、音質(zhì)差。若需滿足音響設(shè)備在音樂播放過程中的大動態(tài)需求，需要選用更大功率的開關(guān)電源，增加了硬件成本，造成了電路資源的浪費；目前開關(guān)電源多采用分立元器件設(shè)計，線路復(fù)雜，生產(chǎn)維修困難，故障率高，因此需要一種可以滿足音樂播放過程中的大動態(tài)需求的低成本的集成音響用開關(guān)電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供初級側(cè)與次級側(cè)開環(huán)設(shè)計的一種音響開關(guān)電源，在初級側(cè)采用輔助偏置線圈采樣穩(wěn)壓，其初級側(cè)具備開關(guān)電源的特性，且適應(yīng)100?200V的電源電壓波動范圍，其次級側(cè)具備工頻變壓器的特性，過載能力強(qiáng)。
[0004]本申請一種音響開關(guān)電源，采用一體化的控制模塊設(shè)計，其中控制模塊采用導(dǎo)熱系數(shù)為lW/(m.? )的導(dǎo)熱性環(huán)氧樹脂灌封，將PWM單元、采樣單元、開關(guān)器件與保護(hù)單元封裝在一金屬殼體內(nèi)形成獨立的元器件，散熱效果好，EMC效果好，減少了元器件數(shù)量，提高了電路的絕緣性能，減少了外部溫度、濕度的影響，具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，成本低，生產(chǎn)維修方便。
[0005]基于此，本申請?zhí)峁┮环N音響開關(guān)電源，包括初級整流濾波單元、初級線圈、輔助偏置線圈、偏置整流濾波單元、控制模塊、次級線圈和次級整流濾波單元；初級整流濾波單元與初級線圈連接，初級整流濾波單元對輸入的電源信號整流濾波后輸出到初級線圈；次級線圈與初級線圈通過磁芯親合，次級線圈利用電磁感應(yīng)原理將磁能轉(zhuǎn)換為電能；次級線圈中的電能經(jīng)過次級整流濾波單元整流濾波后輸出；輔助偏置線圈利用電磁感應(yīng)原理在初級側(cè)對次級線圈的負(fù)載電能進(jìn)行采樣，經(jīng)過偏置整流濾波單元的整流濾波后，傳送至控制模塊；控制模塊根據(jù)輔助偏置線圈的采樣結(jié)果控制初級線圈輸出的電能。
[0006]上述控制模塊包括PWM單元、采樣單元、開關(guān)器件和保護(hù)單元；PWM單元、采樣單元、開關(guān)器件和保護(hù)單元制作在同一基板上，將置于同一基板上的PWM單元、采樣單元、開關(guān)器件和保護(hù)單元灌封于同一殼體內(nèi)部。采用硅膠或環(huán)氧樹脂將置于同一基板上的PWM單元、采樣單元、開關(guān)器件和保護(hù)單元灌封于同一殼體內(nèi)部。該環(huán)氧樹脂為導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂。該環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)為lW/(m.°C)。該殼體為金屬殼體。通過環(huán)氧樹脂將開關(guān)器件與金屬殼體連接，將開關(guān)器件的熱量傳遞到金屬殼體。該金屬殼體具有固定腳，固定腳用于對金屬殼體進(jìn)行固定及散熱。
[0007]本申請的有益效果是:本申請?zhí)峁┮环N音響開關(guān)電源，采用一體化的控制模塊設(shè)計，電路簡單，成本低，生產(chǎn)維修方便；其中控制模塊采用導(dǎo)熱系數(shù)為IW/(m.0C )的環(huán)氧樹脂灌封，將PWM單元、采樣單元、開關(guān)器件與保護(hù)單元封裝形成獨立的元器件，減少了元器件數(shù)量，提高了電路的絕緣性能，減少了外部溫度、濕度的影響，散熱效果好，具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，成本低，生產(chǎn)維修方便；且本申請一種音響開關(guān)電源采用開環(huán)電路設(shè)計，過載能力強(qiáng)，可以滿足音樂播放過程中的大動態(tài)需求。
【附圖說明】
[0008]圖1為通用音響開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為本申請一種音響開關(guān)電源實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為本申請控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4為本申請控制模塊封裝示意圖；
[0012]圖5為本申請一種音響開關(guān)電源實施例電路原理圖；
[0013]圖6為本申請實施例采樣單元電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]本申請中用到的術(shù)語定義:
[0016]PWM:Pulse Width Modulat1n 脈沖寬度調(diào)制。
[0017]導(dǎo)熱系數(shù):導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，Im厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為I度，在I秒鐘內(nèi)，通過I平方米面積傳遞的熱量，單位為瓦/米.度。
[0018]本申請一種音響開關(guān)電源，如圖2所示，包括初級整流濾波單元11、初級線圈12、輔助偏置線圈13、偏置整流濾波單元14、控制模塊10、次級線圈15和次級整流濾波單元16。
[0019]初級整流濾波單元11對輸入信號進(jìn)行整流濾波，將交流電變?yōu)橹绷麟姡鐚?20V的交流電整流為31V的直流電。在本實施例中，初級整流濾波單元11可以采用全波整流濾波電路實現(xiàn)。初級整流濾波單元11與初級線圈12連接，初級整流濾波單元11將整流濾波后的直流電輸出到初級線圈12。次級線圈15與初級線圈12通過磁芯耦合，次級線圈15利用電磁感應(yīng)原理將磁能轉(zhuǎn)換為電能；次級線圈15中的電能經(jīng)過次級整流濾波單元16整流濾波后輸出；輔助偏置線圈13利用電磁感應(yīng)原理在初級側(cè)對次級線圈15的負(fù)載電能進(jìn)行采樣，經(jīng)過偏置整流濾波單元14的整流濾波后，傳送至控制模塊10 ;控制模塊10根據(jù)輔助偏置線圈13的采樣結(jié)果控制初級線圈12輸出的電能。
[0020]在本實施例中，初級線圈12與次級線圈15構(gòu)成反激式變換；初級線圈12與輔助偏置線圈13構(gòu)成反激式變換。當(dāng)控制模塊10開通時，初級線圈12充電；當(dāng)控制模塊10截止時，初級線圈12對輔助偏置線圈13和次級線圈15進(jìn)行充電。
[0021]如圖3所示，上述控制模塊10包括PWM單元2、采樣單元1、開關(guān)器件3和保護(hù)單元4 ;采樣單元I對輸入的電能進(jìn)行采樣，并輸出至PWM單元2 ；PWM單元2根據(jù)采樣單元I輸入的信號調(diào)整輸出到開關(guān)器件3控制端口信號的占空比，以控制開關(guān)器件3的導(dǎo)通和關(guān)斷；保護(hù)單元4與控制模塊10連接；保護(hù)單元4通過控制模塊10對初級線圈12中的電流進(jìn)行采樣，并將采樣結(jié)果反饋到控制模塊10，控制模塊10根據(jù)采樣結(jié)果調(diào)整初級線圈12輸出的電能。
[0022]偏置整流濾波單元14包括第一整流二極管Dl和第一濾波電容Cl ;第一整流二極管采用耐壓100V，電流IA的肖特基二極管實現(xiàn)；第一濾波電容采用高頻低阻的47uF，50V的電解電容實現(xiàn)。第一整流二極管的陽極與輔助偏置線圈13的一端連接，輔助偏置線圈13的另一端連接到地；第一整流二極管的陰極與第一濾波電容的一端和采樣單元I的一端連接，第一濾波電容的另一端與地連接；輔助偏置線圈13通過偏置整流濾波單元14為PWM單元2供電。
[0023]次級整流濾波單元16包括第二整流二極管和第二濾波電容；第二整流二極管D2采用耐壓100V，電流5A的肖特基二極管實現(xiàn)；第二濾波電容C2采用1000uF，50V的電解電容實現(xiàn)。第二整流二極管的陽極與次級線圈15的一端連接，第二整流二極管的陰極與第二濾波電容的一端連接，第二濾波電容的另一端與次級線圈15的另一端連接，次級線圈15的另一端連接到地；次級線圈15通過次級整流濾波單元16為負(fù)載提供電能。
[0024]以輸出功率為50W的音響開關(guān)電源為例進(jìn)行說明，當(dāng)電源電壓為220V時，根據(jù)設(shè)計好的變壓器匝數(shù)比，輔助偏置線圈13的輸出電壓為16V，次級線圈15輸出為18V/3A。
[0025]在實際工作過程中，當(dāng)輸入220V供電電壓波動時，會出現(xiàn)輸入到本實施例音響開關(guān)電源的電源電壓不穩(wěn)定，如從220V升高到240V，當(dāng)電源電壓升高時，初級線圈12中存儲的能量升高，次級線圈15和輔助偏置線圈13感應(yīng)到的能量隨之升高，即輔助偏置線圈13的輸出電壓高于16V，次級線圈15輸出電壓高于18V ;此時采樣單元I采樣的電壓升高，并將其傳送至PWM單元2的采樣輸入管腳，PWM單元2減小輸出到開關(guān)器件3控制端信號的占空比，此時開關(guān)器件3導(dǎo)通時間減小，初級線圈12中充電能量降低，次級線圈15和輔助偏置線圈13的能量降低，輔助偏置線圈13經(jīng)過第一整流二極管Dl的整流后輸出電壓隨之降低，次級線圈15輸出電壓降低至18V，從而起到了在電源電壓波動的情況下，穩(wěn)定次級線圈15輸出電壓18V的目的。
[0026]當(dāng)電源電壓正常供電時，次級線圈15輸出正常，如次級線圈15輸出18V/3A。若次級線圈15的負(fù)載減輕，即RL阻值增大時，次級線圈15輸出電壓升高，如從18V升至18.1V，根據(jù)變壓器的互感原理，輔助偏置線圈13中電壓16V隨之升高，采樣單元I采樣的電壓隨之升高，并將其傳送至PWM單元2的采樣輸入管腳，PWM單元2的PWM輸出管腳與開關(guān)器件3控制端的控制管腳相連，PWM單元2發(fā)出占空比導(dǎo)通時間減小指令，此時開關(guān)器件3導(dǎo)通時間減小，初級線圈12中充電能量減小，次級線圈15中能量隨之減小，輸出電壓降低至18V，輔助偏置線圈13中電壓降低至16V，從而保持輸出穩(wěn)定。同理，當(dāng)次級線圈15輸出電壓18V降低，輔助偏置線圈13輸出電壓16V隨之降低，經(jīng)采樣單元至PWM單元后，PWM單元使開關(guān)器件的導(dǎo)通時間加長，使次級線圈15正常輸出18V電壓，從而在負(fù)載變化時保證了輸出電壓的穩(wěn)定。
[0027]如圖5所示，負(fù)載電阻RL相當(dāng)于音響電路中的功率放大回路，當(dāng)音頻信號中出現(xiàn)低音時會需要大電流，此時功放電路的輸出功率為標(biāo)準(zhǔn)輸出的一倍或者更多，此時相當(dāng)于RL阻值變小，負(fù)載變重。當(dāng)負(fù)載變重時，次級線圈15回路的電流增大，因次級線圈15存儲能量有限，次級線圈15輸出的電壓18V下降，輔助偏置線圈13輸出電壓16V下降，采樣單元I采樣的電壓隨之降低，并將其傳送至PWM單元2的采樣輸入管腳，PWM單元2的PWM輸出管腳與開關(guān)器件3控制端的控制管腳相連，PWM單元2增大輸出到開關(guān)器件3控制端信號的占空比，此時開關(guān)器件3導(dǎo)通時間增大，初級線圈12中存儲的能量增大，次級線圈15充電能量增大，次級線圈15輸出懨復(fù)至18V正常電壓。適當(dāng)調(diào)整第二采樣電阻的阻值，可以使