[发明专利]宽输入范围开关电源电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源电路，特别是指一种实现宽范围输入电压的开关电源拓扑。

背景技术

传统的正激变换器如图1所示，

初级绕组N2与次级绕组N3的匝比：

N＝N3/N2    (1)

根据电感L1上电压与电流的关系；以及开关管Q2开通和关断时，电流在电感L1上的变化量相等这两个条件，可以得出输入电压Vin与输出电压Vo的关系式：

Vo＝N*D1*Vin/(D1+D2)    (2)

D1——MOS管Q2开通占空比。

D2——二极管D3导通占空比。

当电路工作在连续模式下时，D1+D2＝1，因此：

Vo＝N*D*Vin    (3)

D——MOS管Q2开通占空比。

由式(3)输入输出电压的关系式可以看出，在匝比N不变的前提下，当输入电压Vin变化时，要保持输出电压恒定，就只能通过变化占空比D来达到。由于在宽范围下，输入电压Vin的变化是比较大的，为了保证输出电压不变，只能通过调节占空比来实现稳压的功能(N——匝比不变)。在宽范围低输入电压端时，输入电压较低，就可能造成占空比过大；在高输入电压端时，又造成占空比过小。这种大幅度的占空比变化，对于器件的选择以及整个系统的稳定性来说都是不好的，系统的调试也是比较困难的。

同理，在其他任意有变压器的拓扑也存在上述问题，例如反激电路拓扑上，原理相同，故不赘述。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供有效的解决占空比变化大，改善由于占空比过大引起的系统震荡、器件应力过大等问题的宽输入范围开关电源电路。

为了解决上述问题，本发明采取以下技术方案：

一种宽输入范围开关电源电路，包括变压器，变压器次级线圈连接输出整流滤波电路，变压器初级包括匝数不同的两个绕组，分别为第一绕组和第二绕组，第一绕组匝数大于第二绕组，第一绕组串联一个防反压二极管，每个绕组连接一个开关管，所述两个开关管通过一个与电源连接的控制电路单元控制，控制电路单元输入端输入PWM信号，并通过输入信号的不同控制上述两个开关管的导通和关断；

其中，所述控制电路单元包括一个控制芯片、作为比较器的两个运算放大器、两个MOS管，所述两个运算放大器分别控制第一绕组和第二绕组，控制第一绕组的运算放大器同相输入端输入设置好的基准电压，反相输入端输入由电源电压线性取样而得的电压，控制第二绕组的运算放大器同相输入端输入由电源电压线性取样而得的电压，反相输入端输入设置好的基准电压，运算放大器通过控制上述两个MOS管的开关控制控制芯片两个PWM信号输入端电平的高低，从而控制与控制芯片的所述两个输入端分别对应的控制芯片的两个输出端电平的高低，进而控制上述两个控制绕组的开关管。

在所述控制芯片的上述两个输入端分别串联一个用以减小功率损耗的电阻。

控制电路单元还包括两个电容，分别为第一电容和第二电容，第一电容的一端连接控制芯片的一个PWM信号输入端，以及控制电路单元还包括反向连接在所述PWM信号输入端上的第一二极管和与所述第一二极管并联的第一电阻；第二电容的一端连接控制芯片的另一个PWM信号输入端，以及控制电路单元还包括正向连接在所述另一个PWM信号输入端上的第二二极管和与所述第二二极管并联的第二电阻；所述第一电容的另一端和第二电容的另一端都接地；所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阳极相连接。

上述两个运算放大器采用LM2904双运放芯片。

本发明的有益效果为：此发明加入了另一绕组，两绕组在整个输入电压范围内不同的电压段分别工作，当输入电压小时，根据上述式(1)和(3)，匝数少的绕组工作，N变大，从而减小了占空比；当输入电压大时，匝数多的绕组开始工作，并向次级传输能量，根据式(1)和(3)，N相应较小，占空比D变大，解决了占空比过小的问题。由于两绕组的匝数不同，相当于在工作过程中改变了匝比，从而可以有效的控制占空比变化过大的问题。由于两绕组的匝数是根据各自的输入电压计算的，因此，可以有效地解决宽范围输入电压带来的占空比问题。这种加入了另一绕组的电路，在宽范围输入场合下，性能上比起常规的正激电路有很大的优势。

附图说明

图1是现有的正激变换器的电路图；

图2是本实施例的正激电路的宽输入范围开关电源电路的电路图；

图3是两个原边绕组同时工作时，图2的二极管D3两端电压可能出现的周期波形示意图，通过调试应使这个图的台阶部分尽量小，接近矩形；

图4是控制电路单元的电路图；