开关电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种开关电源，该开关电源包括电源输入端、电源输出端、变压器、开关电路、PWM驱动电路、用于吸收开关电源的尖峰能量的RCD吸收电路，以及输出二极管；其中，RCD吸收电路包括吸收二极管、吸收电阻和吸收电容。本实用新型的开关电源，RCD吸收电路中吸收电阻上的损耗仅在开关电路导通时出现，在开关电路关断时不出现，从而能够减少开关电源的损耗，提高开关电源的效率。而且，RCD吸收电路增加了对开关电路的峰值电压的吸收作用，因此功率开关管可以换用更低耐压值的功率开关管，或者减少甚至删除变压器的初级侧针对功率开关管的峰值电压的吸收回路，从而使得简化电路结构，减小开关电源的体积，降低开关电源的成本。
【专利说明】
开关电源
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电源【技术领域】，尤其涉及一种开关电源。
【背景技术】
[0002]在开关电源中，通常设置RC吸收电路，通过RC吸收电路来吸收开关电源的尖峰能量，包括吸收开关电源中输出二极管的反向电压，以减少输出二极管的尖峰能量，以及吸收开关电源中功率开关管的峰值电压，以减少功率开关管关断瞬间的尖峰能量。通过调整RC吸收电路中吸收电阻和吸收电容的参数，可调整RC吸收电路的吸收效果，然而，现有的RC吸收电路中若要提高RC吸收电路对输出二极管的反向电压的吸收效果，需要吸收电阻的阻值尽量小，吸收电容的电容量尽量大，且在功率开关管导通和关断时，吸收电阻上都有损耗，这导致开关电源的损耗上升，效率降低。现有技术通常在变压器的初级侧增加其他吸收电路来改善功率开关管的峰值电压的吸收，然而这又增加开关电源的成本，也降低了开关电源的效率。
实用新型内容
[0003]本实用新型的主要目的在于降低开关电源的损耗和成本，提高开关电源的效率。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提供一种开关电源，所述开关电源包括电源输入端、电源输出端、变压器、用于控制所述变压器进行能量变换的开关电路、用于控制所述开关电路通断状态的PWM驱动电路、用于吸收开关电源的尖峰能量的RCD吸收电路，以及输出二极管；其中，所述RCD吸收电路包括吸收二极管、吸收电阻和吸收电容；
[0005]所述变压器的初级侧的异名端与所述电源输入端连接，所述变压器的初级侧的同名端与所述开关电路的输出端连接；所述开关电路的输入端与所述PWM驱动电路的驱动信号输出端连接；
[0006]所述变压器的次级侧的同名端与所述输出二极管的阳极连接，所述变压器的次级侧的异名端接地；所述输出二极管的阴极与电源输出端连接，所述吸收电阻的一端与所述输出二极管的阳极连接，所述吸收电阻的另一端经由所述吸收电容与所述输出二极管的阴极连接；所述吸收二极管的阳极与输出二极管的阳极连接，所述吸收二极管的阴极与所述吸收电阻和吸收电容的公共端连接。
[0007]优选地，所述开关电路包括功率开关管；所述功率开关管的第一端与所述PWM驱动电路的驱动信号输出端连接，所述功率开关管的第一端与所述变压器的初级侧的同名端连接，所述功率开关管的第三端接地。
[0008]优选地，所述功率开关管为NMOS管；所述NMOS管的栅极为所述功率开关管的第一端，所述NMOS管的漏极为所述功率开关管的第二端，所述NMOS管的源极为所述功率开关管的第三端。
[0009]优选地，所述开关电源还包括输入滤波电路，所述输入滤波电路的输入端与所述电源输入端连接，所述输入滤波电路的输出端与所述变压器的初级侧的异名端连接。
[0010]优选地，所述输入滤波电路包括输入电容；所述输入电容的正极与所述电源输入端连接，所述输入电容的负极接地。
[0011]优选地，所述开关电源还包括输出滤波电路，所述输出滤波电路的输入端与所述输出二极管的阴极连接，所述输出滤波电路的输出端与所述电源输出端连接。
[0012]优选地，所述输出滤波电路包括输出电容；所述输出电容的正极与所述输出二极管的阴极连接，且与所述电源输出端连接，所述输出电容的负极接地。
[0013]本实用新型提供的开关电源，通过RCD吸收电路来吸收开关电源的尖峰能量，在PWM驱动电路驱动开关电路导通瞬间，变压器的次级侧电流经过吸收电阻对吸收电容充电，吸收二极管相当于开路，充电电流流经吸收电阻进行阻尼吸收。在PWM驱动电路控制开关电路关断瞬间，变压器的次级侧电流经过吸收二极管、吸收电容对吸收电容放电，吸收二极管相当于对吸收电阻短路，放电电流不流经吸收电阻，从而吸收电阻上没有损耗。从而，开关电源的RCD吸收电路中吸收电阻上的损耗仅在开关电路导通时出现，在开关电路关断时不出现，从而能够减少开关电源的损耗，提高开关电源的效率。而且，RCD吸收电路增加了对开关电路的峰值电压的吸收作用，因此功率开关管可以换用更低耐压值的功率开关管，或者减少甚至删除变压器的初级侧针对功率开关管的峰值电压的吸收回路，从而使得简化电路结构，减小开关电源的体积，降低开关电源的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型开关电源较佳实施例的电路结构示意图。
[0015]本实用新型的目的、功能特点及优点的实现，将结合实施例，并参照附图作进一步说明。
【具体实施方式】
[0016]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0017]本实用新型提供一种开关电源。
[0018]参照图1，图1为本实用新型开关电源较佳实施例的电路结构示意图。
[0019]本实用新型较佳实施例中，所述开关电源包括电源输入端VIN、电源输出端V0UT、变压器10、用于控制变压器10进行能量变换的开关电路20、用于控制开关电路20通断状态的PWM驱动电路30、用于吸收开关电源的尖峰能量的RCD吸收电路40，以及输出二极管Dl ;其中，RCD吸收电路40包括吸收二极管D2、吸收电阻Rl和吸收电容Cl。
[0020]变压器10的初级侧的异名端与电源输入端VIN连接，变压器10的初级侧的同名端与开关电路20的输出端连接；开关电路20的输入端与PWM驱动电路30的驱动信号输出端连接。
[0021]变压器10的次级侧的同名端与输出二极管Dl的阳极连接，变压器10的次级侧的异名端接地；输出二极管Dl的阴极与电源输出端VOUT连接，吸收电阻Rl的一端与输出二极管Dl的阳极连接，吸收电阻Rl的另一端经由吸收电容Cl与输出二极管Dl的阴极连接；吸收二极管D2的阳极与输出二极管Dl的阳极连接，吸收二极管D2的阴极与吸收电阻Rl和吸收电容Cl的公共端连接。
[0022]在本实施例中，PWM驱动电路30输出驱动信号控制开关电路20的通断状态，在PWM驱动电路30输出的驱动信号为高电平时，开关电路20导通；在PWM驱动电路30输出的驱动信号为低电平时，开关电路20关断。
[0023]在PWM驱动电路30驱动开关电路20导通瞬间，变压器10的次级侧电流经过吸收电阻Rl对吸收电容Cl充电，吸收二极管D2相当于开路，充电电流流经吸收电阻Rl进行阻尼吸收。在PWM驱动电路30控制开关电路20关断瞬间，变压器10的次级侧电流经过吸收二极管D2、吸收电容Cl对吸收电容Cl放电，吸收二极管D2相当于对吸收电阻Rl短路，放电电流不流经吸收电阻R1，从而吸收电阻Rl上没有损耗。从而，开关电源的RCD吸收电路40中吸收电阻Rl上的损耗仅在开关电路20导通时出现，在开关电路20关断时不出现，从而能够减少开关电源的损耗，提高开关电源的效率。而且，RCD吸收电路40增加了对开关电路20的峰值电压的吸收作用，因此功率开关管可以换用更低耐压值的功率开关管，或者减少甚至删除变压器10的初级侧针对功率开关管的峰值电压的吸收回路，从而使得简化电路结构，减小开关电源的体积，降低开关电源的成本。
[0024]具体地，开关电路20包括功率开关管Ml ;功率开关管Ml的第一端与PWM驱动电路30的驱动信号输出端连接，功率开关管Ml的第一端与变压器10的初级侧的同名端连接，功率开关管Ml的第三端接地。
[0025]功率开关管Ml为NMOS管；NM0S管的栅极为功率开关管Ml的第一端，NMOS管的漏极为功率开关管Ml的第二端，NMOS管的源极为功率开关管Ml的第三端。
[0026]具体地，开关电源还包括输入滤波电路50，输入滤波电路50的输入端与电源输入端VIN连接，输入滤波电路50的输出端与变压器10的初级侧的异名端连接。
[0027]具体地，输入滤波电路50包括输入电容CEl ;输入电容CEl的正极与电源输入端VIN连接，输入电容CEl的负极接地。
[0028]具体地，开关电源还包括输出滤波电路60，输出滤波电路60的输入端与输出二极管Dl的阴极连接，输出滤波电路60的输出端与电源输出端VOUT连接。
[0029]具体地，输出滤波电路60包括输出电容CE2 ;输出电容CE2的正极与输出二极管Dl的阴极连接，且与电源输出端VOUT连接，输出电容CE2的负极接地。
[0030]如图1所示，本实用新型开关电源的工作原理具体描述如下:
[0031 ] 当PWM驱动电路30输出的驱动信号为高电平时，功率开关管Ml导通，从电源输入端VIN输入的输入电压经过输入电容CEl滤波后输入到变压器10的初级侧的异名端，变压器10的初级侧有电流流过，此时电流的流向由变压器10的初级侧的异名端流到变压器10的初级侧的同名端，因此变压器10的初级侧上异名端的电压为正，同名端的电压为负。从而，变压器10的初级侧产生感应电压，变压器10的初级侧产生的感应电压经过输出二极管Dl整流后通过电源输出端VOUT输出。同时，吸收电容Cl吸收输出二极管Dl的反向电压，从而，可以有效吸收输出二极管Dl的反向电压，减少输出二极管Dl的尖峰能量。
[0032]在功率开关管Ml导通瞬间，变压器10的初级侧上异名端的电压为正，同名端的电压为负，此时，变压器10的次级侧上同名端的电压为负，从而，输出二极管Dl和吸收二极管D2反向截止，变压器10的次级侧通过输出电容CE2、吸收电容Cl和吸收电阻Rl对吸收电容Cl充电，此时，充电电流依次流经输出电容CE2、吸收电容Cl和吸收电阻Rl，而不流经吸收二极管D2，此时相当于吸收二极管D2相当于开路，充电电流流经吸收电阻Rl进行阻尼吸收。
[0033]当PWM驱动电路30输出的驱动信号为低电平时，功率开关管Ml关断。在功率开关管Ml关断瞬间，变压器10的初级侧上异名端的电压变为负，同名端的电压变为正，此时，变压器10的次级侧上同名端的电压为正。由于吸收电容Cl在功率开关管Ml关断之前吸收了输出二极管Dl的反向电压，此时，变压器10的初级侧上的能量通过吸收二极管D2、吸收电容Cl、输出电容CE2对吸收电容Cl进行放电，此时放电电流依次流经吸收二极管D2、吸收电容Cl、输出电容CE2，而不流经吸收电阻R1，相当于吸收二极管D2对吸收电阻Rl短路，直至吸收电容Cl两端的电压稳定在输出二极管Dl的导通电压(通常为0.6V)为止，从而，可以有效吸收功率开关管Ml关断瞬间的尖峰能量。
[0034]由上述可知，吸收电阻Rl上的损耗仅在功率开关管Ml导通时出现，在功率开关管Ml关断时不出现，因此，吸收电阻Rl的损耗功率是传统RC吸收电路的一半，从而可以在吸收电阻Rl的额定功率不变的情况下，增大吸收电容Cl的电容量，从而可以增加对功率开关管Ml关断瞬间能量的吸收，能够减少开关电源的损耗，提闻开关电源的效率。
[0035]由于本实用新型开关电源的RCD吸收电路40增加了对功率开关管Ml的峰值电压的吸收作用，因此功率开关管Ml可以换用更低耐压值的功率开关管M1，或者减少甚至删除变压器10的初级侧针对功率开关管Ml的峰值电压的吸收回路，从而能够简化开关电源的电路结构，减小开关电源的体积，降低开关电源的成本。
[0036]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括电源输入端、电源输出端、变压器、用于控制所述变压器进行能量变换的开关电路、用于控制所述开关电路通断状态的PWM驱动电路、用于吸收开关电源的尖峰能量的RCD吸收电路，以及输出二极管；其中，所述RCD吸收电路包括吸收二极管、吸收电阻和吸收电容； 所述变压器的初级侧的异名端与所述电源输入端连接，所述变压器的初级侧的同名端与所述开关电路的输出端连接；所述开关电路的输入端与所述PWM驱动电路的驱动信号输出端连接； 所述变压器的次级侧的同名端与所述输出二极管的阳极连接，所述变压器的次级侧的异名端接地；所述输出二极管的阴极与电源输出端连接，所述吸收电阻的一端与所述输出二极管的阳极连接，所述吸收电阻的另一端经由所述吸收电容与所述输出二极管的阴极连接；所述吸收二极管的阳极与输出二极管的阳极连接，所述吸收二极管的阴极与所述吸收电阻和吸收电容的公共端连接。
2.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述开关电路包括功率开关管；所述功率开关管的第一端与所述PWM驱动电路的驱动信号输出端连接，所述功率开关管的第一端与所述变压器的初级侧的同名端连接，所述功率开关管的第三端接地。
3.如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述功率开关管为NMOS管；所述NMOS管的栅极为所述功率开关管的第一端，所述NMOS管的漏极为所述功率开关管的第二端，所述NMOS管的源极为所述功率开关管的第三端。
4.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括输入滤波电路，所述输入滤波电路的输入端与所述电源输入端连接，所述输入滤波电路的输出端与所述变压器的初级侧的异名端连接。
5.如权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述输入滤波电路包括输入电容；所述输入电容的正极与所述电源输入端连接，所述输入电容的负极接地。
6.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括输出滤波电路，所述输出滤波电路的输入端与所述输出二极管的阴极连接，所述输出滤波电路的输出端与所述电源输出端连接。
7.如权利要求6所述的开关电源，其特征在于，所述输出滤波电路包括输出电容；所述输出电容的正极与所述输出二极管的阴极连接，且与所述电源输出端连接，所述输出电容的负极接地。
【文档编号】H02M3/335GK204131400SQ201420515585
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】刘志成, 陈成辉 申请人:Tcl通力电子（惠州）有限公司