CN102832823A

CN102832823A - 一种自激式高频变压开关稳压电源

Info

Publication number: CN102832823A
Application number: CN2012102996145A
Authority: CN
Inventors: 阚力滔
Original assignee: Jiangsu Yunyi Electric Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yunyi Electric Co Ltd
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明公开了一种自激式高频变压开关稳压电源，包括齐纳稳压管Z1、开关管Q24和偏置电路，以及由初级绕组N1、反馈绕组N3和次级绕组N2构成的高频变压器，偏置电路中的偏置电阻R37一端与开关管基极连接，另一端与初级绕组的一端连接，初级绕组的另一端与开关管集电极连接，反馈绕组的一端与开关管发射极连接，另一端通过电容C36和电阻R38与开关管基极连接，次级绕组的一端与电路的接地端连接，另一端与开关管发射极连接，初级绕组与次级绕组和反馈绕组的绕线方向相反。该开关稳压电源的效率相对于“基于电阻的开关电源”和“基于电感的开关电源”的30%和50%，显著提高到80%，而且体积小、重量轻，对输入电压及频率的变化适应性强，输出电压保持时间长。

Description

一种自激式高频变压开关稳压电源

技术领域

本发明涉及一种开关稳压电源，具体是一种自激式高频变压开关稳压电源，属于开关稳压电源技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的发展和创新，开关电源广泛应用于汽车电子、电脑机箱，LED灯具、工业自动化控制、军工设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、电子冰箱、液晶显示器等。开关电源的作用是将外部电压转化为适合电子设备使用的电压。在已有的技术方案中，开关电源总的能源利用效率普遍偏低，如：“基于电阻的开关电源”和“基于电感的开关电源”的效率分别为30%和50%左右。目前开关电源向着高频化、小型化和轻便化的方向发展，但是还没有一种效率更高的开关电源方案。开发高效的开关电源在节约能量和资源及保护环境方面具有重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种自激式高频变压开关稳压电源，以变压器反馈式振荡电路为理论原型，结合稳压电路辅助电路搭建而成，实现调压稳压的目的，提高开关电源的利用率，从而进一步节约能量和资源。

为了实现上述目的，本发明包括齐纳稳压管Z1、开关管Q24和偏置电路，以及由初级绕组N1、反馈绕组N3和次级绕组N2构成的高频变压器，开关管Q24为一个NPN结构的三极管，偏置电路中包括一个偏置电阻R37，其一端与开关管Q24的基极连接，另一端与初级绕组N1的一端连接，初级绕组N1的另一端与开关管Q24的集电极连接，反馈绕组N3的一端与开关管Q24的发射极连接，另一端通过电容C36和电阻R38与开关管Q24的基极连接，次级绕组N2的一端与电路的接地端连接，另一端与开关管Q24的发射极连接，初级绕组N1与次级绕组N2和反馈绕组N3的绕线方向相反。

齐纳稳压管Z1的标称齐纳电压为15.6V。

初级绕组N1的两端之间还设有电容C44和电阻R82并联，然后再与单向二极管D11串联的用于避免开关管Q24在关断的瞬间，高频变压器的初级绕组N1产生尖峰电压对开关管Q24的保护电路。

本发明的有益效果是：以变压器反馈式振荡电路为理论原型，结合稳压电路等辅助电路搭建而成，实现调压稳压的目的，与现有技术相比，其效率相对于“基于电阻的开关电源”和“基于电感的开关电源”的30%和50%左右，显著提高到80%左右，并且具有体积小、重量轻，对输入电压及频率的变化适应性强，输出电压保持时间长的优点。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，该开关稳压电源包括齐纳稳压管Z1、开关管Q24和偏置电路，以及由初级绕组N1、反馈绕组N3和次级绕组N2构成的高频变压器，开关管Q24为一个NPN结构的三极管，偏置电路中包括一个偏置电阻R37，其一端与开关管Q24的基极连接，另一端与初级绕组N1的一端连接，初级绕组N1的另一端与开关管Q24的集电极连接，反馈绕组N3的一端与开关管Q24的发射极连接，另一端通过电容C36和电阻R38与开关管Q24的基极连接，次级绕组N2的一端与电路的接地端连接，另一端与开关管Q24的发射极连接，初级绕组N1与次级绕组N2和反馈绕组N3的绕线方向相反。

齐纳稳压管Z1的标称齐纳电压为15.6V，其作用是使稳压管开关管Q24迅速截止，并在开关管Q24的正常振荡的开通区间中，提前进入截止状态，实现开关管Q24的开通占空比将变小，使输出电压变小，实现稳压的过程。

图1中，L端为电压输入端，q为电压输出端，输入采用的是48V的系统电压，稳压输出电压为15V。本发明的工作原理及过程是：首先按照图1所示的电路连接相关元器件，电路刚上电时，电源L通过电阻R37给开关管Q24基极提供微小的正向偏置电流，使开关管Q24由开通进入到放大工作区，开关管Q24的集电极受控出现电流，即变压器初级绕组N1出现电流，初级绕组N1出现上正下负的感应电动势，所以变压器反馈绕组N3感应出上正下负的电压U3，该电压与Q24导通极性相同，实现正反馈，给开关管Q24基极补强开通电流IB，所以开关管Q24的基极电流快速增大，进入饱和工作区，此时开关管的集电极电流亦即变压器初级绕组N1的电流IC不受基极电流IB控制，呈线性增长，使变压器次级绕组N2感应出上正下负的电压U2，进入相对稳定状态。变压器次级绕组N2上感应出电压U2后，整流二极管D16导通，次级绕组N2回路中有电流通过，向负载供电。随着IC的增加，同时反馈绕组N3给C36充电，使其左负右正，即开关管Q24的基极电流IB开始减小，直至IB×β＜IC，开关管Q24退出饱和工作区，进入放大区。集电极电流IC开始逐渐减小，在变压器初级绕组N1感应出上负下正的电压，同时在变压器反馈绕组N3上感应出上负下正的电压，反馈绕组N3将通过单向二极管D15、电阻R48、电阻R38和电容C36回路进行放电，在电阻R38、电容C36产生顺时针方向的电流，与基极电流IB方向相反，所以将使开关晶体管的基极电流IB快速减小，快速进入截止区，反馈绕组N3放电完毕，电源L将再次通过电阻R37给开关管Q24的基极提供微弱的起动电流，重复启动振荡的过程。

Claims

1.一种自激式高频变压开关稳压电源，其特征在于，包括齐纳稳压管Z1、开关管Q24和偏置电路，以及由初级绕组N1、反馈绕组N3和次级绕组N2构成的高频变压器，开关管Q24为一个NPN结构的三极管，偏置电路中包括一个偏置电阻R37，其一端与开关管Q24的基极连接，另一端与初级绕组N1的一端连接，初级绕组N1的另一端与开关管Q24的集电极连接，反馈绕组N3的一端与开关管Q24的发射极连接，另一端通过电容C36和电阻R38与开关管Q24的基极连接，次级绕组N2的一端与电路的接地端连接，另一端与开关管Q24的发射极连接，初级绕组N1与次级绕组N2和反馈绕组N3的绕线方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种自激式高频变压开关稳压电源，其特征在于，齐纳稳压管Z1的标称齐纳电压为15.6V。

3.根据权利要求1所述的一种自激式高频变压开关稳压电源，其特征在于，初级绕组N1的两端之间还设有电容C44和电阻R82并联，然后再与单向二极管D11串联的用于避免开关管Q24在关断的瞬间，高频变压器的初级绕组N1产生尖峰电压对开关管Q24的保护电路。