[发明专利]一种开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源装置的电路结构，尤其涉及对开关电源装置中变压器的电路结构。

背景技术

在开关电源技术中，常用的电路有：正激(顺向)型、反激(回扫)型、半桥电路，全桥电路和推挽电路等；以上所述电源结构的效率都在90％或以下；对于需要高压启动(点燃)的负载，这类负载如气体放电灯：荧光灯、低压钠灯、高压钠灯和金卤灯等，需要另外增加启动电路，如点燃荧光灯一般采用半桥加电感电容串联谐振电路产生高压点燃荧光灯，低压钠灯、高压钠灯、金卤灯等一般采用全桥或半桥加高压触发器点燃电路启动，这些电路不是非常复杂，成本特高，就是电路稳定性极差，寿命短，特容易烧毁(如市售的节能灯)。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种全新的谐振式开关电源电路装置，在负载启动之前自动产生高压，很容易对气体放电灯等这类负载进行直接点燃驱动，由于装置采用谐振式开关电源结构，使装置效率极大化，效率可达97％或以上，又由于装置的电路特简单，故可靠性特高，寿命特长(5～10年)，且成本特低；再加上简单的保护电路，使装置具有短路、开路、负载异常、负载接错线、负载寿终和过温度等自动保护的功能。

为达到上述目的，本发明提供的一种开关电源装置，其特征在于：包括变压器、开关管、电容和脉冲电路；所述变压器的初级和次级的一端都接入开关管的漏极或集电极，所述变压器的次级的另一端接入所述电容的一端，所述电容的另一端是输出端接入负载的一端，负载的另一端接入输入直流电源的负极或正极，所述变压器的初级的另一端接入输入直流电源的正极，所述开关管的源极或发射机接入输入直流电源的负极，所述开关管的栅极或基极接入所述脉冲电路；

在所述脉冲电路的作用下，所述开关管做开和关的动作，即开关管导通或截止，当所述开关管导通时，所述变压器初级接入输入直流电源，同时所述变压器次级的一端也接入输入直流电源的负极，输入直流电源的能量直接通过所述变压器的次级，再通过所述电容输出给负载，由于所述电容输出的电流在不断减小，在所述开关管导通这个阶段输入直流电源的能量也同时储存在所述变压器中，当所述开关管截止时，所述变压器内部的储能通过所述电容再输出给负载。

本发明提供的基于上述的开关电源装置，其特征在于：所述变压器还包括第三个绕组或第四个绕组，用于提供所述脉冲电路的辅助电源和变压器状态的取样；所述脉冲电路根据所述第三个绕组对所述变压器状态的取样，来控制所述开关管的导通和截止的时间。

本发明提供的基于上述的开关电源装置，其特征在于：所述变压器是带气隙的储能电感，而且所述变压器初次级的漏感很小。

本发明提供的基于上述的开关电源装置，其特征在于：选取所述电容的数值和设计所述变压器初次级的电感值，使其满足谐振的条件，使所述电容与所述变压器谐振，使电源的效率最大化(≧97％)，所述电容采用大纹波电流的高压电容，即低内阻高频高高压电容。

本发明提供的基于上述的开关电源装置，其特征在于：所述装置还包括过电压和过温度保护电路，用于保护所述开关管和所述变压器，当所述装置工作异常使加于所述开关管上的电压超高或接近所述开关管的耐压时，所述保护电路通过所述脉冲电路使开关管停止工作，当所述装置工作异常使所述开关管或所述变压器上的温度超高或接近设定值时，所述保护电路通过所述脉冲电路使开关管停止工作。

本发明提供的基于上述的开关电源装置，其特征在于：所述装置还包括多个所述电容的并联输出，所述多个电容分别串联多个负载，使多个负载同时并联工作。

本发明提供的基于上述的开关电源装置，其特征在于：所述装置还包括多路开关，所述多路开关分别接入所述多个电容，所述多路开关输出一路供给负载，通过所述多路开关调节所述装置输出的功率。

本发明提供的基于上述的开关电源装置，其特征在于：当使用市电时，所述装置还包括EMC滤波器、功率因数补偿和整流器，所述EMC滤波器用于电磁兼容，所述功率因数补偿用于时市电高效传输和降低谐波污染电网，所述整流器用于使市电输出直流电源。

由于本发明所述的一种开关电源装置，是一种建立在谐振电路基础上的装置，所述装置同时利用了顺向方式和回扫方式，还利用了谐振电路，来产生高频交流电源，对负载进行驱动，包括：变压器、开关管、(谐振)电容器和脉冲电路等；其中，在开关管的导通阶段，输入电源通过变压器和电容器把能量输出给负载，同时输入电源也把能量储存在变压器中，在开关管截止阶段，储存在变压器中的能量再通过电容器输出给负载。当输入为交流电源时，所述装置还包括EMC滤波器、功率因数补偿和整流器。