专利名称：提高非对称数字用户环路调制解调器传输速率的开关电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关电源技术领域，特别涉及一种提高非对称数字用户环路调制解调 器传输速率的开关电源。
背景技术：
非对称数字用户环路(ADSL，AsymmetricDigital Subscriber Line)技术是一种 基于传统电话线上网，使用现有的电话线在用户和中心局之间进行双向数据通信的技术。 ADSL还是一种非对称用户环路传输技术，这种非对称模式是根据因特网业务的上行(从用 户到中心局)数据量小，下行(从中心局到用户)数据量大的特点而提出的。在ADSL技术 中，ADSL调制解调器(MODEM，Modulator Demodulator)的传输速率是一项关键指标，传输 速率低将导致数据传输困难，甚至断网或掉线。影响ADSL MODEM传输速率的主要因素包括带宽、电脑硬件，另外还与ADSL MODEM 自身的硬件有关，具体地，ADSL MODEM内部采用的主电路，以及与主电路供电的开关电源均 影响ADSL MODEM的传输速率。对于ADSL MODEM厂家而言，内部主电路是确定的，不会因为传输速率而改变主电 路，但是可以通过改变为其供电的外部开关电源来改变传输速率。现有技术中通常通过在开关电源中增加电感和Y电容来降低共模电流的干扰，从 而改善ADSL MODEM的传输速率。参见图1，该图为现有技术中改善ADSL MODEM的传输速率的开关电源结构图。现有技术中采用在开关电源中增加输入共模电感102和输入输出间的Y电容105 来改善改善ADSL MODEM的传输速率。该开关电源主要包括脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)或脉冲频率 调制(PFM，Pulse Frequency Modulation)控制器及部分周围器件100、输入整流电路101、 输入共模电感102、输入储能电容103和104、输入输出间的Y电容105、变压器200、箝位电 路300、输出整流二极管401和输出滤波电容402。变压器200包含至少3个绕组，分别是原边高压主绕组201、屏蔽绕组202和输出 绕组204。原边高压主绕组201的两个端点分别是与直流高压连接的上端点NPl和与控制器 100连接的下端点NP2 ；屏蔽绕组202是位于原边高压主绕组201内侧的一层漆包线；该层漆包线需饶满
一层；输出绕组204的两个端点是上端点NSl和下端点NS2，NS2与输出负载负端连接。该开关电源的工作原理是采用反激式结构，电网交流电压Vin经过输入整流电 路101整流成直流高压后，施加于变压器200的原边高压主绕组201，变压器200储存的能 量在功率器件关断时经由输出绕组204降压，再经过输出滤波电容402提供给负载。箝位电路300用于抑止由于变压器200的原边高压主绕组201漏感在功率器件关断过程中产生的电压尖峰。该箝位电路300包括第一电容301、第一电阻302和二极管303。 原边高压主绕组201的下端点NP2连接二极管303的阳极，二极管303的阴极通过第一电 容301连接上端点NP1，第一电阻302并联在第一电容301的两端。但是输入共模电感102和输入输出间的Y电容105将占用较大的体积，使开关电 源的成本上升了 10%左右，并且输入输出间的Y电容105增加了漏电的危险。因此，既能改 善ADSL MODEM的传输速率，又不增加过高的成本的开关电源是本领域需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是一种提高ADSL MODEM传输速率的开关电源，能够改善 ADSL MODEM的传输速率，又不会使成本太高。本发明提供一种提高非对称数字用户环路调制解调器传输速率的开关电源，该开 关电源包括输入整流电路、输入滤波电感、输入储能电容、箝位电路、变压器和开关电源控 制器；输入滤波电感和输入储能电容组成滤波单元；电网交流电压依次经过输入整流电路、滤波单元、箝位电路为变压器的原边高压 主绕组供电；变压器的输出绕组作为开关电源的输出端；开关电源控制器连接变压器的原边高压主绕组；在开关电源的箝位电路中增加吸收电阻，该吸收电阻串联在箝位电路中的二极管 的阳极或阴极。优选地，所述输入滤波电感包括第一滤波电感和第二滤波电感；所述输入整流电路的输出正端通过所述第一滤波电感连接所述原边高压主绕组 的上端点；所述输入整流电路的输出负端通过所述第二滤波电感接地。优选地，所述输入储能电容包括第一储能电容和第二储能电容；所述输入整流电路的输出正端和输出负端之间接有第一储能电容；所述第二储能电容连接在原边高压主绕组的上端点和地之间。优选地，所述变压器包括第一屏蔽绕组和第二屏蔽绕组；所述第一屏蔽绕组位于开关电源的变压器的原边高压主绕组内侧，绕满一层；所述第二屏蔽绕组位于开关电源的变压器的输出绕组内侧。优选地，所述第二屏蔽绕组的一端接地，另一端悬空。优选地，所述第二屏蔽绕组均勻绕制。优选地，所述第二屏蔽绕组分布于一层内。优选地，所述第二屏蔽绕组的绕制方向与变压器的输出绕组的绕制方向相同。优选地，所述吸收电阻的阻值范围为大于或等于100欧姆。优选地，所述吸收电阻的阻值为360欧姆。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明提供的提高ADSL MODEM的传输速率的开关电源不包括输入共模电感和输 入输出间的Y电容；而是在开关电源的箝位电路中增加吸收电阻，该吸收电阻串联在箝位电路中的二极管的阳极或阴极；另外在输入整流电路和箝位电路之间增加了输入滤波电 感，该输入滤波电感比现有技术中的输入共模电感相比体积很小。箝位电路不仅用于抑 制由于变压器的原边高压主绕组的漏感在功率器件关断过程中产生的电压尖峰，而且增 加的吸收电阻和输入滤波电感可以降低高频电流的变化率，改善电磁干扰，从而提高ADSL MODEM的传输速率。本发明省去了现有技术中的输入共模电感和Y电容，从而使开关电源的 体积减小，成本降低，并且避免了 Y电容引起的漏电流。
图1是现有技术中改善ADSL MODEM的传输速率的开关电源结构图；图2是本发明提供的提高ADSL MODEM的传输速率的开关电源的结构图；图3是本发明图1对应的开关电源中功率器件的高压输入端电压波形；图4是本发明图2对应的开关电源中功率器件的高压输入端电压波形；图5是本发明提供的另一种开关电源的实施例结构图；图6是本发明提供的开关电源的一个具体电路图；图7是本发明图6中无吸收电阻，第二屏蔽绕组不均勻绕制的结果图；图8是本发明图6中吸收电阻为360欧姆，第二屏蔽绕组不均勻绕制的结果图；图9是本发明图6中吸收电阻为360欧姆，第二屏蔽绕组均勻绕制的结果图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。参见图2，该图为本发明提供的提高ADSL MODEM的传输速率的开关电源的结构 图。本实施例提供的提高ADSL MODEM传输速率的开关电源与图1所示的现有技术提 供的开关电源的主要区别是该开关电源不包括图1中的输入共模电感102和输入输出间 的Y电容105 ；而是增加了吸收电阻304和输入滤波电感。在开关电源的箝位电路300'中增加吸收电阻304，该吸收电阻304串联在箝位电 路中的二极管303的阴极；可以理解的是，该吸收电阻304也可以串联在二极管303的阳极，即连接在二极管 303和原边高压主绕组201下端点NP2之间。该开关电源包括输入整流电路101、输入滤波电感、输入储能电容、箝位电路 300'、变压器200'和开关电源控制器及周围器件100;开关电源控制器及周围器件100中包括开关电源控制器、功率器件及外围电路；输入滤波电感和输入储能电容组成的滤波单元M ；电网交流电压依次经过输入整流电路101、滤波单元M、箝位电路300'为变压器 200'的原边高压主绕组201供电；变压器200'的输出绕组作为开关电源的输出端；开关电源控制器100连接变压器200'的原边高压主绕组201 ；需要说明的是，所述开关电源控制器采用脉冲宽度调制PWM控制器、脉冲频率调制PFM控制器或PWM和PFM混合型控制器。参见图3，该图为图1对应的开关电源中功率器件的高压输入端电压波形。从图3中可以看出，图1没有吸收电阻时的高频振荡对应的波形波动很大，高频振 荡没有得到很好地抑制。在反激式开关电源电路中，由于变压器漏感及寄生电容的存在，功率器件的高压 输入端(即场效应管的漏极或双极型晶体三极管的集电极)在被关断开始阶段产生高频的 寄生振荡，振荡频率可达几MHz，振荡幅度几十伏特。参见图4，该图为图2对应的开关电源中功率器件的高压输入端电压波形。图4是本发明图2中的功率器件的高压输入端的电压波形，吸收电阻吸收了大部 分高频寄生振荡，降低了高频电流的变化率，实际振荡幅度比图3下降了一半左右。本发明提供的提高ADSL MODEM的传输速率的开关电源不包括输入共模电感和输 入输出间的Y电容；而是在开关电源的箝位电路中增加吸收电阻，该吸收电阻串联在箝位 电路中的二极管的阳极或阴极；另外在输入整流电路和箝位电路之间增加了输入滤波电 感，该输入滤波电感比现有技术中的输入共模电感相比体积很小。箝位电路不仅用于抑 制由于变压器的原边高压主绕组的漏感在功率器件关断过程中产生的电压尖峰，而且增 加的吸收电阻和输入滤波电感可以降低高频电流的变化率，改善电磁干扰，从而提高ADSL MODEM的传输速率。本发明省去了现有技术中的输入共模电感和Y电容，从而使开关电源的 体积减小，成本降低，并且避免了 Y电容引起的漏电流。参见图5，该图为本发明提供的另一种开关电源的实施例结构图。图5中的开关电源与图2相比增加了两个屏蔽绕组，即第一屏蔽绕组202和第二 屏蔽绕组203 ；所述第一屏蔽绕组202位于开关电源的原边高压主绕组201内侧；所述第二屏蔽绕组203位于开关电源的输出绕组204内侧。并且增加的第二屏蔽绕组203可以吸收变压器的原边高压主绕组201和输出绕组 204间的电容的共模电流，从而降低共模电流引起的电磁干扰。所述输入滤波电感包括第一滤波电感106和第二滤波电感107 ；所述输入整流电路101的输出正端通过所述第一滤波电感106连接所述原边高压 主绕组201的上端点NPl ；所述输入整流电路101的输出负端通过所述第二滤波电感107接地。所述输入储能电容包括第一储能电容103和第二储能电容104 ；所述输入整流电路101的输出正端和输出负端之间接有第一储能电容102 ；所述第二储能电容104连接在原边高压主绕组201的上端点NPl和地之间。参见图6，该图为本发明提供的开关电源的一个具体电路图。本实施例中以开关电源控制器采用PFM控制器为例进行介绍。图6与图2的区别是具体化了 PFM控制器及部分周围器件100的结构。开关电源控制器的CS端通过第七电阻R7接地。开关电源控制器的FB端通过第九电阻R9接地，第九电阻R9通过第八电阻R8接 变压器200'中的辅助绕组205的异名端。辅助绕组205的异名端依次通过串联的第五电阻R5、第六二极管D6和第三电容C3接地。开关电源控制器的Vcc端通过依次串联的第三电阻R3和第一电感106连接输入 整流电路101的输出端。开关电源控制器的CPC端通过第八电容C8接地。开关电源控制器的C端连接变压器200'中的原边高压主绕组201的异名端。从图6中可以看出，第一屏蔽绕组202和第二屏蔽绕组203的同名端与输出绕组 204的同名端一致。输出整流二极管401的两端并联有串联在一起的第十一电容Cll和第十一电阻 R11。下面结合测试结果说明本发明带来的优点。以下测试的结果均符合传输速率的企业标准，模拟电话线距离3公里，要求下行 传输速率不低于6MBits。参见图7，该图为图6中无吸收电阻，第二屏蔽绕组不均勻绕制的结果图。测试结果是下行速率6. 3MBits，上行速率0.92MBits。考虑到用不同的测试设备 测试结果的差异和量产过程中的离散性，这种改善前的结果设计余量较小。参见图8，该图为图6中吸收电阻为360欧姆，第二屏蔽绕组不均勻绕制的结果图。测试结果是下行速率是9. 5MBits，上行速率是0.91MBits。测试结果下行速率余 量较大。参见图9，该图为图6中吸收电阻为360欧姆，第二屏蔽绕组均勻绕制的结果图。测试结果是下行速率是9.9MBits，上行速率是0.92MBits。测试结果显示下行速 率余量比图8的更大，效果更好。通过以上测试可以看出，有吸收电阻的效果比没有吸收电阻的效果好，另外，第二 屏蔽绕组均勻绕制比第二屏蔽绕组不均勻绕制效果好。需要说明的是，即使第二屏蔽绕组 不均勻绕制，但是有第二屏蔽绕组比没有第二屏蔽绕组的效果好。综上所述，本发明通过增加吸收电阻和增加第二屏蔽绕组来改善ADSLM0DEM的传 输速率，由于电阻和绕组相对于输入共模电感和Y电容来说体积较小，因此本发明增加的 吸收电阻和第二屏蔽绕组并不会对整体的开关电源的体积产生较大影响，因此成本较低； 并且起到了降低电磁干扰的目的，另外也不会引起漏电流。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明 技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离 本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同 变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种提高非对称数字用户环路调制解调器传输速率的开关电源，其特征在于，该开 关电源包括输入整流电路、输入滤波电感、输入储能电容、箝位电路、变压器和开关电源控 制器；所述输入滤波电感和输入储能电容组成滤波单元；电网交流电压依次经过所述输入整流电路、滤波单元、箝位电路为变压器的原边高压 主绕组供电；所述变压器的输出绕组作为开关电源的输出端； 所述开关电源控制器连接变压器的原边高压主绕组；在开关电源的箝位电路中增加吸收电阻，该吸收电阻串联在箝位电路中的二极管的阳 极或阴极。
2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述输入滤波电感包括第一滤波电 感和第二滤波电感；所述输入整流电路的输出正端通过所述第一滤波电感连接所述原边高压主绕组的上 端点；所述输入整流电路的输出负端通过所述第二滤波电感接地。
3.根据权利要求1或2所述的开关电源，其特征在于，所述输入储能电容包括第一储能 电容和第二储能电容；所述输入整流电路的输出正端和输出负端之间接有第一储能电容； 所述第二储能电容连接在原边高压主绕组的上端点和地之间。
4.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述变压器包括第一屏蔽绕组和第 二屏蔽绕组；所述第一屏蔽绕组位于开关电源的变压器的原边高压主绕组内侧，绕满一层； 所述第二屏蔽绕组位于开关电源的变压器的输出绕组内侧。
5.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述第二屏蔽绕组的一端接地，另一端悬空。
6.根据权利要求4或5所述的开关电源，其特征在于，所述第二屏蔽绕组均勻绕制。
7.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于，所述第二屏蔽绕组分布于一层内。
8.根据权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述第二屏蔽绕组的绕制方向与变 压器的输出绕组的绕制方向相同。
9.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述吸收电阻的阻值范围为大于或 等于100欧姆。
10.根据权利要求9所述的开关电源，其特征在于，所述吸收电阻的阻值为360欧姆。
全文摘要
本发明提供一种提高ADSL MODEM的传输速率的开关电源，在开关电源的箝位电路中增加吸收电阻，该吸收电阻串联在箝位电路中的二极管的阳极或阴极；另外在输入整流电路和箝位电路之间增加了输入滤波电感，该输入滤波电感比现有技术中的输入共模电感相比体积很小。箝位电路不仅用于抑制由于变压器的原边高压主绕组的漏感在功率器件关断过程中产生的电压尖峰，而且增加的吸收电阻和输入滤波电感可以降低高频电流的变化率，改善电磁干扰，从而提高ADSL MODEM的传输速率。本发明省去了现有技术中的输入共模电感和Y电容，从而使开关电源的体积减小，成本降低，并且避免了Y电容引起的漏电流。
文档编号H02M1/44GK102097945SQ20101061305
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者吕述庄, 吴昕, 朱华军 申请人:Bcd半导体制造有限公司