本發(fā)明屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、高可靠性的低成本高可靠性彝藥生產(chǎn)隔離型開關(guān)電源。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來越多，電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切?，F(xiàn)代電子設(shè)備中的電路使用了大量的半導(dǎo)體器件，這些半導(dǎo)體需要幾伏到幾十伏的直流供電，以便得到正常工作所必需的能源。這些直流電源有的屬于化學(xué)電源，如采用干電池和蓄電池，但這些不能持久性的供電。大多數(shù)電子設(shè)備的直流供電方法都是將交流電源經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等變換為所需的直流電壓，完成這種變換任務(wù)的電源成為直流穩(wěn)壓電源。任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源，隨著技術(shù)的發(fā)展，它們對電源的要求也越來越高。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源具有穩(wěn)定性能好、輸出電壓紋波小、使用可靠等優(yōu)點，但其通常都需要體積大且笨重的工頻變壓器與體積和重量都很大的濾波器。另外，傳統(tǒng)電路中的調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，為了保證輸出電壓穩(wěn)定，其集電極與發(fā)射極之間必須承受較大的電壓差，導(dǎo)致調(diào)整管的功耗較大，電源效率很低，一般只有45%左右。另外，由于調(diào)整管上消耗較大的功率，所以需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器，很難滿足現(xiàn)代電子設(shè)備發(fā)展的需要。

開關(guān)電源是一種采用開關(guān)方式控制的直流穩(wěn)壓電源，通過控制開關(guān)的占空比來調(diào)整輸出電壓。它以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用于以電子計算機為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源形式?，F(xiàn)代電子設(shè)備中使用的直流穩(wěn)壓電源有兩大類：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)性穩(wěn)壓電源。所謂線性穩(wěn)壓電源就是其調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，這種穩(wěn)壓電源的最主要的缺點是變換效率低，一般只有35~60%左右。開關(guān)穩(wěn)壓電源的開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，其主要的優(yōu)越性就是變換效率高，可高達70~95%。

現(xiàn)代彝藥由于一般屬于小眾產(chǎn)品，品種多、規(guī)格少，生產(chǎn)設(shè)備一般都采用中、小功率的設(shè)備。在現(xiàn)有技術(shù)中，開關(guān)性穩(wěn)壓電源多使用運放電路來作為開關(guān)穩(wěn)壓單元的核心，即前級電路進行輸入信號檢測，后級運放將輸入檢測到的信號與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)進行比較，從而達到控制關(guān)閉電源輸出的目的；也有使用幾個三極管控制電路，即前級進行輸入信號檢測，后級用三極管將輸入檢測到的信號進行簡單放大，達到控制關(guān)閉電源輸出的目的。但研究發(fā)現(xiàn)，采用運放電路作為隔離型開關(guān)電源成本較高，在彝藥生產(chǎn)的中、小型功率電源中不適用；而采用傳統(tǒng)三極管控制電路作為信號放大雖然成本較低，但由于缺少必要的保護和控制機制，也難以滿足現(xiàn)代彝藥生產(chǎn)設(shè)備的開關(guān)電源控制精度的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、低成本、高可靠性的低成本高可靠性彝藥生產(chǎn)隔離型開關(guān)電源。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：包括整流濾波電路、控制電路、遙控開關(guān)電路，所述整流濾波電路輸入端與電源u1端耦合且輸出端與控制電路的輸入端耦合，所述遙控開關(guān)電路的輸出端與控制電路耦合以控制控制電路的關(guān)閉或開通；所述控制電路包括啟動單元、自激震蕩正反饋單元、脈寬調(diào)制單元、保護單元、穩(wěn)壓單元，所述啟動單元包括第一初級線圈l1、第一次級線圈l3的變壓器ta2，所述第一初級線圈l1與串聯(lián)的電容c4、電阻r3并聯(lián)后兩端分別與整流濾波電路的輸出端和三極管t4的集電極耦合，所述三極管t4的基極通過串聯(lián)電阻r2、電阻r4與整流濾波電路的輸出端耦合，所述三極管t4的發(fā)射極接地，所述第一次級線圈l3與電源輸出端u0連接；所述自激震蕩正反饋單元與啟動單元耦合并通過變壓器ta2及附屬電路增大三極管t4的基極電流以增大第一初級線圈l1的儲能來提高電源輸出端u0的輸出功率，所述脈寬調(diào)制單元通過三極管t2、三極管t3、光電三極管oc及附屬電路與啟動單元耦合以調(diào)整三極管t4的占空比來實現(xiàn)電源輸出端u0的穩(wěn)壓，所述保護單元通過電容、電阻及二極管與啟動單元、自激震蕩正反饋單元和脈寬調(diào)制單元耦合對其中的三極管形成保護，所述穩(wěn)壓單元通過三極管t5及附屬電路對電源輸出端u0進行穩(wěn)壓。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、本發(fā)明與運放電路和傳統(tǒng)三極管控制相比，通過采用簡單、可靠和低成本的三極管、變壓器、光電三極管及電容、電阻、二極管等電氣元件的合理優(yōu)化組合，以低成本實現(xiàn)開關(guān)電源具有輸出穩(wěn)定性能好、輸出電壓紋波小、使用可靠、保護措施全齊和結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)勢；

2、本發(fā)明通過控制電路中啟動單元、自激震蕩正反饋單元、脈寬調(diào)制單元、保護單元和穩(wěn)壓單元各電氣元件的共用，進一步簡化了整體結(jié)構(gòu)和降低了成本，而且也提高了開關(guān)電源的變換效率和可靠性，從而使本發(fā)明能夠很好的滿足諸如現(xiàn)代彝藥生產(chǎn)等中、小功率設(shè)備對開關(guān)電源的要求。

因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、高可靠性的特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電氣連接示意圖；

圖2為圖1之啟動單元電氣連接示意圖；

圖3為圖1之自激震蕩正反饋單元電氣連接示意圖；

圖4為圖1之脈寬調(diào)制單元電氣連接示意圖；

圖5為圖1之保護單元電氣連接示意圖；

圖6為圖1之穩(wěn)壓單元電氣連接示意圖；

圖7為圖1之遙控開關(guān)電路電氣連接示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變更或改進，均屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1至7所示，本發(fā)明包括整流濾波電路、控制電路、遙控開關(guān)電路，所述整流濾波電路輸入端與電源u1端耦合且輸出端與控制電路的輸入端耦合，所述遙控開關(guān)電路的輸出端與控制電路耦合以控制控制電路的關(guān)閉或開通；所述控制電路包括啟動單元、自激震蕩正反饋單元、脈寬調(diào)制單元、保護單元、穩(wěn)壓單元，所述啟動單元包括第一初級線圈l1、第一次級線圈l3的變壓器ta2，所述第一初級線圈l1與串聯(lián)的電容c4、電阻r3并聯(lián)后兩端分別與整流濾波電路的輸出端和三極管t4的集電極耦合，所述三極管t4的基極通過串聯(lián)電阻r2、電阻r4與整流濾波電路的輸出端耦合，所述三極管t4的發(fā)射極接地，所述第一次級線圈l3與電源輸出端u0連接；所述自激震蕩正反饋單元與啟動單元耦合并通過變壓器ta2及附屬電路增大三極管t4的基極電流以增大第一初級線圈l1的儲能來提高電源輸出端u0的輸出功率，所述脈寬調(diào)制單元通過三極管t2、三極管t3、光電三極管oc及附屬電路與啟動單元耦合以調(diào)整三極管t4的占空比來實現(xiàn)電源輸出端u0的穩(wěn)壓，所述保護單元通過電容、電阻及二極管與啟動單元、自激震蕩正反饋單元和脈寬調(diào)制單元耦合對其中的三極管形成保護，所述穩(wěn)壓單元通過三極管t5及附屬電路對電源輸出端u0進行穩(wěn)壓。

本發(fā)明還包括扼磁濾波電路，所述扼磁濾波電路的輸入端與電源u1耦合且輸出端與整流濾波電路的輸入端耦合，所述扼磁濾波電路包括與電源u1耦合的共模電感ta1、與模電感ta1輸出端耦合的電容c1。

所述整流濾波電路包括整流橋堆ur、電容c2、電容c3，所述整流橋堆ur的輸入端與共模電感ta1的輸出端耦合，所述電容c2和電容c3并聯(lián)后與整流橋堆ur的輸出端耦合，所述電容c2容量遠小于電容c3。

如圖3所示，所述自激震蕩正反饋單元包括啟動單元的電路、含第二初級線圈l2的變壓器ta2，所述電阻r2的輸出端依次串聯(lián)電容c5、電阻r5并與第二初級線圈l2的輸入端耦合，所述第二初級線圈l2的輸出端與三極管t4的發(fā)射極連接，所述串聯(lián)的電容c5和電阻r5還并聯(lián)有反向的二極管d2。

如圖4所示，所述脈寬調(diào)制單元包括自激震蕩正反饋單元的電路、含第二次級線圈l4的變壓器ta2、三極管t2、三極管t3、三極管t5、光電三極管oc，所述三極管t2的集電極與電阻r2的輸出端耦合且發(fā)射極與三極管t3的基極耦合，所述三極管t2的基極與光電三極管oc中三極管集電極耦合，所述三極管t3的集電極與三極管t4的基極耦合且發(fā)射極接地，所述第二次初級線圈l2的輸入端通過串聯(lián)的電阻r8、二極管d4與三極管t3的基極耦合且輸出端接地，所述第一次級線圈l3的輸出端依次通過串聯(lián)的二極管d6、電阻r12、可變電阻d8與三極管t5的基極耦合，所述三極管t5的發(fā)射極通過反向的穩(wěn)壓二極管d7接地且集電極與光電三極管oc中發(fā)光二極管的正極耦合，所述光電三極管oc中發(fā)光二極管的負極串聯(lián)二極管r16接地且其中的三極管發(fā)射極接地。

所述第二次初級線圈l2的輸入端通過并聯(lián)的電阻r11、電容c9與輸出端連接后接地，所述二極管r16的輸入端通過電阻r15與第一次級線圈l3的輸出端耦合，所述三極管t2的基極串聯(lián)電阻r1與集電極耦合且發(fā)射極通過電阻r9接地。

如圖5所示，所述保護單元包括電容c6、電容c7，所述電容c6的兩端分別與三極管t3的集電極和發(fā)射極耦合，所述第二次初級線圈l2的輸入端通過串聯(lián)的電阻r6、反向的穩(wěn)壓二極管d3與三極管t3的基極耦合，所述電容c7的一端與穩(wěn)壓二極管d3的輸入端耦合且另一端與三極管t3發(fā)射極耦合。

如圖6所示，所述穩(wěn)壓單元通過脈寬調(diào)制單元中的三極管t2、三極管t3、三極管t4、三極管t5、光電三極管oc、穩(wěn)壓二極管d3、穩(wěn)壓二極管d7及附屬電路對電源輸出端u0進行穩(wěn)壓輸出。

如圖7所示，所述遙控開關(guān)電路包括三極管t6，所述三極管t6的基極與開關(guān)控制信號耦合且發(fā)射極接地、集電極與三極管t5的集電極耦合和通過電阻r17與供電電壓耦合。

所述變壓器ta2的第一初級線圈l1和第二初級線圈l2的電壓比為1：3，所述第一初級線圈l1和第一次級線圈l3的電壓比為1：2，所述第一初級線圈l1和第二次級線圈l4的的電壓比為1：2。

本發(fā)明工作原理和工作過程：

本發(fā)明通過采用簡單、可靠和低成本的三極管、變壓器、光電三極管及電容、電阻、二極管等電氣元件分別構(gòu)成整流濾波電路、控制電路、遙控開關(guān)電路以及控制電路中的啟動單元、自激震蕩正反饋單元、脈寬調(diào)制單元、保護單元和穩(wěn)壓單元，以低成本實現(xiàn)輸出穩(wěn)定性能好、輸出電壓紋波小、使用可靠、保護措施全齊和結(jié)構(gòu)緊湊；另外，通過控制電路中啟動單元、自激震蕩正反饋單元、脈寬調(diào)制單元、保護單元和穩(wěn)壓單元各電氣元件的共用，進一步簡化了整體結(jié)構(gòu)和降低了成本，也提高了開關(guān)電源的變換效率和可靠性，從而能夠很好的滿足諸如現(xiàn)代彝藥生產(chǎn)等中、小功率設(shè)備對開關(guān)電源的要求。進一步的，整流濾波電路前置扼磁濾波電路，能有效抑制電網(wǎng)噪聲，提高開關(guān)電源的抗干擾能力及可靠性。進一步的，整流濾波電路包括整流橋堆ur以及后置并聯(lián)的小電容c2和大電容c3，既能夠有效濾除低頻和高頻雜波，而且還能減小電容的體積以提高整體結(jié)構(gòu)的緊湊性。進一步的，自激震蕩正反饋單元包括啟動單元的電路及附屬電路，脈寬調(diào)制單元包括自激震蕩正反饋單元的電路及附屬電路，保護單元在脈寬調(diào)制單元的三極管t3的集電極和發(fā)射極間并聯(lián)電容c6以及在三極管t3集電極與接地間和三極管t2發(fā)射極和接地間串聯(lián)電容c7，遙控開關(guān)電路通過三極管t6與脈寬調(diào)制單元的三極管t5的發(fā)射極連接；從而通過以上各單元中相同功能電氣元件的共用，進一步簡化了整體結(jié)構(gòu)和降低了成本，也提高了開關(guān)電源的變換效率和可靠性。綜上所述，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、低成本、高可靠性的特點。

如圖1至7所示，輸入220v/50hz市電，由于電網(wǎng)負載會出現(xiàn)較大的增加或減少而導(dǎo)致電壓波動，頻率也有很多頻率波，所以通過在整流濾波電路前置扼磁濾波電路對其進行濾波。利用二極管的電流導(dǎo)向作用，整流濾波電路的整流橋堆中采用四個二極管構(gòu)成橋式整流結(jié)構(gòu)，使得在交流電源的正、負半周內(nèi)，整流電路的負載上都有方向不變的脈動直流電壓和電流。整流后的電壓可以計算出來：u1=0.9*ui*cosα≈300v。選耐壓為300v的二極管就能滿足整流的要求。通過整流后，產(chǎn)生的是一個脈動直流電壓，但開關(guān)電源需要的是比較穩(wěn)定的直流電壓，所以一般利用50μf的小電容c2和100μf以上的大電容c3對整流后的電流分別承擔(dān)低頻濾波、高頻濾波，使輸出電壓是一個波動比較小，基本上是一個比較平緩的直流電壓。

啟動單元為整個開關(guān)電源的啟動提供條件。采用兩個大電阻r2和r4，三極管t4要導(dǎo)通，必須給它提供一個基極電流，而這個支路就是300v電壓加在r2、r4上，給三極管t4基極提供一個電流，經(jīng)過t4的be發(fā)射結(jié)形成電流，使開關(guān)管t4打開。至于t4基極電流的大小，這是可以計算的：一般取電阻r2為199kω，r4為100kω，r2、r4串聯(lián)，因為be節(jié)上的降壓很小，所以可以看做的其上直接加300v電壓，根據(jù)歐姆定律：i=u/r得到i=1.5ma。很多時候，為了其他電路提供不同電壓或者給保護電路提供電壓，都是將r2由幾個小電阻串聯(lián)而成。

上面所求的t4基極電流為1.5ma，三極管的放大倍數(shù)一般都是幾十倍，所以三極管的集電極電流也就只有幾十個毫安，這個電流遠遠無法滿足我們正常工作需要，為了增大開關(guān)電源的輸出功率，必須提高流過電感線圈當(dāng)中的電流，也就是說使電感線圈中多儲存磁場能。由于集電極的電流與其基極電流是相互關(guān)聯(lián)的，要提高集電極的電流，就必須提高三極管的基極電流，如果基極電流沒有增加，三極管的集電極電流也就沒有可能會增加。為了提高三極管t4的基極電流，在這里增加自激震蕩正反饋單元。在啟動單元為三極管t4的基極提供了一定的電流后，在三極管t4的集電極有一定電流通過的條件下，在第一初級線圈l1上儲存能量，產(chǎn)生一個質(zhì)感電動勢，并耦合到第二初級線圈l2上，l2上的質(zhì)感電動勢給電容c5充電形成電流，當(dāng)充電完成后，電流可通過二極管d2加到三極管t4的be節(jié)上，這樣，就增大了三極管的基極電流，集電極的電流在一定情況下也會隨著增大，也就能增大l1上的儲能，進而滿足開關(guān)電源輸出端連接設(shè)備的正常工作需要。

要得到穩(wěn)定的直流電壓，也就是在輸入電壓變化的時候，輸出電壓穩(wěn)定不變。對于三極管，可以改變占空比，也就是開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)閉的時間比值，就可以改變輸出電壓的大小，另外，改變開關(guān)管的占空比，也能實現(xiàn)穩(wěn)壓。采用脈寬調(diào)制單元通過分流調(diào)整管t3及電路以改變?nèi)龢O管t4的占空比。輸出電壓升高的時候，光電耦合器oc中的發(fā)光二極管就會發(fā)光，同時其中的三極管也就會導(dǎo)通，就會給三極管t2的基極提供一個電流使之導(dǎo)通，三極管t2的導(dǎo)通會給三極管t3提供一個基極電流，t3隨之導(dǎo)通并對t4基極電流進行分流，進而減小開關(guān)管t4的集電極的電流，也就能減小第一初級線圈l1上的儲能，使輸出電壓降低，實現(xiàn)穩(wěn)壓作用。其中，二級管r7和r9是分流調(diào)整管t3正常工作時的限值電阻。而輸出電壓降低時，光電耦合器oc中的發(fā)光二極管不發(fā)光，其中的三極管也就不會導(dǎo)通，那么分流調(diào)整管t3也就不會導(dǎo)通。

由于三極管在時間電路中很容易損壞，給電路中的三極管設(shè)置保護單元。當(dāng)開關(guān)三極管t4截止的時候，第一初級線圈l1就會感應(yīng)出一個下正上負的一個電動勢，而第二初級線圈l2也會感應(yīng)出一個下正上負的電動勢，由于感應(yīng)的電動勢很大，所以會對三極管的be節(jié)造成很大的威脅。因此，在三極管t3的be兩端并聯(lián)了一個大電容c6，當(dāng)l2感應(yīng)出一個下正上負的電動勢的時候，就會和之前開關(guān)三極管導(dǎo)通時候給大電容c6充的上正下負的電容中和，由于電容電壓是不能突變的，l2感應(yīng)出的電動勢不能使電容電壓不能瞬間升高，t3的be間的電壓也不能瞬間升高，c6電容就能對開關(guān)管t3進行保護。同理，電容c7也能對t3的be節(jié)進行保護。二極管d4和電阻r8的作用是對l2形成放電回路，以避免l2中產(chǎn)生的質(zhì)感電壓不能釋放，對電路造成破壞。另外，電容c4和電阻r3也是保護電路，當(dāng)三極管t4截止的時候，其集電極上的電流瞬間消失，但l1的電流不會瞬間消失，通過c4和r3形成放電回路以分流其瞬間產(chǎn)生的很大電壓，從而保護三極管t4。

當(dāng)輸入的電網(wǎng)電壓升高時，為了保護開關(guān)電源的輸出負載或者開關(guān)電源電路，也就是使輸出電壓不受輸入電壓波動的影響，增加穩(wěn)壓二極管d3和電阻r6構(gòu)成的過電壓保護單元，當(dāng)輸入電壓穩(wěn)定時，這個單元不工作，只有當(dāng)輸入電壓升高時，單元才會起作用。其中l(wèi)1上的電壓和輸入電壓幾乎的成正比的，而l2上的質(zhì)感電壓是和l1上的質(zhì)感電壓變比為3：1，也即在正常情況下，l2上是100v，這個時候穩(wěn)壓二極管剛好不會擊穿。當(dāng)輸入電壓升高的時候，l2上的質(zhì)感電壓也會升高，超過100v，如果沒有這個保護單元，在l2上電壓增大，就會增大t13上的基極電壓，t13上的基極電流增大，其集電極上的電壓也會隨著增大，那么電感線圈上的電流也增大，儲存的能量也會增大，使l2上的質(zhì)感電動勢也會增大，反過來又增大l1上的電流，這樣很可能會使電路元件燒壞，所以必須增加一個過電壓保護單元。在有過電壓保護單元的情況下，當(dāng)輸入電壓升高，l2上的質(zhì)感電壓也會升高，但因為d3是一個穩(wěn)壓二極管，當(dāng)電壓超過它的耐壓值的時候，穩(wěn)壓二極管就會被擊穿而導(dǎo)通，這樣電流就經(jīng)過電阻r6和穩(wěn)壓二極管d3，流經(jīng)t3的基極和發(fā)射極，t3一導(dǎo)通，其集電極也就會有電流，也就分去了三極管t4的一部分基極電流，t4的基極電流減小，就會導(dǎo)致它的集電極的電流減小，這樣l1上的儲能也會減小，使得電壓減小，這個自動過程就實現(xiàn)了對輸入電壓的過電壓保護。

穩(wěn)壓單元，就是在輸入電壓發(fā)生變化時，電路自動使輸出電壓穩(wěn)定不變。假設(shè)輸入電壓升高，輸出電壓也就隨著升高，r15、r16之間的電壓也會升高，由于穩(wěn)壓二極管d7的電壓是不能突變的，所以三極管t5的be節(jié)間的電壓也會升高，t5的導(dǎo)通程度就會增大，光電三極管oc也就導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)光，激發(fā)oc中的三極管導(dǎo)通，t2也就導(dǎo)通并給t3提供基極電流，t3導(dǎo)通后，其集電極就會有電流，也會對t4的基極電流進行分流，t4的基極電流隨之減小，其集電極電流也會減小，l1中儲存的能量也會相應(yīng)減小，輸出電壓也就會減小，實現(xiàn)對輸出電壓的自動穩(wěn)壓作用。

遙控開關(guān)電路中cpu輸出一個高電平給三極管t6的基極，則其集電極就為低電平，會導(dǎo)致oc中的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，發(fā)光二級管的發(fā)光使其中的三極管飽和導(dǎo)通，就會給t2提供一個很大的基極電流，t2也飽和導(dǎo)通，跟著t3也就會飽和導(dǎo)通，t3飽和導(dǎo)通時，其集電極和發(fā)射極之間的電壓只有0.3v左右，這個電壓不足以使得t4導(dǎo)通，l1也就不會儲存能量，那么也就沒有輸出電壓，開關(guān)電源也就不會工作，因此，當(dāng)cpu輸出高電平的時候，開關(guān)電源是出于關(guān)機狀態(tài)。當(dāng)cpu的輸出電平是低電平的時候，t6截止，遙控開關(guān)電路就對整個開關(guān)電源沒有影響，那么這個電源就會正常工作，輸出端就會有輸出電壓。