一种零纹波电路的制作方法

本实用新型涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种零纹波电路。

背景技术：

纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，因此不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲波。

当电源输出的电压中纹波噪声较大时，会产生很多害处，例如：容易在用设备中产生不期望的谐波；较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生，从而烧毁用电设备；干扰数字电路的逻辑关系，影响其正常工作；带来噪音干扰，使图像设备、音响设备不能正常工作；降低了电源的效率等。在高端的模块电源设计中，纹波噪声作为衡量电源的一个重要指标，必须将输出纹波噪声控制在一定的范围以内才行。

现有技术中有一些去除纹波的外接电路，多是采用不隔离的方式实现，采用隔离的方案很少且已有的方案中磁性元件过多，导致整个外接电路的体积大于常规电源，并不能很好的解决该问题。

技术实现要素：

针对现有技术中纹波噪声处理不佳的技术问题，本实用新型提供一种零纹波电路。

一种零纹波电路，包括电压输入端、主控电路、原边主变换电路、变压器、副边主变换输出电路以及电压输出端，其中：主控电路与原边主变换电路接入电压输入端；主控电路的输出端与原边主变换电路连接，用于控制原边主变换电路的通断；副边主变换输出电路与电压输出端连接；变压器包括第一主绕组P1、第二主绕组P2、第一副绕组S1与第二副绕组S2，第一主绕组P1与第二主绕组P2接入原边主变换电路中，第一副绕组S1与第二副绕组S2接入副边主变换输出电路中；第一主绕组P1、第一副绕组S1、第二主绕组P2与第二副绕组S2同芯。

进一步的，主控电路包括控制芯片、控制芯片的外围电路以及为控制芯片供电的供电电路，其中：供电电路接入控制芯片的电源接入端，由电压输入端为控制芯片提供运行所需电压；外围电路与控制芯片各引脚匹配连接，用于保证控制芯片正常运作；控制芯片的信号输出端与原边主变换电路连接，用于控制原边主变换电路的通断。

进一步的，原边主变换电路包括场效应管Q1、电阻R1、电容C1，其中：场效应管Q1的栅极G与控制芯片的信号输出端连接，场效应管Q1的漏极D与第一主绕组P1的反相端连接，场效应管Q1的源极S与电阻R1的一端连接；电阻R1的另一端接地；第一主绕组P1的同相端接入电压输入端的正极，第一主绕组P1的反相端与第二主绕组P2的反相端通过电容C1连接，第二主绕组P2的同相端接地。

进一步的，副边主变换输出电路包括电容C2、电容C3、二极管D1、电阻R2，其中：第一副绕组S1的同相端与电压输出端的负极连接；第二副绕组S2的同相端与电压输出端的正极连接；第一副绕组S1的反相端与第二副绕组S2的反相端通过电容C2连接；第一副绕组S1的反相端与二副绕组S2的同相端通过二极管D1连接，且二极管D1的正极与第一副绕组S1的反相端连接；电容C3一端连接电压输出端的负极，另一端连接电压输出端的正极；电阻R2与电容C3并联。

进一步的，原边主变换电路还包括电压应力回收回路，电压应力回收回路包括二极管D2、电阻R3、电容C4、电阻R4；其中：二极管D2正极与场效应管Q1的漏极D连接，另一端与电阻R3连接；电阻R3另一端与电容C4连接；电容C4另一端接地；电阻R4与电容C4并联。

进一步的，副边主变换输出电路还包括漏感吸收回路，漏感吸收回路包括电容C5与电阻R5，其中：电容C5一端与二副绕组S2的反相端连接，另一端与电阻R5连接；电阻R5的另一端与二副绕组S2的同相端连接。

进一步的，零纹波电路还包括反馈采样电路，反馈采样电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、光电耦合器U1、稳压芯片U2、电容C6、电容C7，其中：

电阻R6一端与电压输出端的负极连接，另一端与电阻R7连接；电阻R7另一端与电压输出端的正极连接；光电耦合器U1的正输入端通过电阻R8与电压输出端的正极连接，光电耦合器U1的负输入端通过电容C7连接在电阻R6与电阻R7之间，光电耦合器U1的正输出端与控制芯片的信号输入端连接，光电耦合器U1的负输出端接地；稳压芯片U2的负极与光电耦合器U1的负输入端连接，稳压芯片U2的正极接地，稳压芯片U2的参考端连接在电阻R6与电阻R7之间；电阻R9一端与光电耦合器U1的负输入端连接，另一端与电容C6连接，电容C6另一端连接在电阻R6与电阻R7之间。

本实用新型的一种零纹波电路，通过变压器中第一主绕组P1、第二主绕组P2、第一副绕组S1、第二副绕组S2同芯的结构，运用磁集成的方式，将磁性元件并入到变压器中，实现了电源电压零纹波输出的目的，避免干扰数字电路正常运作甚至烧毁用电设备等情况发生，本实用新型的零纹波电路还提高了电源的使用效率。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型实施例的一种零纹波电路的电路设计图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，为本实用新型实施例的一种零纹波电路，包括电压输入端、主控电路、原边主变换电路、变压器、副边主变换输出电路以及电压输出端，其中：主控电路与原边主变换电路接入电压输入端；主控电路的输出端与原边主变换电路连接，用于控制原边主变换电路的通断；副边主变换输出电路与电压输出端连接；变压器包括第一主绕组P1、第二主绕组P2、第一副绕组S1与第二副绕组S2，第一主绕组P1与第二主绕组P2接入原边主变换电路中，第一副绕组S1与第二副绕组S2接入副边主变换输出电路中；第一主绕组P1、第一副绕组S1、第二主绕组P2与第二副绕组S2同芯。本实施例对变压器中第一主绕组P1、第二主绕组P2、第一副绕组S1与第二副绕组S2的线圈匝数不做限定，本领域技术人员通过具体的电源电压大小以及其他电路中器件型号的选择进行进一步计算即可，计算能力是本领域技术人员具备的常规能力，所以本实施例在此处不做具体说明。本实施例中的主控电路通过控制原边主变换电路的通断进而影响变压器的主副边电压，使副边主变换输出电路输出纹波几乎为零的直流电压。本实施例通过变压器中第一主绕组P1、第二主绕组P2、第一副绕组S1、第二副绕组S2同芯的结构，运用磁集成的方式，将磁性元件并入到变压器中，实现了电源电压零纹波输出的目的。

具体的，本实施例中的主控电路包括控制芯片、控制芯片的外围电路以及为控制芯片供电的供电电路，其中：供电电路接入控制芯片的电源接入端，由电压输入端为控制芯片提供运行所需电压；外围电路与控制芯片各引脚匹配连接，用于保证控制芯片正常运作；控制芯片的信号输出端与原边主变换电路连接，用于控制原边主变换电路的通断。

具体的，原边主变换电路包括场效应管Q1、电阻R1、电容C1，其中：场效应管Q1的栅极G与控制芯片的信号输出端连接，场效应管Q1的漏极D与第一主绕组P1的反相端连接，场效应管Q1的源极S与电阻R1的一端连接；电阻R1的另一端接地；第一主绕组P1的同相端接入电压输入端的正极，第一主绕组P1的反相端与第二主绕组P2的反相端通过电容C1连接，第二主绕组P2的同相端接地。优选的，原边主变换电路还包括电压应力回收回路，电压应力回收回路包括二极管D2、电阻R3、电容C4、电阻R4；其中：二极管D2正极与场效应管Q1的漏极D连接，另一端与电阻R3连接；电阻R3另一端与电容C4连接；电容C4另一端接地；电阻R4与电容C4并联。当场效应管Q1截止时，电压应力回收回路进行分流，进而保护场效应管Q1不被击穿。本实施例中的场效应管Q1还可用三极管代替实现。

具体的，副边主变换输出电路包括电容C2、电容C3、二极管D1、电阻R2，其中：第一副绕组S1的同相端与电压输出端的负极连接；第二副绕组S2的同相端与电压输出端的正极连接；第一副绕组S1的反相端与第二副绕组S2的反相端通过电容C2连接；第一副绕组S1的反相端与二副绕组S2的同相端通过二极管D1连接，且二极管D1的正极与第一副绕组S1的反相端连接；电容C3一端连接电压输出端的负极，另一端连接电压输出端的正极；电阻R2与电容C3并联。优选的，副边主变换输出电路还包括漏感吸收回路，漏感吸收回路包括电容C5与电阻R5，其中：电容C5一端与二副绕组S2的反相端连接，另一端与电阻R5连接；电阻R5的另一端与二副绕组S2的同相端连接。漏感吸收回路中电容C5的设计可吸收漏感产生的电压，防止该电压击穿场效应管Q1。

具体的，本实用新型实施例的零纹波电路还包括反馈采样电路，反馈采样电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、光电耦合器U1、稳压芯片U2、电容C6、电容C7，其中：电阻R6一端与电压输出端的负极连接，另一端与电阻R7连接；电阻R7另一端与电压输出端的正极连接；光电耦合器U1的正输入端通过电阻R8与电压输出端的正极连接，光电耦合器U1的负输入端通过电容C7连接在电阻R6与电阻R7之间，光电耦合器U1的正输出端与控制芯片的信号输入端连接，光电耦合器U1的负输出端接地；稳压芯片U2的负极与光电耦合器U1的负输入端连接，稳压芯片U2的正极接地，稳压芯片U2的参考端连接在电阻R6与电阻R7之间；电阻R9一端与光电耦合器U1的负输入端连接，另一端与电容C6连接，电容C6另一端连接在电阻R6与电阻R7之间。本实施例中的稳压芯片U2还可使用其他同等功能的器件替换，光电耦合器U1也可用其他同等功能的器件替换使用。

本实施例的控制芯片选择UC2843，相对应的，供电电路包括电阻R10、电容C8、二极管D3；电阻R10一端与电压输入端的正极连接，另一端与控制芯片的Vp端子连接,Vp端子作为控制芯片的电压接入端；电容C8一端与电阻R10连接，另一端与电压输入端的负极连接；二极管D3与电容C8并联，且二极管D3的正极与电压输入端的负极连接。外围电路包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12；电阻R11一端与控制芯片的Refv端连接，另一端与控制芯片的Osc端子连接；电容C9一端与控制芯片的Osc端子连接，另一端与控制芯片的Gnd端子连接；电容C10一端与控制芯片的Osc端子连接，另一端与控制芯片的Sense端子连接；控制芯片的Vfb端子与Gnd端子连接；电容C11一端与控制芯片的Comp端子连接，另一端与Gnd端子连接；电容C12一端与Sense端子连接，另一端与Gnd端子连接；电阻R12一端与Sense端子连接，另一端接入原边主变换电路中场效应管Q1的源极S；电阻R13一端与控制芯片的Vout端子连接，另一端接入原边主变换电路中场效应管Q1的栅极G。Comp端子作为控制芯片的信号输入端，Vout端子为控制芯片的信号输出端，Vp端子作为控制芯片的电压接入端，Gnd端子作为控制芯片的接地端。控制芯片的Vout端子输出信号使场效应管Q1导通或者截止，进而对原边主变换电路进行控制。

本实施例中的外围电路以及供电电路仅为其中一种实现方式，本领域技术人员还可设计其他结构的外围电路与供电电路。本实施例还可选用其他具有控制功能的芯片，例如UC3843、TEA1721、SG5842等，相对应的，在选用不同的控制芯片时，其对应的供电电路与外围电路不同，本领域技术人员可根据选用的芯片要求自行设计其外围电路与供电电路。

参照图1，将本实施例零纹波电路的工作过程描述如下：

电压输入端的接入为直流电压，当控制芯片的Vp端子输出高电平时，场效应管Q1导通，电压输入端为变压器中的第一主绕组P1充电，电容C1将第二主绕组P2放电；同时，电容C2通过变压器的第二副绕组S2向电容C3、电阻R2放电，通过第一副绕组S1返回，在此过程中，二极管D1截止，电压输出端的输出为直流电；

当控制芯片的Vp端子输出低电平时，场效应管Q1截止，变压器中的第一主绕组P1以及电压输入端给电容C1、第二主绕组P2充电；第二副绕组S2通过二极管D1给电容C2充电，第一副绕组S1通过二极管D1给电容C3、电阻R2供电，从而电压输出端输出直流电压。

反馈采样电路中的R6、R7组成分压电路对副边主变换输出电路的输出电压进行采样，当输出电压升高，R6两端电压增大，当电压超过稳压芯片U2的控制电压时，稳压芯片U2导通。输出电压经过光电耦合器U1的发光二极管，与稳压芯片U2形成通路，光耦导通，光电耦合器U1中的三极管导通，将控制芯片的控制脚(信号输入端Comp端子)拉低，进而对控制芯片进行控制，调节占空比。

本实用新型实施例的一种零纹波电路，通过变压器中第一主绕组P1、第二主绕组P2、第一副绕组S1、第二副绕组S2同芯的结构，运用磁集成的方式，将磁性元件并入到变压器中，实现了电源电压零纹波输出的目的，避免干扰数字电路正常运作甚至烧毁用电设备等情况发生，本实用新型的零纹波电路还提高了电源的使用效率。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。