[发明专利]应用压电变压器的开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源领域，尤其涉及一种应用压电变压器的开关电源装置。

背景技术

开关电源是采用半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比来调整输出电压。经过了几十年的发展，目前开关电源大都采用电磁转换的脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)、脉冲频率调制(PFM，Pulse FrequencyModulation)和脉冲宽度频率调制(PWM-PFM)三种控制方式，相应的控制拓扑结构已经很成熟。其中，脉冲频率调制是导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。上述的电磁转换控制方式不可避免地带来了较强的电磁干扰，同时电磁转换变压器需要的铜材越来越面临较大的价格压力。

图1是现有技术的开关电源原理框图，其中，输入电网交流电源通过滤波整流电路等，转化为符合要求的开关电源直流输入电源，开关电路和变压器，是开关电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制，之后通过整流滤波，提供负载需要的稳定可靠的直流电源输出，控制电路从输出端取样，经与基准电压进行比较，然后去控制开关电路，改变其频率或脉宽，使输出稳定。

压电变压器作为一种新型的变压器，是利用极化后的压电体的压电效应来实现电压输出的。在压电变压器的输入部分用一个正弦波电压信号驱动，通过逆压电效应使输入部分产生振动，振动波通过输入和输出部分的机械结构耦合到输出部分，输出部分再通过正压电效应产生电荷，实现压电体的电能-机械能-电能的机电能量的二次变换，在压电变压器的谐振频率下获得最高输出电压。与传统的电磁变压器相比，压电变压器体积小，重量轻，无噪声，无电磁干扰，升压比大，转换效率高，输出波形好，无需磁芯和铜线，可节省有色金属材料；同时压电变压器自身作为一个优良的滤波器，可以将电源输入级的干扰完全滤除，输出一个标准的正弦波，供后级负载使用。

应用压电变压器代替传统的电磁变压器对开关电源中的电磁干扰问题提供了一个良好的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种应用压电变压器的开关电源装置，解决了压电变压器输入级准正弦波的转换、输出采样反馈脉冲频率调制控制的问题，保证了电源转换的高品质和安全稳定。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用压电变压器的开关电源装置，包括：

输入整流滤波电路；

开关电路，与所述输入整流滤波电路连接；

压电变压器输入转换电路，与所述开关电路连接，用于将开关电路输出的信号转换成压电变压器需要的正弦波或者准正弦波信号；

压电变压器，与所述压电变压器输入转换电路连接；

整流滤波输出电路，与所述压电变压器连接；

电压采样比较放大反馈电路，与所述开关电路和整流滤波输出电路连接，用于从所述整流滤波输出电路的输出端采样电压信号，经比较、放大后反馈输入到所述开关电路，来调节所述开关电路的工作频率；

电流采样比较放大反馈电路，与所述开关电路和整流滤波输出电路连接，用于从所述整流滤波输出电路的输出端采样电流信号，经比较、放大后反馈输入到所述开关电路，来调节所述开关电路的工作频率。

本发明的应用压电变压器的开关电源装置，通过采用压电变压器输入转换电路，将开关电路输出的信号转换成正弦波或者准正弦波信号，作为压电变压器的输入信号，实现压电变压器的正常输入要求，为正常的功率转换提供了保证；此外，除了采用输出级的电压采样反馈控制，通过调节开关电路的开关频率，达到在输入电压变化及输出负载变化时对输出电压的稳定性进行调节；还采用输出级的电流采样反馈控制，保证开关电源在完全空载、短路、过载、过压等极限工作模式下的安全性。

附图说明

图1是现有技术的开关电源的原理框图；

图2是本发明的应用压电变压器的开关电源的原理框图；

图3是本发明一实施例的开关电路的电路图；

图4是本发明一实施例的压电变压器输入转换电路的电路图；

图5是本发明一实施例的电流采样反馈电路和电压采样反馈的电路图；

图6是本发明另一实施例的电流采样反馈电路的电路图；

图7本发明一实施例的应用压电变压器的开关电源的电路图

具体实施方式