[发明专利]高效率线性电源模块

说明书

所属技术领域

本发明采用电源调整管输出输入电压自动跟踪技术，使固定输出电压的线性电源效率和功率密度得到最大限度的提升，从而创造出全功率输出范围内超小体积的块状AC/DC线性电源，该技术属电源电子技术领域。

背景技术

目前固定电压输出的线性电源，为了保证在负载变化、供电电源电压变化等情况下，电源调整管都能工作在线性区，其两端都有几伏到十几伏的压差，当输出电流大时，电源调整管就有很大的功率消耗，因此，目前的线性电源效率很低，其次，电源调整管必须用散热器及风机散热，这导致线性电源的体积增大。

低压差线性集成稳压器和模块效率较高，但工作方式依然是被动的，即不能自动控制和改变电源调整管输入端电压，在绝大多数情况下，其效率高的特性不能体现。另外，这类器件价格高且输出功率不大也限制了其应用范围。

开关电源模块因效率高，使用量也很大，但一些技术指标太低，犹其是输出纹波太大难以克服，故在很多精密电子产品、特别是含模拟量控制的电子产品中都不能使用。

目前为小功率电子产品提供电源的还有采用工频变压器的电源适配器，这类产品要消耗大量的有色金属和硅钢材料，效率低，体积大，且无稳压输出，和电子产品匹配更增大了产品的能耗。

发明内容

本发明是使线性电源的电源调整管输入端直接接高压隔离开关电源变压器的次级电压，在电源调整管的输入和输出端取出采样电压，分别送到集成运算放大器的同相和反相输入端作减法运算，将运算出的差值电压和设定压差比较后，用其误差电压对高压隔离开关电源的输出电压进行控制，在所有不同段的输出电压和输出功率范围内，以及供电电压变化，电源调整管输出输入两端的压差始终能精确控制在其临界饱和的线性区，其功率消耗限制到最低，从而使线性电源的效率得到最大限度的提升。

本发明技术和高压开关电源的各种拓扑构成，从小功率输出的单端反激、正激、TOP等各种电源管、大功率输出的半桥、全桥、推挽等，采用同步整流和有源箝位技术，都能实现很好的接口和控制。

由于线性电源的电源调整管功率消耗很小，占用电源的空间不大，所以本线性电源模块的功率密度能在所有不同的输出功率下都和开关电源模块相近。

本发明的技术实质和有益效果是：

1.电子产品无用的耗能皆为电源，提高电源的效率可以提高产品的能耗标准；我国现使用线性电源的电子产品在10亿以上，若全部采用本模块或本模块高效率技术模式，以每个产品平均年节电30度计，我国可以年节约电能300亿度以上。

2.本发明改变了数十年来线性电源效率低的状况，能有效地节约能源和资源，提高线性电源的功率密度，降低相关电子产品的研发、生产和制造成本；

3.技术通用性强，模块的输出功率从几瓦到几百瓦都能适用，技术可以延伸到几十千瓦以上；

4.开关型电源及电源模块由于工作方式的限制，很多技术指标难以达到精密直流电源的要求，而线性电源很容易做到，本发明突破了线性电源效率低的瓶颈，将会产生一种全新的直流电源理念和格局；

5.线性电源是极为重要的一种电源，其优劣直接影响到各种精密电子产品的性能指标，而线性电源形成的方法很多，水平参差不齐，本发明将对规范直流电源行业市场、制订各类电子产品的行业能耗标准和国家标准，起到积极的典范作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1和图2是本发明的基本原理框图。用于说明本发明的技术结构特征。

图1和图2中《输出电压设定》可用精密可调式稳压器TL431、各种集成稳压器或其它稳压方式实现。

图1和图2中《压差设定控制》可用LM358或TL082等通用运算放大器。

图1中《脉宽调制器》可由精密可调式稳压器TL431和线性光电藕合器等组成精密负反馈回路来控制分立元件或单片电源管组成的正激、反激单端输出的开关电源输出的基本原理结构框图。

图2中《脉宽调制器》可由双端输出的脉宽调制器集成芯片如SG3524、TL494等组成，用于对不同拓扑如半桥、全桥、推挽等大功率开关电源输出脉宽控制的基本原理结构框图。

图3、图4和图5是本发明的三个典型可实施例，各元器件使用及元器件参数选用仅用于对该可实施例的原理和工作方式的详细说明，由于本发明的应用范围可涉足整个固定输出电压的直流稳压电源和所有采用线性电源的电子产品，在实际应用中，根据其处理方式以及输出功率要求的不同会有很多不同的电路组成结构。