开关电源电路以及多级输出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，特别是涉及一种开关电源电路以及多级输出开关电源。


背景技术：

2.随着电子电力技术的发展，对于电源的转换，尤其是将高频的交流电信号转换为直流信号，即将市电一样的交流电转换为直流电，以便于适应于直流电源的设备，其中，主流的转换装置是开关模式电源，其功能是输出一个直流且稳定的电压，适用于类似于个人电脑等需要直流供电的设备。
3.然而，传统的开关电源的输出电压较为单一，即传统的开关电源只有一个输出电压，对于不同的直流电压的需求，就需要使用不同输出的开关电源实现，导致电子设备自身重量的上升而不便于携带。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种提高输出电压的适配性的开关电源电路以及多级输出开关电源。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种开关电源电路，包括整流电路、第一初级侧电路、第二初级侧电路、第一次级侧电路、第二次级侧电路以及变压器；所述整流电路的输入端用于与外部交流电源连接，所述整流电路的输出端与所述第一初级侧电路连接；所述第一初级侧电路包括第一肖特基二极管以及第二肖特基二极管，所述整流电路的输出端与所述第一肖特基二极管的第一端连接，所述第一肖特基二极管的第一端还通过所述变压器的第一初级绕线侧与所述第二肖特基二极管的第一端连接，所述第一肖特基二极管的第二端与所述第二肖特基二极管的第二端连接；所述第一次级侧电路包括第一输出二极管以及第一电感，所述变压器的第一次级绕线侧的第一端通过所述第一输出二极管与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端用于输出第一直流电压，所述变压器的第一次级绕线侧的第二端接地；所述第二初级侧电路的两个输入端分别与所述第一电感的两端连接，所述第二初级侧电路的第一输出端与所述第二肖特基二极管的第一端连接，所述第二初级侧电路的第二输出端通过所述变压器的第二初级绕线侧与所述第二初级侧电路的控制端连接，所述第二初级侧电路的第二输出端还与所述整流电路的回流端连接；所述第二次级侧电路包括第二输出二极管、第三输出二极管、第二电感以及第三电感，所述变压器的第二次级绕线侧的第二端与所述第二输出二极管的负极连接，所述第二输出二极管的正极与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端用于输出第二直流电压；所述变压器的第二次级绕线侧的第一端接地，所述变压器的第二次级绕线侧的中部与所述第三输出二极管的正极连接，所述第三输出二极管的负极与所述第三电感的第一端连接，所述第三电感的第二端用于输出第三直流电压。
7.在其中一个实施例中，所述第二初级侧电路包括隔离电路以及反馈电路，所述第二肖特基二极管的第一端与所述隔离电路的输入端连接，所述隔离电路的输出端与所述整流电路的回流端连接，所述隔离电路的输出端还通过所述变压器的第二初级绕线侧与所述反馈电路的第一输入端连接，所述反馈电路的输出端与所述隔离电路的控制端连接；所述变压器的次级绕线侧与所述次级电路的输入端连接，所述次级电路的输出端与所述反馈电路的第二输入端连接。
8.在其中一个实施例中，所述隔离电路包括隔离器以及保护二极管，所述第二肖特基二极管的第一端与所述隔离器的第一端连接，所述隔离器的第二端与所述整流电路的回流端连接，所述隔离器的第二端还通过所述变压器的第二初级绕线侧与所述保护二极管的正极连接，所述保护二极管的负极与所述反馈电路的第一输入端连接，所述反馈电路的输出端与所述隔离器的控制端连接。
9.在其中一个实施例中，所述反馈电路包括光耦反馈器以及保护电路，所述第一输出二极管的负极与所述光耦反馈器的第二输入端连接，所述耦反馈器的第二输出端通过所述保护电路与所述第一电感的第二端连接，所述第二初级绕线侧的第二端与所述光耦反馈器的第一输入端连接，所述光耦反馈器的第一输出端与所述隔离器的控制端连接。
10.在其中一个实施例中，所述第一次级侧电路还包括第一电容，所述第一输出二极管的负极通过所述第一电容接地。
11.在其中一个实施例中，所述第一次级侧电路还包括第二电容，所述第一电感的第二端通过所述第二电容接地。
12.在其中一个实施例中，所述第二次级侧电路还包括警报二极管，所述第三电感的第二端与所述警报二极管的正极连接，所述警报二极管的负极接地。
13.在其中一个实施例中，所述第二次级侧电路还包括限流电阻，所述第三电感的第二通过所述限流电阻与所述警报二极管的正极连接。
14.在其中一个实施例中，所述开关电源电路还包括光耦继电器，所述第一次级侧电路的输出端以及所述第二次级侧电路的输出端中的至少一个与所述光耦继电器的第一输入端连接，所述光耦继电器的第一输出端用于输出对应的直流电压，所述光耦继电器的控制端用于与外部控制装置连接。
15.一种多级输出开关电源，包括上述任一实施例所述的开关电源电路。
16.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
17.通过反向设置第二输出二极管，使得第二直流电压与第一直流电压相反，而第三输出二极管从变压器的第二次级绕线侧的中部引出，从而使得第三直流电压位于第一直流电压与第二直流电压之间，进而使得开关电源电路提供三个不同的电压，适用于不同的电压需求，提高了输出电压的适配性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
19.图1为一实施例中开关电源电路的电路图。
具体实施方式
20.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
21.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
22.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
23.本实用新型涉及一种开关电源电路。在其中一个实施例中，所述开关电源电路包括整流电路、第一初级侧电路、第二初级侧电路、第一次级侧电路、第二次级侧电路以及变压器。所述整流电路的输入端用于与外部交流电源连接。所述整流电路的输出端与所述第一初级侧电路连接。所述第一初级侧电路包括第一肖特基二极管以及第二肖特基二极管。所述整流电路的输出端与所述第一肖特基二极管的第一端连接。所述第一肖特基二极管的第一端还通过所述变压器的第一初级绕线侧与所述第二肖特基二极管的第一端连接，所述第一肖特基二极管的第二端与所述第二肖特基二极管的第二端连接。所述第一次级侧电路包括第一输出二极管以及第一电感。所述变压器的第一次级绕线侧的第一端通过所述第一输出二极管与所述第一电感的第一端连接。所述第一电感的第二端用于输出第一直流电压。所述变压器的第一次级绕线侧的第二端接地。所述第二初级侧电路的两个输入端分别与所述第一电感的两端连接。所述第二初级侧电路的第一输出端与所述第二肖特基二极管的第一端连接。所述第二初级侧电路的第二输出端通过所述变压器的第二初级绕线侧与所述第二初级侧电路的控制端连接，所述第二初级侧电路的第二输出端还与所述整流电路的回流端连接。所述第二次级侧电路包括第二输出二极管、第三输出二极管、第二电感以及第三电感。所述变压器的第二次级绕线侧的第二端与所述第二输出二极管的负极连接。所述第二输出二极管的正极与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端用于输出第二直流电压。所述变压器的第二次级绕线侧的第一端接地，所述变压器的第二次级绕线侧的中部与所述第三输出二极管的正极连接。所述第三输出二极管的负极与所述第三电感的第一端连接。所述第三电感的第二端用于输出第三直流电压。通过反向设置第二输出二极管，使得第二直流电压与第一直流电压相反，而第三输出二极管从变压器的第二次级绕线侧的中部引出，从而使得第三直流电压位于第一直流电压与第二直流电压之间，进而使得开关电源电路提供三个不同的电压，适用于不同的电压需求，提高了输出电压的适配性。
24.请参阅图1，其为本实用新型一实施例的开关电源电路的电路图。
25.一实施例的开关电源电路10包括整流电路100、第一初级侧电路200、第二初级侧
电路300、第一次级侧电路400、第二次级侧电路500以及变压器t0。所述整流电路100的输入端用于与外部交流电源连接。所述整流电路100的输出端与所述第一初级侧电路200连接。所述第一初级侧电路200包括第一肖特基二极管sbd1以及第二肖特基二极管sbd2。所述整流电路100的输出端与所述第一肖特基二极管sbd1的第一端连接。所述第一肖特基二极管sbd1的第一端还通过所述变压器t0的第一初级绕线侧与所述第二肖特基二极管sbd2的第一端连接，所述第一肖特基二极管sbd1的第二端与所述第二肖特基二极管 sbd2的第二端连接。所述第一次级侧电路400包括第一输出二极管d1以及第一电感l1。所述变压器t0的第一次级绕线侧的第一端通过所述第一输出二极管d1与所述第一电感l1的第一端连接。所述第一电感l1的第二端用于输出第一直流电压。所述变压器t0的第一次级绕线侧的第二端接地。所述第二初级侧电路300的两个输入端分别与所述第一电感l1的两端连接。所述第二初级侧电路300的第一输出端与所述第二肖特基二极管sbd2的第一端连接。所述第二初级侧电路300的第二输出端通过所述变压器t0的第二初级绕线侧与所述第二初级侧电路300的控制端连接，所述第二初级侧电路300的第二输出端还与所述整流电路100的回流端连接。所述第二次级侧电路500包括第二输出二极管d2、第三输出二极管d3、第二电感l2以及第三电感l3。所述变压器t0的第二次级绕线侧的第二端与所述第二输出二极管d2的负极连接。所述第二输出二极管d2的正极与所述第二电感l2的第一端连接，所述第二电感l2的第二端用于输出第二直流电压。所述变压器t0的第二次级绕线侧的第一端接地，所述变压器t0的第二次级绕线侧的中部与所述第三输出二极管d3的正极连接。所述第三输出二极管d3的负极与所述第三电感l3的第一端连接。所述第三电感l3的第二端用于输出第三直流电压。
26.在本实施例中，通过反向设置第二输出二极管d2，使得第二直流电压与第一直流电压相反，而第三输出二极管d3从变压器t0的第二次级绕线侧的中部引出，从而使得第三直流电压位于第一直流电压与第二直流电压之间，进而使得开关电源电路提供三个不同的电压，适用于不同的电压需求，提高了输出电压的适配性。其中，通过调整所述第三输出二极管d3的正极与所述变压器t0 的第二次级绕线侧连接的位置，便于改变所述第三直流电压的输出电压值。
27.在其中一个实施例中，请参阅图1，所述第二初级侧电路300包括隔离电路 310以及反馈电路320，所述第二肖特基二极管sbd2的第一端与所述隔离电路 310的输入端连接，所述隔离电路310的输出端与所述整流电路100的回流端连接，所述隔离电路310的输出端还通过所述变压器t0的第二初级绕线侧与所述反馈电路320的第一输入端连接，所述反馈电路320的输出端与所述隔离电路 310的控制端连接；所述变压器t0的次级绕线侧与所述次级电路的输入端连接，所述次级电路的输出端与所述反馈电路320的第二输入端连接。在本实施例中，通过在整流电路100之后增加第一肖特基二极管sbd1以及第二肖特基二极管 sbd2，并且将第一肖特基二极管sbd1以及第二肖特基二极管sbd2反向连接，形成对整流电路100的输出的二次整流，使得整流后的电压信号的振动幅度的偏差减小，从而使得后续经过变压器t0降压之后输出的电压信号的振幅稳定，提高了开关电源输出电压的稳定性，确保输出的电压信号为稳定的直流信号。而且，所述隔离电路310将所述变压器t0的第一初级侧与第二初级侧分隔，减少了变压器t0的第一初级侧与第二初级侧之间的相互干扰的情况。而在所述反馈电路320导通的情况下，使得所述隔离电路310由断开状态转变为导通状态，此时是需要输出不同的电压的情况，便于输出不同第一直流电压的其他直流电压信号，
以满足对不同直流电压信号的需求。
28.进一步地，请参阅图1，所述隔离电路310包括隔离器se1以及保护二极管 d4，所述第二肖特基二极管sbd2的第一端与所述隔离器se1的第一端连接，所述隔离器se1的第二端与所述整流电路100的回流端连接，所述隔离器se1 的第二端还通过所述变压器t0的第二初级绕线侧与所述保护二极管d4的正极连接，所述保护二极管d4的负极与所述反馈电路320的第一输入端连接，所述反馈电路320的输出端与所述隔离器se1的控制端连接。在本实施例中，所述隔离器se1为场效应管和电压电流保护器组成的芯片，例如，所述隔离器se1 为型号top246yn的隔离控制芯片，其中，所述隔离器se1的第一端为隔离器 se1中的场效应管的漏极，所述隔离器se1的第二端为隔离器se1中的场效应管的源极，所述隔离器se1的控制端为隔离器se1中的场效应管的栅极。所述隔离器se1的控制端用于控制所述隔离器se1的第一端与所述隔离器se1的第二端之间的导通，当所述整流电路100与外部电源接通后，所述变压器t0将电压进行降压输出，其中，变压器t0的第一次级侧的输出电压加载于所述反馈电路320上，使得所述隔离器se1的控制端的电压上升，从而使得所述隔离器se1 的第一端与第二端导通，进而使得所述第一肖特基二极管sbd1以及所述第二肖特基二极管sbd2上通过电流，便于所述第一肖特基二极管sbd1以及所述第二肖特基二极管sbd2对所述整流电路100输出的电压信号再次进行整流处理，以使开关电源的电压转换电路输出稳定的直流电。在其他实施例中，所述隔离器se1的控制端还用于对信号进行占空比控制，即调整经过所述第一肖特基二极管sbd1以及所述第二肖特基二极管sbd2整流后的电压信号的占空比，进一步提高了开关电源输出的电压信号的稳定性。
29.又进一步地，请参阅图1，所述反馈电路320包括光耦反馈器or1以及保护电路322，所述第一输出二极管d1的负极与所述光耦反馈器or1的第二输入端连接，所述耦反馈器的第二输出端通过所述保护电路322与所述第一电感l1 的第二端连接，所述第二初级绕线侧的第二端与所述光耦反馈器or1的第一输入端连接，所述光耦反馈器or1的第一输出端与所述隔离器se1的控制端连接。在本实施例中，当所述变压器t0的次级绕线侧输出的是直流电，所述第一电感 l1作为一个电阻，其上存在压降，根据所述第一电感l1上的压降，以及所述保护电路322与所述第一次级侧电路400的输出端之间的压降，便于确定启动或者关闭所述光耦反馈器or1，即所述光耦反馈器or1上的压降为所述第一电感l1以及所述保护电路322的压降，在所述第一次级侧电路400输出直流电压时，开启所述光耦反馈器or1，从而导通所述隔离器se1，进而使得所述第一肖特基二极管sbd1以及所述第二肖特基二极管sbd2开始工作，实现对所述整流电路100的输出信号进行再次整流，以提高所述第一次级侧电路400的直流输出稳定性，提高了开关电源输出电压的稳定性，确保输出的电压信号为稳定的直流信号。在其中一个实施例中，所述保护电路322为电阻、电容以及二极管组成的限流滤波电路，确保所述光耦反馈器or1内的发光二极管上加载的电压为稳定的直流电压，确保所述隔离器se1的正常工作。
30.在其中一个实施例中，请参阅图1，所述第一次级侧电路400还包括第一电容c1，所述第一输出二极管d1的负极通过所述第一电容c1接地。在本实施例中，所述第一电容c1的连接点位于所述第一输出二极管d1与所述第一电感l1 之间，即所述第一输出二极管d1的负极与所述第一电容c1的第一端连接，所述第一电容c1的第二端接地，也即所述第一电容c1的第一端与所述第一电感 l1的第一端连接，所述第一电感l1的第二端接地。在所述第一
次级侧电路400 上有电流通过时，所述第一输出二极管d1对所述第一次级侧电路400输出的电信号进行半波整流，而所述第一电容c1对经过所述第一输出二极管d1整流后的电信号进行高频滤波，将所述第一次级侧电路400中的高频信号滤除，进一步确保了所述第一电感l1的第二端输出的信号为直流信号。
31.在其中一个实施例中，请参阅图1，所述第一次级侧电路400还包括第二电容c2，所述第一电感l1的第二端通过所述第二电容c2接地。在本实施例中，所述第二电容c2与所述第一电感l1的第二端连接，即所述第一电感l1的第二端与所述第二电容c2的第一端连接，所述第二电容c2的第二端接地，所述变压器t0在第一次级侧输出的电信号经过所述第一输出二极管d1的半波整流之后，所述第一电感l1将整流后的信号进行低频选频，便于其中的直流信号通过，从而提供所需要的直流信号。而所述第二电容c2在充电完成之后，所述第二电容c2上的电压与所述第一次级侧电路400输出的直流电压相等，所述第二电容 c2上的电子聚集于电容板上。这样，在第一直流电压发生变化时，尤其是降低的情况，所述第二电容c2放电，使得所述第一次级侧电路400输出的直流电压稳定，减缓了所述第一直流电压的下降趋势，确保输出稳定的直流电压。在另一实施例中，为了确保第二直流电压以及第三直流电压稳定，所述第二次级侧电路在与所述第一次级侧电路相应的位置分别增设两个电容，一个用于高频滤波，另一个用于稳定电压。
32.在其中一个实施例中，请参阅图1，所述第二次级侧电路500还包括警报二极管d5，所述第三电感l3的第二端与所述警报二极管d5的正极连接，所述警报二极管d5的负极接地。在本实施例中，所述警报二极管d5为发光二极管，所述警报二极管d5与所述第三电感l3连接，所述第三电感l3的第二端输出的第二直流电压信号加载于所述警报二极管d5上，但此时所述第三直流电压小于所述警报二极管d5的导通电压。当所述第三直流电压过大时，所述警报二极管d5导通，此时所述警报二极管d5发射光线，以便于操作人员知晓输出电压有过压的情况，起到报警的作用。
33.进一步地，请参阅图1，所述第二次级侧电路500还包括限流电阻r1，所述第三电感l3的第二通过所述限流电阻r1与所述警报二极管d5的正极连接。在本实施例中，所述限流电阻r1位于所述警报二极管d5与所述第三电感l3 之间，即所述第三电感l3的第二端与所述限流电阻r1的第一端连接，所述限流电阻r1的第二端与所述警报二极管d5的正极连接，所述第三直流电压同时加载于串联的限流电阻r1以及警报二极管d5上，所述限流电阻r1将流经所述警报二极管d5的电流减小，降低了所述警报二极管d5被击穿的几率。
34.在其中一个实施例中，请参阅图1，所述开关电源电路10还包括光耦继电器or2，所述第一次级侧电路400的输出端以及所述第二次级侧电路500的输出端中的至少一个与所述光耦继电器or2的第一输入端连接，所述光耦继电器or2的第一输出端用于输出对应的直流电压，所述光耦继电器or2的控制端用于与外部控制装置连接。在本实施例中，所述光耦继电器or2为光耦与场效应管的组合电器，通过光耦的光导通特性实现对信号的通断控制，例如，所述光耦继电器or2的型号为kaqy212a。所述光耦继电器or2的第一输入端用于与所述开关电源电路的输出端连接，在所述光耦继电器or2的控制端的控制下，便于对所述开关电源电路的多个输出端进行输出控制。
35.在上述各实施例中，外部交流电源为220v的市电，根据对各电路内的元器件的型号的调整，使得所述第一直流电压为 23v，所述第二直流电压为
‑
23v，所述第三直流电压为
11v。
36.本技术还提供一种多级输出开关电源，包括上述任一实施例所述的开关电源电路。在本实施例中，所述开关电源电路包括整流电路、第一初级侧电路、第二初级侧电路、第一次级侧电路、第二次级侧电路以及变压器。所述整流电路的输入端用于与外部交流电源连接。所述整流电路的输出端与所述第一初级侧电路连接。所述第一初级侧电路包括第一肖特基二极管以及第二肖特基二极管。所述整流电路的输出端与所述第一肖特基二极管的第一端连接。所述第一肖特基二极管的第一端还通过所述变压器的第一初级绕线侧与所述第二肖特基二极管的第一端连接，所述第一肖特基二极管的第二端与所述第二肖特基二极管的第二端连接。所述第一次级侧电路包括第一输出二极管以及第一电感。所述变压器的第一次级绕线侧的第一端通过所述第一输出二极管与所述第一电感的第一端连接。所述第一电感的第二端用于输出第一直流电压。所述变压器的第一次级绕线侧的第二端接地。所述第二初级侧电路的两个输入端分别与所述第一电感的两端连接。所述第二初级侧电路的第一输出端与所述第二肖特基二极管的第一端连接。所述第二初级侧电路的第二输出端通过所述变压器的第二初级绕线侧与所述第二初级侧电路的控制端连接，所述第二初级侧电路的第二输出端还与所述整流电路的回流端连接。所述第二次级侧电路包括第二输出二极管、第三输出二极管、第二电感以及第三电感。所述变压器的第二次级绕线侧的第二端与所述第二输出二极管的负极连接。所述第二输出二极管的正极与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端用于输出第二直流电压。所述变压器的第二次级绕线侧的第一端接地，所述变压器的第二次级绕线侧的中部与所述第三输出二极管的正极连接。所述第三输出二极管的负极与所述第三电感的第一端连接。所述第三电感的第二端用于输出第三直流电压。通过反向设置第二输出二极管，使得第二直流电压与第一直流电压相反，而第三输出二极管从变压器的第二次级绕线侧的中部引出，从而使得第三直流电压位于第一直流电压与第二直流电压之间，进而使得开关电源电路提供三个不同的电压，适用于不同的电压需求，提高了输出电压的适配性。
37.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。