开关电源和家用电器的制作方法

1.本技术涉及开关电源技术领域，特别是涉及开关电源和家用电器。


背景技术：

2.开关电源，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。
3.开关电源输出电压往往需要多路不同的稳定直流电压，而传统的实现方式需要几组输出电压，就需要设置几个储能电感，而储能电感的成本较高，因此多路输出开关电源的造价成本较高。


技术实现要素：

4.本技术提供开关电源和家用电器，以解决现有技术中多路输出开关电源的造价成本较高的问题。
5.为解决上述技术问题，本技术提出一种开关电源，包括充电回路，包括输入电容和储能元件，输入电容的两端被配置为输入电源电压；主放电回路，包括主输出电容，主输出电容连接储能元件，主输出电容的两端被配置为连接负载；至少一个支放电回路，每一支电源回路包括次开关和支输出电容，次开关的第一端连接储能元件，支输出电容的两端被配置为连接负载。
6.为解决上述技术问题，本技术提出一种家用电器，包括上述的开关电源。
7.本技术公开一种开关电源，其中开关电源包括充电回路，包括输入电容和储能元件，输入电容的两端被配置为输入电源电压；主放电回路，包括主输出电容，主输出电容连接储能元件，主输出电容的两端被配置为连接负载；至少一个支放电回路，每一支电源回路包括次开关和支输出电容，次开关的第一端连接储能元件，支输出电容的两端被配置为连接负载。跟现有技术的开关电源相比，本技术中多路开关电源只需要设置一个储能元件，多路电压输出可以共用一个储能元件，不存在换流的问题，且电路结构简单，可以显著降低多路开关电源方案的成本。
附图说明
8.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。
9.图1是本技术开关电源一实施例的电路结构示意图；
10.图2是本技术开关电源另一实施例的电路结构示意图；
11.图3是本技术开关电源又一实施例的电路结构示意图；
12.图4是本技术家用电器一实施例的结构示意图。
具体实施方式
13.为使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对发明所提供的开关电源和家用电器进一步详细描述。
14.本技术公开一种开关电源，请参阅图1，图1是本技术开关电源一实施例的电路结构示意图。在本实施例中，开关电源100可以包括充电回路110、主放电回路120和至少一个支放电回路130。
15.充电回路110可以包括输入电容cin，储能元件和主开关ic1。其中，输入电容cin的两端可以被配置为输入电源电压vin1，电源电压vin1可以是市交流电经过整流电路以后的直流电压，或者是其他电源变换产生的直流电压。在一些情况下，输入电容cin也可以看作是几颗电容并联组成。
16.储能元件用于在充电回路110导通时存储输入电容cin输入的电能，并在主放电回路120或支放电回路130导通时放电，以对负载进行供电。在本技术中，储能元件可以是储能电感l1或者储能电压器t1，如图1所示，储能单元为储能电感l1。
17.主开关ic1可以连接于输入电容cin和储能元件之间，主开关ic1可以是封装有功率开关管的开关电源芯片，或者被开关电源控制器控制的功率开关管。
18.主放电回路120可以包括主输出电容c1，主输出电容c1可以连接储能电感l1，主输出电容c1的两端可以被配置为连接负载，即负载并联在主输出电容c1的两端。
19.每一支放电回路130可以包括次开关ic2和支输出电容c2。次开关ic2的第一端可以连接储能电感l1的第二端，支输出电容c2的两端可以被配置为连接负载，即负载并联在支输出电容c2的两端。次开关ic2可以与主开关ic1相同，是封装有功率开关管的开关电源芯片，或者被开关电源控制器控制的功率开关管。
20.主开关ic1可以被配置为控制储能电感l1进行储能或者进行放电：当主开关ic1导通时，充电回路110导通，储能电感l1进行储能；当主开关ic1断开时，充电回路110不导通，储能电感l1进行放电。
21.次开关ic2可以被配置为控制所在的支放电回路130的导通或断开：当次开关ic2导通时，次开关ic2所在的支放电回路130导通；当次开关ic2断开时，次开关ic2所在的支放电回路130不导通。
22.进一步地，主开关ic1和次开关ic2可以受开关电源100的控制器控制，从而实现开关电源100的多路电压输出。
23.其中，每一支放电回路130的输出电压不相同，主放电回路120的输出电压大于任意一支放电回路130的输出电压。
24.在本实施例的开关电源100中，响应于主开关ic1导通，充电回路110导通，电源电压vin1在充电回路110中产生输入电流以对储能元件进行充电；响应于主开关ic1断开，主放电回路120导通，储能单元中存储的能量将在主放电回路120或某一条支放电回路130中输出负载电流，并在主输出电容c1或支输出电容c2上产生输出电压，为负载供电。
25.在本实施例中，将输出电压最高的放电回路作为主放电回路120，根据电压特性，当主开关ic1断开时，储能单元120的输出的负载电流只通往输出电压最低的导通的放电回
路进行供电，即主开关ic1和次开关ic2可以同时导通，不会出现电路短路或者电压倒流的问题。
26.详细地，响应于主开关ic1断开且所有支放电回路130不导通，储能单元中存储的能量可以在主放电回路120输出负载电流，并在主输出电容c1输出电压。
27.响应于主开关ic1断开且仅有一个支放电回路130导通，储能单元中存储的能量可以在该导通的支放电回路130输出负载电流，并在导通的支放电回路130的支输出电容c2输出电压。
28.响应于主开关ic1断开且多个支放电回路130导通，储能单元中存储的能量可以在输出电压最低的支放电回路130输出负载电流，并在输出电压最低的支放电回路130的支输出电容c2输出电压。
29.通过上述的方式，主开关ic1和次开关ic2可以相互独立工作，工作频率可以相同也可以不相同，占空比时序可以部分重叠或全部不重叠。
30.本实施例公开一种开关电源，其中开关电源包括充电回路，包括输入电容和储能元件，输入电容的两端被配置为输入电源电压；主放电回路，包括主输出电容，主输出电容连接储能元件，主输出电容的两端被配置为连接负载；至少一个支放电回路，每一支电源回路包括次开关和支输出电容，次开关的第一端连接储能元件，支输出电容的两端被配置为连接负载。跟现有技术的开关电源相比，本技术中多路开关电源只需要设置一个储能元件，多路电压输出可以共用一个储能元件，不存在换流的问题，且电路结构简单，可以显著降低多路开关电源方案的成本。
31.可选地，主放电回路120中还可以包括主隔离二极管d1，主隔离二极管d1的输入端可以连接储能电感l1的第二端，主隔离二极管d1的输出端可以连接主输出电容c1的第一端。
32.每一支放电回路130中还可以包括次隔离二极管d2，次隔离二极管d2的输入端可以连接储能电感l1的第二端，次隔离二极管d2的输出端可以通过次开关ic2连接支输出电容c2的第一端，支输出电容c2的第二端可以接地。
33.在一些实施例中，次隔离二极管d2和次开关ic2的位置可以调换，即储能电感l1的第二端可以通过次开关ic2连接次隔离二极管d2的输入端，次隔离二极管d2的输出端可以连接支输出电容c2的第一端。
34.主隔离二极管d1和次隔离二极管d2可以防止电压逆流，在其他的一些实施例中，每一支放电回路130可以被配置为连接不同电压的负载，至少一个支放电回路130中，除连接最小电压负载的支放电回路130之外，剩余支放电回路130可以还包括次隔离二极管d2，次隔离二极管d2的输入端连接储能电感l1，次隔离二极管d2的输出端可以连接支输出电容c2的第一端。即，在这些实施例中，输出电压最低的支放电回路130可以不设置次隔离二极管d2。
35.继续参阅图1，主放电回路120还可以包括续流二极管d1a。输入电容cin的第一端可以连接主开关ic1的第一端，储能电感l1的第一端可以连接主开关ic1的第二端，储能电感l1的第二端可以通过主隔离二极管d1连接主输出电容c1的第一端。
36.续流二极管d1a的输出端可以连接在主开关ic1的第二端和储能电感l1的第一端之间，续流二极管d1a的输入端、输入电容cin的第二端、主输出电容c1的第二端可以连接并
接地。
37.至少一条支放电回路130可以并联并连接储能电感l1的第二端和主隔离二极管d1之间的节点vbus，从而达到各路输出分时共用一个储能电感l1的目的。假设主放电回路120及支放电回路130的负载电流分别为io1，io2，io3，......，ion，主放电回路120及支放电回路130的输出电压分别为vo1，vo2，vo3，......，von，则从本实施例中的开关电源100可以得出：
38.储能单元的平均负载电流il为主放电回路120以及支放电回路130的负载电流相加的和，即：
39.il＝i1 i2
…
in
40.主放电回路120或支放电回路130占用储能单元的负载电流有效占空比dk为，主放电回路120或支放电回路130的负载电流与储能单元的平均负载电流il相除的商，即：
[0041][0042]
开关电源100的输出总功率po为主放电回路120和支放电回路130的输出功率相加的和，其中，主放电回路120或支放电回路130的输出功率等于该主放电回路120或该支放电回路130的输出电压和负载电流相乘的积，即：
[0043]
po＝vo1
·
io1 vo2
·
io2
…
von
·
ion
[0044]
开关电源100的等效输出电压veq为开关电源100的输出总功率po和储能单元的平均负载电流il相除的商，即：
[0045][0046]
主开关ic1的占空比为，开关电源100的等效输出电压veq与电源电压vin1相除的商，即：
[0047][0048]
举个例子，若vin1＝100vdc，开关电源输出三路，其中vol＝18vdc，vo2＝12vdc，vo3＝5vdc；要求负载电流分别为io 1＝0.2a，io2＝0.3a，io3＝0.5a；则本实施例中储能电感的平均电流将为il＝1.0a；vo1、vo2、vo3分时占用储能电感的电流有效占空比分别为20％、30％、50％；多路输出的总功率po＝9.7w；等效输出电压veq＝9.7v；主路调节的开关管占空比为d＝9.7％。
[0049]
可见，在本实施例中，开关电源的各路输出根据电流占比来分时复用了储能电感，从而节省了每个支放电回路中的储能电感，以达到节省成本的目的。另外各支放电回路的次开关切换时，没有与续流二极管的电流切换，所以大大减小了支放电回路的辐射干扰。
[0050]
请参阅图2，图2是本技术开关电源另一实施例的电路结构示意图。在本实施例中，开关电源100可以包括充电回路110、主放电回路120和至少一个支放电回路130。
[0051]
充电回路110可以包括输入电容cin、主开关ic1和储能单元。在本实施例中，储能单元为储能电感l1。主放电回路120可以包括续流二极管d1a、主隔离二极管d1和主输出电容c1。支放电回路130可以包括次隔离二极管d2、次开关ic2和支输出电容c2。
[0052]
次隔离二极管d2的输入端可以作为支放电回路130的输入端，次隔离二极管d2的
输出端可以通过次开关ic2连接到支输出电容c2的第一端，支输出电容c2的第二端可以接地，支放电回路130的负载可以连接到支输出电容c2的两端。
[0053]
在其他的实施例中，次隔离二极管d2和次开关ic2可以调换，即次开关ic2的第一端可以作为支放电回路130的输入端，次开关ic2的第二端可以连接次隔离二极管d2的输入端，次隔离二极管d2的输出端可以连接到支输出电容c2的第一端。
[0054]
输入电容cin的第一端可以连接主开关ic1的第一端，续流二极管d1a的输入端可以连接主开关ic1的第二端，续流二极管d1a的输出端可以连接主隔离二极管d1的输入端。至少一个支放电回路130可以并联并连接续流二极管d1a的输出端与主隔离二极管d1的输入端之间的节点vbus。
[0055]
储能电感l1的第一端可以连接在主开关ic1和续流二极管d1a的输入端之间，储能电感l1的第二端、输入电容cin的第二端、主输出电容c1的第二端可以连接并接地。
[0056]
请参阅图3，图3是本技术开关电源又一实施例的电路结构示意图。在本实施例中，开关电源100可以包括充电回路110、主放电回路120和至少一个支放电回路130。
[0057]
充电回路110可以包括输入电容cin、主开关ic1和储能单元。在本实施例中，储能单元为储能变压器t1。主放电回路120可以包括续流二极管d1a、主隔离二极管d1和主输出电容c1。支放电回路130可以包括次隔离二极管d2、次开关ic2和支输出电容c2。
[0058]
次隔离二极管d2的输入端可以作为支放电回路130的输入端，次隔离二极管d2的输出端可以通过次开关ic2连接到支输出电容c2的第一端，支输出电容c2的第二端可以接地，支放电回路130的负载可以连接到支输出电容c2的两端。
[0059]
在其他的实施例中，次隔离二极管d2和次开关ic2可以调换，即次开关ic2的第一端可以作为支放电回路130的输入端，次开关ic2的第二端可以连接次隔离二极管d2的输入端，次隔离二极管d2的输出端可以连接到支输出电容c2的第一端。
[0060]
储能变压器t1可以包括第一线圈l2和第二线圈l3。第一线圈l2的第一端可以连接输入电容cin的第一端，第一线圈l2的第二端可以通过主开关ic1连接输入电容cin的第二端。
[0061]
第二线圈l3的第二端可以与主输出电容c1的第二端连接并接地，续流二极管d1a的输入端可以连接第二线圈l3的第一端，续流二极管d1a的输出端可以连接主隔离二极管d1的输入端。
[0062]
其中，第一线圈l2的第二端和第二线圈l3的第一端为同名端，第一线圈l2的第一端和第二线圈l3的第二端为同名端。至少一个支放电回路130并联并连接续流二极管d1a的输出端与主隔离二极管d1的输入端之间的节点vbus。
[0063]
请参阅图4，图4是本技术家用电器一实施例的结构示意图。家用电器200可以包括上述实施例中的开关电源100。在本实施例中，家用电器200可以为小型家用电器例如电磁炉、豆浆机、饮水机、微波炉等。
[0064]
可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0065]
本技术中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺
序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0066]
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0067]
以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。