隔离辅助电源电路及开关电源的制作方法

1.本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种隔离辅助电源电路及开关电源。


背景技术：

2.目前市面上的直流辅助电源普遍采用线性稳压芯片或反激式电源进行直流电压的的输出，采用线性稳压芯片虽然能够对输入的电源电压进行降压稳压输出，但无法做到隔离，采用反激式电源虽然能做到隔离，但是输出的电压被限定在输入的电源电压范围下限以下，当存在所需输出的电压在输入的电源电压的范围以内时，现有的直流辅助电源将无法做到隔离的作用。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种隔离辅助电源电路及开关电源，旨在解决当存在所需输出的电压在输入的电源电压的范围以内时，现有的直流辅助电源将无法做到隔离的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出一种隔离辅助电源电路，所述隔离辅助电源电路包括稳压单元和隔离单元；
5.所述稳压单元的输入端接入电源电压，所述稳压单元的输出端与所述隔离单元的输入端相连接；
6.所述稳压单元，用于将接入的所述电源电压的电压值稳定在第一预设电压值，并将所述第一预设电压值输出至所述隔离单元中；
7.所述隔离单元，用于阻隔所述第一预设电压值中的干扰，并将所述第一预设电压值转换为第二预设电压值后输出至后级电路。
8.可选地，所述稳压单元包括第一控制芯片、第一稳压二极管、电感和第一电容；
9.所述第一控制芯片的电源输入脚接入所述电源电压，所述第一控制芯片的开关控制脚与所述电感的一端相接，所述第一稳压二极管接在所述第一控制芯片与所述电感的连接点上，所述第一电容与所述电感的另一端相连接在所述稳压单元的输出端上。
10.可选地，所述隔离单元包括变压器、第二控制芯片和开关元件；
11.所述变压器的初级线圈的一端接入所述稳压单元输入的所述第一预设电压值，所述变压器的初级线圈的另一端与所述开关元件的漏极相接，所述开关元件的基极连接至所述第二控制芯片的门控信号输入脚，所述第二控制芯片的电流反馈采样脚接在所述开关元件的源极上；
12.所述第二控制芯片的电源电压脚接入所述稳压单元输入的所述第一预设电压值。
13.可选地，所述隔离单元还包括第二稳压二极管、第二电容和第三电容；
14.所述第二稳压二极管的正极接在所述变压器的次级线圈的一端上，所述第二电容的一端和第三电容的一端并联在所述第二稳压二极管的负极上，所述第二电容的另一端和
第三电容的另一端并联在所述变压器的次级线圈的另一端上，所述变压器的次级线圈的另一端接地。
15.可选地，所述稳压单元还包括第四电容、第五电容、第一电阻和第二电阻；
16.所述第四电容和第五电容并联在所述电源电压的两端；
17.所述第二电阻的一端接在所述第一控制芯片的电流限制门限调整脚上，所述第二电阻的另一端接在所述第一控制芯片的电源输入脚上；
18.所述第一电阻的两端并联在所述第二电阻上。
19.可选地，所述稳压单元还包括第三电阻和第六电容；
20.所述第三电阻的一端与所述第一控制芯片的自升压脚相连，所述第三电阻和另一端与所述第六电容的一端相接，所述第六电容的另一端接在所述第一控制芯片的开关控制脚上。
21.可选地，所述稳压单元还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电容；
22.所述第六电阻接在所述电感和所述稳压单元的输出端之间，所述第四电阻的一端接在所述电感和所述第六电阻之间，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端相接，所述第五电阻的另一端接地；
23.所述第七电容的一端接在所述电感和所述第六电阻之间，所述第七电容的另一端通过所述第四电阻和第五电阻的连接点接在所述第一控制芯片的输出电压反馈脚上。
24.可选地，所述隔离单元还包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第八电容和第九电容；
25.第七电阻的一端接在所述开关元件的源极上，所述第八电阻接在所述开关元件的源极和所述第二控制芯片的电流采样反馈脚之间，所述第九电阻接在所述开关元件的基极和所述第二控制芯片的门控制输入脚之间，所述第十电阻的一端接在所述开关元件的基极与所述第九电阻的连接点上；
26.所述第八电容的两端并联在所述开关元件的漏极和所述第七电阻的另一端上，所述第九电容的一端接在所述第八电阻和所述第二控制芯片的电流采样反馈脚之间。
27.可选地，所述隔离单元还包括第十一电阻、第十二电阻和第三稳压二极管；
28.所述第十一电阻接在所述第二控制芯片的振荡频率设定脚和所述第二控制芯片的地脚之间，所述第三稳压二极管的一引脚与所述第二控制芯片的反馈脚相接，所述第三稳压二极管的二引脚通过所述第十二电阻接到所述隔离单元的输入端上，所述第三稳压二极管的三引脚接地。
29.本实施例还提出一种开关电源，所述开关电源包括如上所述隔离辅助电源电路，所述隔离辅助电源电路包括稳压单元和隔离单元；
30.所述稳压单元的输入端接入电源电压，所述稳压单元的输出端与所述隔离单元的输入端相连接；
31.所述稳压单元，用于将接入的所述电源电压的电压值稳定在第一预设电压值，并将所述第一预设电压值输出至所述隔离单元中；
32.所述隔离单元，用于阻隔所述第一预设电压值中的干扰，并将所述第一预设电压值转换为第二预设电压值后输出至后级电路。
33.本实用新型技术方案通过将稳压单元和隔离单元进行结合形成直流隔离辅助电
源电路，通过稳压单元，实现直流电源的稳定输出，因为稳压单元与隔离单元相连接，稳定输出的直流电源还会经由隔离单元进行隔离后，再输出至后级电路，避免直接输出至后级电路时存在的干扰或脉冲对后级电路造成损坏的情况，同时隔离单元还起到dc-dc的作用，经由隔离单元能够把稳压单元输出的在输入电压范围下限以下的直流电压转换为在输入电压范围以内的直流电压，使得直流隔离辅助电源既能实现稳压，又能实现输出的直流电压的电压值在输入电压范围以内。
附图说明
34.为了更清楚地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地介绍，显而易见地，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示出的结构获得其他的附图。
35.图1为本实用新型隔离辅助电源电路中稳压单元和隔离电源的连接示意图；
36.图2为本实用新型稳压单元内部的元器件连接示意图；
37.图3为本实用新型隔离单元内部的元器件连接示意图。
38.附图标号说明：
39.标号名称标号名称10稳压单元c1-c10电容20隔离单元t1变压器u1-u2控制芯片q1开关元件d1-d3稳压二极管r1-r12电阻l1电感
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40.本实用新型目的的实现、功能特点及可点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
41.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
42.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
43.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
44.本实用新型提出一种隔离辅助电源电路。
45.在本实用新型一实施例中，如图1所示，所述隔离辅助电源电路包括稳压单元10和隔离单元20；
46.所述稳压单元10的输入端接入电源电压，所述稳压单元10的输出端与所述隔离单元20的输入端相连接；
47.所述稳压单元10，用于将接入的所述电源电压的电压值稳定在第一预设电压值，并将所述第一预设电压值输出至所述隔离单元20中；
48.所述隔离单元20，用于阻隔所述第一预设电压值中的干扰，并将所述第一预设电压值转换为第二预设电压值后输出至后级电路。
49.在本实施例中，设定稳压单元10的输入端接入的电源电压范围在12vdc-48vdc之间，将12vdc-48vdc经由稳压单元10和隔离单元20后，需输出用于为后级电路进行供电的隔离15vdc电压，具体的实测数据如表1所示：
50.表1
[0051][0052]
由表1可知，当稳压单元10的输入端接入的电源电压为12vdc时，隔离单元20输出至后级电路中的小载电压为隔离14.97vdc，中载电压为隔离14.98vdc，大载电压为隔离14.99vdc；当稳压单元10的输入端接入的电源电压为24vdc时，隔离单元20输出至后级电路中的小载电压为隔离14.98vdc，中载电压为15.01vdc，大载电压为15.01vdc；当稳压单元10的输入端接入的电源电压为48vdc时，隔离单元20输出至后级电路中的小载电压为隔离14.97vdc，中载电压为隔离14.99vdc，大载电压为隔离14.98vdc，都约等于隔离15vdc，由此可知，本实用新型既能实现稳压，又能实现输出的直流电压的电压值在输入电压范围以内的效果。
[0053]
具体的，如图2所示的，所述稳压单元10包括第一控制芯片u1、第一稳压二极管d1、电感l1和第一电容c1；
[0054]
所述第一控制芯片u1的电源输入脚接入所述电源电压，所述第一控制芯片u1的开关控制脚与所述电感l1的一端相接，所述第一稳压二极管d1接在所述第一控制芯片u1与所述电感l1的连接点上，所述第一电容c1与所述电感l1的另一端相连接在所述稳压单元10的输出端上，其中第一电容c1为电解电容，能够对第一控制芯片u1输出的12v电压进行稳压输出。
[0055]
如图2所示，第一控制芯片u1的电源输入脚(即vin)在接收到输入的初始直流电源电压时，将初始直流电源电压进行转换为12v后，通过电源输出脚(即out)将12v进行输出，而因为电源输出脚(即out)接在电感l1的另一端上，对第一控制芯片u1转换输出的12v进行通直流，阻交流的作用，而接在第一控制芯片u1的电感l1的连接点上的第一稳压二极管d1能够对电路上并联的元器件起到保护作用，避免初始电源电压增大导致的电流增大，进而导致的电路中的元器件损坏的情况。
[0056]
进一步地，所述稳压单元10还包括第四电容c4、第五电容c5、第一电阻r1和第二电
阻r2；
[0057]
所述第四电容c4和第五电容c5并联在所述电源电压的两端，跨接在初始电源电压输入端上的第四电容c4为电解电容，能够滤除电网带来的高频杂波脉冲导致的电子干扰，同时也能抑制电路工作中杂波对电网的污染；
[0058]
所述第二电阻r2的一端接在所述第一控制芯片u1的电流限制门限调整脚(即ilim)上，所述第二电阻r2的另一端接在所述第一控制芯片u1的电源输入脚(即vin)上，用于对第一控制芯片u1的引脚起保护作用；
[0059]
所述第一电阻r1的两端并联在所述第二电阻r2上，起分流作用。
[0060]
进一步地，所述稳压单元10还包括第三电阻r3和第六电容c6；
[0061]
所述第三电阻r3的一端与所述第一控制芯片u1的自升压脚(即bst)相连，所述第三电阻r3和另一端与所述第六电容c6的一端相接，所述第六电容c6的另一端接在所述第一控制芯片u1的开关控制脚(即sw)上。
[0062]
进一步地，所述稳压单元10还包括第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6和第七电容c7；
[0063]
所述第六电阻r6接在所述电感l1和所述稳压单元10的输出端之间，所述第四电阻r4的一端接在所述电感l1和所述第六电阻r6之间，所述第四电阻r4的另一端与所述第五电阻r5的一端相接，用于防止电阻被过大的初始电源电压击穿的风险，所述第五电阻r5的另一端接地；
[0064]
所述第七电容c7的一端接在所述电感l1和所述第六电阻r6之间，所述第七电容c7的另一端通过所述第四电阻r4和第五电阻r5的连接点接在所述第一控制芯片u1的输出电压反馈脚(即fb)上，用于提升第一控制芯片u1输出的12v电压的带宽和响应速度。
[0065]
具体的，如图3所示的，所述隔离单元20包括变压器t1、第二控制芯片u2和开关元件q1；
[0066]
在本实施例中，所述变压器t1的初级线圈的一端接入所述稳压单元10输入的所述第一预设电压值，即稳压单元10输出的12v，所述变压器t1的初级线圈的另一端与所述开关元件q1的漏极相接，所述开关元件q1的基极连接至所述第二控制芯片u2的门控信号输入脚，所述第二控制芯片u2的电流反馈采样脚接在所述开关元件q1的源极上，所述第二控制芯片u2的电源电压脚接入所述稳压单元10输入的所述第一预设电压值，当第二控制芯片u2的电源电压脚接到稳压单元10输入的12v时，第二控制芯片u2的门控信号输入脚向与之连接的开关元件q1的基极输入高电平，使得开关元件q1导通，将通过第二控制芯片u2的12v转换成15vdc后输出至变压器t1的初级线圈的另一端。
[0067]
如若直接在变压器t1的初级线圈的两端上接入稳压单元10输出的12v，则起不到对12v隔离并转换成隔离15vdc的效果。
[0068]
进一步地，所述隔离单元20还包括第二稳压二极管d2、第二电容c2和第三电容c3；
[0069]
所述第二稳压二极管d2的正极接在所述变压器t1的次级线圈的一端上，用于将变压器t1的次级线圈输出的15vdc进行稳压输出，所述第二电容c2的一端和第三电容c3的一端并联在所述第二稳压二极管d2的负极上，所述第二电容c2的另一端和第三电容c3的另一端并联在所述变压器t1的次级线圈的另一端上，所述变压器t1的次级线圈的另一端接地，用于保护隔离单元20中的其他元器件，防止变压器t1的次级线圈输出的高压电导致的其他
元器件损坏的情况，使得隔离单元20能够输出隔离15vdc。
[0070]
进一步地，所述隔离单元20还包括第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第八电容c8和第九电容c9；
[0071]
第七电阻r7的一端接在所述开关元件q1的源极上，用于泄放静电，保护开关元件q1，所述第八电阻r8接在所述开关元件q1的源极和所述第二控制芯片u2的电流采样反馈脚之间，所述第九电阻r9接在所述开关元件q1的基极和所述第二控制芯片u2的门控制输入脚之间，用于保护第二控制芯片u2的电流采样反馈脚和门控制输入脚不被高电流损坏，所述第十电阻r10的一端接在所述开关元件q1的基极与所述第九电阻r9的连接点上，所述第八电容c8的两端并联在所述开关元件q1的漏极和所述第七电阻r7的另一端上，所述第九电容c9的一端接在所述第八电阻r8和所述第二控制芯片u2的电流采样反馈脚之间，用于滤波。在本实施例中，还包括第十电容c10，第十电容c10直接接在12v的输出端上，同样起滤波的作用。
[0072]
进一步地，所述隔离单元20还包括第十一电阻r11、第十二电阻r12和第三稳压二极管d3；
[0073]
所述第十一电阻r11接在所述第二控制芯片u2的振荡频率设定脚和所述第二控制芯片u2的地脚之间，用于滤除静电，所述第三稳压二极管d3的一引脚与所述第二控制芯片u2的反馈脚相接，所述第三稳压二极管d3的二引脚通过所述第十二电阻r12接到所述隔离单元20的输入端上，用为维持隔离单元20中的直流电压的稳定，所述第三稳压二极管d3的三引脚接地。
[0074]
本实用新型还提出一种开关电源，所述开关电源包括如上所述的隔离辅助电源电路，所述隔离辅助电源电路包括稳压单元10和隔离单元20；
[0075]
所述稳压单元10的输入端接入电源电压，所述稳压单元10的输出端与所述隔离单元20的输入端相连接；
[0076]
所述稳压单元10，用于将接入的所述电源电压的电压值稳定在第一预设电压值，并将所述第一预设电压值输出至所述隔离单元20中；
[0077]
所述隔离单元20，用于阻隔所述第一预设电压值中的干扰，并将所述第一预设电压值转换为第二预设电压值后输出至后级电路。
[0078]
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。