CN203827186U - 一种直流等比例隔离电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流等比例隔离电源，包括非门RC多谐振荡电路及其输出端连接的至少一路隔离电路，每路隔离电路的输出端均连接有对应的输出整流滤波电路；所述隔离电路包括顺次连接的驱动三极管和脉冲变压器。本实用新型的直流等比例隔离电源与传统的开关电源相比，本电路的输出电压与输入电压间没有反馈电路，输出电压的大小取决于输入电压的大小及脉冲变压器的变比；输出的整流滤波电路是利用了前级开关电路的导通过程(正程)。该隔离电源的电路简单，成本低，在输出端负载电流从十几mA到几十mA间波动的条件下，输出电源电压的波动仅有零点几伏，能够很好的满足直流电能表对电源的要求。

Description

一种直流等比例隔离电源

技术领域

本实用新型涉及一种直流等比例隔离电源。

背景技术

传统的直流隔离电源一般采用反激式开关电源技术或自激振荡式DC-DC变换技术。反激式开关电源技术可以获得较好的输出特性，但电路需要闭环反馈，结构较为复杂，成本较高。如图1所示，该反激式开关电源电路主要由驱动芯片U1、脉冲变压器T1、逆程整流二极管D1～D3、滤波电容C1～C3、基准稳压源DW1及反馈采样电路、光电耦合器O1等构成，其工作原理如下：驱动芯片输出一个由内部信号发生电路产生的、脉宽及频率受反馈电压控制的开关信号；驱动芯片的开关信号输出通过脉冲变压器的耦合、变换，在开关变压器二次侧输出，再经过二极管整流、电容滤波，形成直流输出；输出的稳定性依靠基准稳压源及反馈采样电路、光电耦合器等反馈给驱动芯片来调节开关信号输出，从而达到最终稳定二次输出的目的。但是对于需要两组二次直流输出的电路，由于两组直流输出相互隔离，其负载特性也不相同，因而只能采用一组输出进行反馈(图中为DC OUT1)，也只能保证这一组输出的稳定，另一组输出(DC OUT2)的精度会较差。

如图2所示为自激振荡式DC-DC变换技术电路比反激式开关电源结构图，其电路结构简单，成本较低，但是缺点在于输出特性较差，转换效率较低。

在车载直流电子式电能表中，供电电源取自车辆本身的直流工作电源系统，而电能表中计量部分是与车辆的高压电源直接相连接的，为了保证安全，电能表的电源输入与电能表的主电路要求隔离；同时电能表的通讯电路也要求有一路单独的隔离电源；电能表的电源消耗功率在相关标准中有限制，因此电能表的电源要求转换效率要高；电能表的电源功率消耗有较大的波动范围，因此要求电源的输出特性要好；电能表行业目前的市场竞争较为激烈，因此要求成本能够控制的较低。基于上述因素，要求电能表的电源要同时满足双路高隔离度输出、高转换效率、输出特性好、低成本四项要求，以目前的电源技术方案非常困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种直流等比例隔离电源，以解决现有直流隔离电源多路输出精度较差及转换效率低的问题。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种直流等比例隔离电源，包括非门RC多谐振荡电路及其输出端连接的至少一路隔离电路，每路隔离电路的输出端均连接有对应的输出整流滤波电路；所述隔离电路包括顺次连接的驱动三极管和脉冲变压器，所述非门RC多谐振荡电路的输出端用于与驱动三极管的基极连接，驱动三极管的发射极接地，其集电极用于与脉冲变压器初级绕组的一端连接，脉冲变压器初级绕组的另一端用于与输入电源连接；脉冲变压器的次级绕组的一端与对应的输出整流滤波电路的输入端连接，另一端接地；所述输出整流滤波电路的输出端即为该隔离电源的电压输出端。

所述非门RC多谐振荡电路由三级反相器和电阻R1、R2及电容C1构成，三级反相器的三个非门串接相连，电阻R1的一端连接于第一个非门的输入端，电阻R2的一端连接于第一个非门的和第二个非门之间，电容C1的一端连接于第二个非门的输出端，电阻R1、R2及电容C1的另一端短接。

所述非门RC多谐振荡电路通过限流电阻连接到所述驱动三极管的基极。

所述整流滤波电路包括整流二极管和滤波电容，所述整流二极管的阳极与脉冲变压器的次级绕组连接，整流二极管的阴极通过滤波电容接地，且该整流二极管的阴极端即为该隔离电源的电压输出端。

本实用新型的直流等比例隔离电源与传统的开关电源相比，本电路的输出电压与输入电压间没有反馈电路，输出电压的大小取决于输入电压的大小及脉冲变压器的变比；输出的整流滤波电路是利用了前级开关电路的导通过程(正程)。该隔离电源的电路简单，成本低，在输出端负载电流从十几mA到几十mA间波动的条件下，输出电源电压的波动仅有零点几伏，能够很好的满足直流电能表对电源的要求。

附图说明

图1为反激式双输出开关电源；

图2为自激型DC/DC变换隔离电源；

图3为本实用新型的直流等比例隔离电源的电路图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

如图3所示为本实用新型直流等比例隔离电源实施例的电路图，由图可知，该电源包括非门RC多谐振荡电路及其输出端连接的两路隔离电路，每路隔离电路的输出端均连接有对应的输出整流滤波电路；隔离电路包括顺次连接的驱动三极管和脉冲变压器，非门RC多谐振荡电路的输出端用于与驱动三极管的基极连接，驱动三极管的发射极接地，其集电极用于与脉冲变压器初级绕组的一端连接，脉冲变压器初级绕组的另一端用于与输入电源VCC连接；脉冲变压器的次级绕组的一端与对应的输出整流滤波电路的输入端连接，另一端接地；所述输出整流滤波电路的输出端即为该隔离电源的电压输出端。

本实用新型的非门RC多谐振荡电路通过限流电阻R3、R4分别连接到对应驱动三极管Q1、Q2的基极，该非门RC多谐振荡电路由三级反相器IC1和电阻R1、R2及电容C1构成，三级反相器的三个非门串接相连，电阻R1的一端连接于第一个非门的输入端，电阻R2的一端连接于第一个非门的和第二个非门之间，电容C1的一端连接于第二个非门的输出端，电阻R1、R2及电容C1的另一端短接。

输出整流滤波电路包括对应的整流二极管D1、D2和滤波电容C2、C3，整流二极管D1、D2的阳极与对应脉冲变压器T1、T2的次级绕组连接，整流二极管D1、D2的阴极通过对应的滤波电容C2、C3接地，且整流二极管的阴极端即为该隔离电源的电压输出端。

本实施例的这种非门RC多谐振荡电路起振快，输出稳定，成本低廉；驱动三极管Q1、Q2为普通的双极型中功率三极管，其工作于开关状态，因此损耗低，效率高；脉冲变压器由高频铁氧体磁环绕制而成，具有体积小、损耗低的优点；整流滤波电路的D1、D2为肖特基快速二极管，因为工作频率较高，所以电容C2、C3不必使用大容量电解电容，因此该部分电路具有压降低、效率高、体积小等优点。

本实用新型的工作原理和过程如下：非门RC多谐振荡电路产生的高频振荡信号直接控制后级驱动三极管的开关状态，驱动三极管导通时，输入电源通过脉冲变压器、三极管构成通路，由于三极管是工作于开关状态，此时输入的电源电压全加在脉冲变压器的一次绕组上，因为电磁感应，在脉冲变压器的二次会感应出与一次输入电压成比例的一个电压(二次感应的电压与一次输入的电压比值等于二次绕组与一次绕组的匝数比)。通过输出端的肖特基二极管和电容对脉冲变压器二次输出的电压进行整流滤波，即可输出对应于输入电源电压的电压输出。

根据测试验证结果，本实用新型的直流等比例隔离电源的电路形式应用于直流车载电子式电能表中，产品应用情况良好，工作稳定。

以上实施例仅用于帮助理解本实用新型的核心思想，不能以此限制本实用新型，对于本领域的技术人员，凡是依据本实用新型的思想，对本实用新型进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种直流等比例隔离电源，其特征在于：包括非门RC多谐振荡电路及其输出端连接的至少一路隔离电路，每路隔离电路的输出端均连接有对应的输出整流滤波电路；所述隔离电路包括顺次连接的驱动三极管和脉冲变压器，所述非门RC多谐振荡电路的输出端用于与驱动三极管的基极连接，驱动三极管的发射极接地，其集电极用于与脉冲变压器初级绕组的一端连接，脉冲变压器初级绕组的另一端用于与输入电源连接；脉冲变压器的次级绕组的一端与对应的输出整流滤波电路的输入端连接，另一端接地；所述输出整流滤波电路的输出端即为该隔离电源的电压输出端。

2.根据权利要求1所述的直流等比例隔离电源，其特征在于：所述非门RC多谐振荡电路由三级反相器和电阻R1、R2及电容C1构成，三级反相器的三个非门串接相连，电阻R1的一端连接于第一个非门的输入端，电阻R2的一端连接于第一个非门的和第二个非门之间，电容C1的一端连接于第二个非门的输出端，电阻R1、R2及电容C1的另一端短接。

3.根据权利要求1所述的直流等比例隔离电源，其特征在于：所述非门RC多谐振荡电路通过限流电阻连接到所述驱动三极管的基极。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的直流等比例隔离电源，其特征在于：所述整流滤波电路包括整流二极管和滤波电容，所述整流二极管的阳极与脉冲变压器的次级绕组连接，整流二极管的阴极通过滤波电容接地，且该整流二极管的阴极端即为该隔离电源的电压输出端。