本發明屬于開關電源技術領域，具體涉及一種具有結構簡單、低成本、高可靠性的低成本高可靠性彝藥生產隔離型開關電源。

背景技術：

隨著電子技術的高速發展，電子系統的應用領域越來越廣泛，電子設備的種類也越來越多，電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切?，F代電子設備中的電路使用了大量的半導體器件，這些半導體需要幾伏到幾十伏的直流供電，以便得到正常工作所必需的能源。這些直流電源有的屬于化學電源，如采用干電池和蓄電池，但這些不能持久性的供電。大多數電子設備的直流供電方法都是將交流電源經過變壓、整流、濾波、穩壓等變換為所需的直流電壓，完成這種變換任務的電源成為直流穩壓電源。任何電子設備都離不開可靠的電源，隨著技術的發展，它們對電源的要求也越來越高。傳統的線性穩壓電源具有穩定性能好、輸出電壓紋波小、使用可靠等優點，但其通常都需要體積大且笨重的工頻變壓器與體積和重量都很大的濾波器。另外，傳統電路中的調整管工作在線性放大狀態，為了保證輸出電壓穩定，其集電極與發射極之間必須承受較大的電壓差，導致調整管的功耗較大，電源效率很低，一般只有45%左右。另外，由于調整管上消耗較大的功率，所以需要采用大功率調整管并裝有體積很大的散熱器，很難滿足現代電子設備發展的需要。

開關電源是一種采用開關方式控制的直流穩壓電源，通過控制開關的占空比來調整輸出電壓。它以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備等幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源形式?，F代電子設備中使用的直流穩壓電源有兩大類：線性穩壓電源和開關性穩壓電源。所謂線性穩壓電源就是其調整管工作在線性放大區，這種穩壓電源的最主要的缺點是變換效率低，一般只有35~60%左右。開關穩壓電源的開關管工作在開關狀態，其主要的優越性就是變換效率高，可高達70~95%。

現代彝藥由于一般屬于小眾產品，品種多、規格少，生產設備一般都采用中、小功率的設備。在現有技術中，開關性穩壓電源多使用運放電路來作為開關穩壓單元的核心，即前級電路進行輸入信號檢測，后級運放將輸入檢測到的信號與預設的基準進行比較，從而達到控制關閉電源輸出的目的；也有使用幾個三極管控制電路，即前級進行輸入信號檢測，后級用三極管將輸入檢測到的信號進行簡單放大，達到控制關閉電源輸出的目的。但研究發現，采用運放電路作為隔離型開關電源成本較高，在彝藥生產的中、小型功率電源中不適用；而采用傳統三極管控制電路作為信號放大雖然成本較低，但由于缺少必要的保護和控制機制，也難以滿足現代彝藥生產設備的開關電源控制精度的要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種結構簡單、低成本、高可靠性的低成本高可靠性彝藥生產隔離型開關電源。

本發明的目的是這樣實現的：包括整流濾波電路、控制電路、遙控開關電路，所述整流濾波電路輸入端與電源u1端耦合且輸出端與控制電路的輸入端耦合，所述遙控開關電路的輸出端與控制電路耦合以控制控制電路的關閉或開通；所述控制電路包括啟動單元、自激震蕩正反饋單元、脈寬調制單元、保護單元、穩壓單元，所述啟動單元包括第一初級線圈l1、第一次級線圈l3的變壓器ta2，所述第一初級線圈l1與串聯的電容c4、電阻r3并聯后兩端分別與整流濾波電路的輸出端和三極管t4的集電極耦合，所述三極管t4的基極通過串聯電阻r2、電阻r4與整流濾波電路的輸出端耦合，所述三極管t4的發射極接地，所述第一次級線圈l3與電源輸出端u0連接；所述自激震蕩正反饋單元與啟動單元耦合并通過變壓器ta2及附屬電路增大三極管t4的基極電流以增大第一初級線圈l1的儲能來提高電源輸出端u0的輸出功率，所述脈寬調制單元通過三極管t2、三極管t3、光電三極管oc及附屬電路與啟動單元耦合以調整三極管t4的占空比來實現電源輸出端u0的穩壓，所述保護單元通過電容、電阻及二極管與啟動單元、自激震蕩正反饋單元和脈寬調制單元耦合對其中的三極管形成保護，所述穩壓單元通過三極管t5及附屬電路對電源輸出端u0進行穩壓。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：

1、本發明與運放電路和傳統三極管控制相比，通過采用簡單、可靠和低成本的三極管、變壓器、光電三極管及電容、電阻、二極管等電氣元件的合理優化組合，以低成本實現開關電源具有輸出穩定性能好、輸出電壓紋波小、使用可靠、保護措施全齊和結構緊湊的優勢；

2、本發明通過控制電路中啟動單元、自激震蕩正反饋單元、脈寬調制單元、保護單元和穩壓單元各電氣元件的共用，進一步簡化了整體結構和降低了成本，而且也提高了開關電源的變換效率和可靠性，從而使本發明能夠很好的滿足諸如現代彝藥生產等中、小功率設備對開關電源的要求。

因此，本發明具有結構簡單、低成本、高可靠性的特點。

附圖說明

圖1為本發明電氣連接示意圖；

圖2為圖1之啟動單元電氣連接示意圖；

圖3為圖1之自激震蕩正反饋單元電氣連接示意圖；

圖4為圖1之脈寬調制單元電氣連接示意圖；

圖5為圖1之保護單元電氣連接示意圖；

圖6為圖1之穩壓單元電氣連接示意圖；

圖7為圖1之遙控開關電路電氣連接示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但不以任何方式對本發明加以限制，基于本發明教導所作的任何變更或改進，均屬于本發明的保護范圍。

如圖1至7所示，本發明包括整流濾波電路、控制電路、遙控開關電路，所述整流濾波電路輸入端與電源u1端耦合且輸出端與控制電路的輸入端耦合，所述遙控開關電路的輸出端與控制電路耦合以控制控制電路的關閉或開通；所述控制電路包括啟動單元、自激震蕩正反饋單元、脈寬調制單元、保護單元、穩壓單元，所述啟動單元包括第一初級線圈l1、第一次級線圈l3的變壓器ta2，所述第一初級線圈l1與串聯的電容c4、電阻r3并聯后兩端分別與整流濾波電路的輸出端和三極管t4的集電極耦合，所述三極管t4的基極通過串聯電阻r2、電阻r4與整流濾波電路的輸出端耦合，所述三極管t4的發射極接地，所述第一次級線圈l3與電源輸出端u0連接；所述自激震蕩正反饋單元與啟動單元耦合并通過變壓器ta2及附屬電路增大三極管t4的基極電流以增大第一初級線圈l1的儲能來提高電源輸出端u0的輸出功率，所述脈寬調制單元通過三極管t2、三極管t3、光電三極管oc及附屬電路與啟動單元耦合以調整三極管t4的占空比來實現電源輸出端u0的穩壓，所述保護單元通過電容、電阻及二極管與啟動單元、自激震蕩正反饋單元和脈寬調制單元耦合對其中的三極管形成保護，所述穩壓單元通過三極管t5及附屬電路對電源輸出端u0進行穩壓。

本發明還包括扼磁濾波電路，所述扼磁濾波電路的輸入端與電源u1耦合且輸出端與整流濾波電路的輸入端耦合，所述扼磁濾波電路包括與電源u1耦合的共模電感ta1、與模電感ta1輸出端耦合的電容c1。

所述整流濾波電路包括整流橋堆ur、電容c2、電容c3，所述整流橋堆ur的輸入端與共模電感ta1的輸出端耦合，所述電容c2和電容c3并聯后與整流橋堆ur的輸出端耦合，所述電容c2容量遠小于電容c3。

如圖3所示，所述自激震蕩正反饋單元包括啟動單元的電路、含第二初級線圈l2的變壓器ta2，所述電阻r2的輸出端依次串聯電容c5、電阻r5并與第二初級線圈l2的輸入端耦合，所述第二初級線圈l2的輸出端與三極管t4的發射極連接，所述串聯的電容c5和電阻r5還并聯有反向的二極管d2。

如圖4所示，所述脈寬調制單元包括自激震蕩正反饋單元的電路、含第二次級線圈l4的變壓器ta2、三極管t2、三極管t3、三極管t5、光電三極管oc，所述三極管t2的集電極與電阻r2的輸出端耦合且發射極與三極管t3的基極耦合，所述三極管t2的基極與光電三極管oc中三極管集電極耦合，所述三極管t3的集電極與三極管t4的基極耦合且發射極接地，所述第二次初級線圈l2的輸入端通過串聯的電阻r8、二極管d4與三極管t3的基極耦合且輸出端接地，所述第一次級線圈l3的輸出端依次通過串聯的二極管d6、電阻r12、可變電阻d8與三極管t5的基極耦合，所述三極管t5的發射極通過反向的穩壓二極管d7接地且集電極與光電三極管oc中發光二極管的正極耦合，所述光電三極管oc中發光二極管的負極串聯二極管r16接地且其中的三極管發射極接地。

所述第二次初級線圈l2的輸入端通過并聯的電阻r11、電容c9與輸出端連接后接地，所述二極管r16的輸入端通過電阻r15與第一次級線圈l3的輸出端耦合，所述三極管t2的基極串聯電阻r1與集電極耦合且發射極通過電阻r9接地。

如圖5所示，所述保護單元包括電容c6、電容c7，所述電容c6的兩端分別與三極管t3的集電極和發射極耦合，所述第二次初級線圈l2的輸入端通過串聯的電阻r6、反向的穩壓二極管d3與三極管t3的基極耦合，所述電容c7的一端與穩壓二極管d3的輸入端耦合且另一端與三極管t3發射極耦合。

如圖6所示，所述穩壓單元通過脈寬調制單元中的三極管t2、三極管t3、三極管t4、三極管t5、光電三極管oc、穩壓二極管d3、穩壓二極管d7及附屬電路對電源輸出端u0進行穩壓輸出。

如圖7所示，所述遙控開關電路包括三極管t6，所述三極管t6的基極與開關控制信號耦合且發射極接地、集電極與三極管t5的集電極耦合和通過電阻r17與供電電壓耦合。

所述變壓器ta2的第一初級線圈l1和第二初級線圈l2的電壓比為1：3，所述第一初級線圈l1和第一次級線圈l3的電壓比為1：2，所述第一初級線圈l1和第二次級線圈l4的的電壓比為1：2。

本發明工作原理和工作過程：

本發明通過采用簡單、可靠和低成本的三極管、變壓器、光電三極管及電容、電阻、二極管等電氣元件分別構成整流濾波電路、控制電路、遙控開關電路以及控制電路中的啟動單元、自激震蕩正反饋單元、脈寬調制單元、保護單元和穩壓單元，以低成本實現輸出穩定性能好、輸出電壓紋波小、使用可靠、保護措施全齊和結構緊湊；另外，通過控制電路中啟動單元、自激震蕩正反饋單元、脈寬調制單元、保護單元和穩壓單元各電氣元件的共用，進一步簡化了整體結構和降低了成本，也提高了開關電源的變換效率和可靠性，從而能夠很好的滿足諸如現代彝藥生產等中、小功率設備對開關電源的要求。進一步的，整流濾波電路前置扼磁濾波電路，能有效抑制電網噪聲，提高開關電源的抗干擾能力及可靠性。進一步的，整流濾波電路包括整流橋堆ur以及后置并聯的小電容c2和大電容c3，既能夠有效濾除低頻和高頻雜波，而且還能減小電容的體積以提高整體結構的緊湊性。進一步的，自激震蕩正反饋單元包括啟動單元的電路及附屬電路，脈寬調制單元包括自激震蕩正反饋單元的電路及附屬電路，保護單元在脈寬調制單元的三極管t3的集電極和發射極間并聯電容c6以及在三極管t3集電極與接地間和三極管t2發射極和接地間串聯電容c7，遙控開關電路通過三極管t6與脈寬調制單元的三極管t5的發射極連接；從而通過以上各單元中相同功能電氣元件的共用，進一步簡化了整體結構和降低了成本，也提高了開關電源的變換效率和可靠性。綜上所述，本發明具有結構簡單、低成本、高可靠性的特點。

如圖1至7所示，輸入220v/50hz市電，由于電網負載會出現較大的增加或減少而導致電壓波動，頻率也有很多頻率波，所以通過在整流濾波電路前置扼磁濾波電路對其進行濾波。利用二極管的電流導向作用，整流濾波電路的整流橋堆中采用四個二極管構成橋式整流結構，使得在交流電源的正、負半周內，整流電路的負載上都有方向不變的脈動直流電壓和電流。整流后的電壓可以計算出來：u1=0.9*ui*cosα≈300v。選耐壓為300v的二極管就能滿足整流的要求。通過整流后，產生的是一個脈動直流電壓，但開關電源需要的是比較穩定的直流電壓，所以一般利用50μf的小電容c2和100μf以上的大電容c3對整流后的電流分別承擔低頻濾波、高頻濾波，使輸出電壓是一個波動比較小，基本上是一個比較平緩的直流電壓。

啟動單元為整個開關電源的啟動提供條件。采用兩個大電阻r2和r4，三極管t4要導通，必須給它提供一個基極電流，而這個支路就是300v電壓加在r2、r4上，給三極管t4基極提供一個電流，經過t4的be發射結形成電流，使開關管t4打開。至于t4基極電流的大小，這是可以計算的：一般取電阻r2為199kω，r4為100kω，r2、r4串聯，因為be節上的降壓很小，所以可以看做的其上直接加300v電壓，根據歐姆定律：i=u/r得到i=1.5ma。很多時候，為了其他電路提供不同電壓或者給保護電路提供電壓，都是將r2由幾個小電阻串聯而成。

上面所求的t4基極電流為1.5ma，三極管的放大倍數一般都是幾十倍，所以三極管的集電極電流也就只有幾十個毫安，這個電流遠遠無法滿足我們正常工作需要，為了增大開關電源的輸出功率，必須提高流過電感線圈當中的電流，也就是說使電感線圈中多儲存磁場能。由于集電極的電流與其基極電流是相互關聯的，要提高集電極的電流，就必須提高三極管的基極電流，如果基極電流沒有增加，三極管的集電極電流也就沒有可能會增加。為了提高三極管t4的基極電流，在這里增加自激震蕩正反饋單元。在啟動單元為三極管t4的基極提供了一定的電流后，在三極管t4的集電極有一定電流通過的條件下，在第一初級線圈l1上儲存能量，產生一個質感電動勢，并耦合到第二初級線圈l2上，l2上的質感電動勢給電容c5充電形成電流，當充電完成后，電流可通過二極管d2加到三極管t4的be節上，這樣，就增大了三極管的基極電流，集電極的電流在一定情況下也會隨著增大，也就能增大l1上的儲能，進而滿足開關電源輸出端連接設備的正常工作需要。

要得到穩定的直流電壓，也就是在輸入電壓變化的時候，輸出電壓穩定不變。對于三極管，可以改變占空比，也就是開關導通和關閉的時間比值，就可以改變輸出電壓的大小，另外，改變開關管的占空比，也能實現穩壓。采用脈寬調制單元通過分流調整管t3及電路以改變三極管t4的占空比。輸出電壓升高的時候，光電耦合器oc中的發光二極管就會發光，同時其中的三極管也就會導通，就會給三極管t2的基極提供一個電流使之導通，三極管t2的導通會給三極管t3提供一個基極電流，t3隨之導通并對t4基極電流進行分流，進而減小開關管t4的集電極的電流，也就能減小第一初級線圈l1上的儲能，使輸出電壓降低，實現穩壓作用。其中，二級管r7和r9是分流調整管t3正常工作時的限值電阻。而輸出電壓降低時，光電耦合器oc中的發光二極管不發光，其中的三極管也就不會導通，那么分流調整管t3也就不會導通。

由于三極管在時間電路中很容易損壞，給電路中的三極管設置保護單元。當開關三極管t4截止的時候，第一初級線圈l1就會感應出一個下正上負的一個電動勢，而第二初級線圈l2也會感應出一個下正上負的電動勢，由于感應的電動勢很大，所以會對三極管的be節造成很大的威脅。因此，在三極管t3的be兩端并聯了一個大電容c6，當l2感應出一個下正上負的電動勢的時候，就會和之前開關三極管導通時候給大電容c6充的上正下負的電容中和，由于電容電壓是不能突變的，l2感應出的電動勢不能使電容電壓不能瞬間升高，t3的be間的電壓也不能瞬間升高，c6電容就能對開關管t3進行保護。同理，電容c7也能對t3的be節進行保護。二極管d4和電阻r8的作用是對l2形成放電回路，以避免l2中產生的質感電壓不能釋放，對電路造成破壞。另外，電容c4和電阻r3也是保護電路，當三極管t4截止的時候，其集電極上的電流瞬間消失，但l1的電流不會瞬間消失，通過c4和r3形成放電回路以分流其瞬間產生的很大電壓，從而保護三極管t4。

當輸入的電網電壓升高時，為了保護開關電源的輸出負載或者開關電源電路，也就是使輸出電壓不受輸入電壓波動的影響，增加穩壓二極管d3和電阻r6構成的過電壓保護單元，當輸入電壓穩定時，這個單元不工作，只有當輸入電壓升高時，單元才會起作用。其中l1上的電壓和輸入電壓幾乎的成正比的，而l2上的質感電壓是和l1上的質感電壓變比為3：1，也即在正常情況下，l2上是100v，這個時候穩壓二極管剛好不會擊穿。當輸入電壓升高的時候，l2上的質感電壓也會升高，超過100v，如果沒有這個保護單元，在l2上電壓增大，就會增大t13上的基極電壓，t13上的基極電流增大，其集電極上的電壓也會隨著增大，那么電感線圈上的電流也增大，儲存的能量也會增大，使l2上的質感電動勢也會增大，反過來又增大l1上的電流，這樣很可能會使電路元件燒壞，所以必須增加一個過電壓保護單元。在有過電壓保護單元的情況下，當輸入電壓升高，l2上的質感電壓也會升高，但因為d3是一個穩壓二極管，當電壓超過它的耐壓值的時候，穩壓二極管就會被擊穿而導通，這樣電流就經過電阻r6和穩壓二極管d3，流經t3的基極和發射極，t3一導通，其集電極也就會有電流，也就分去了三極管t4的一部分基極電流，t4的基極電流減小，就會導致它的集電極的電流減小，這樣l1上的儲能也會減小，使得電壓減小，這個自動過程就實現了對輸入電壓的過電壓保護。

穩壓單元，就是在輸入電壓發生變化時，電路自動使輸出電壓穩定不變。假設輸入電壓升高，輸出電壓也就隨著升高，r15、r16之間的電壓也會升高，由于穩壓二極管d7的電壓是不能突變的，所以三極管t5的be節間的電壓也會升高，t5的導通程度就會增大，光電三極管oc也就導通，發光二極管發光，激發oc中的三極管導通，t2也就導通并給t3提供基極電流，t3導通后，其集電極就會有電流，也會對t4的基極電流進行分流，t4的基極電流隨之減小，其集電極電流也會減小，l1中儲存的能量也會相應減小，輸出電壓也就會減小，實現對輸出電壓的自動穩壓作用。

遙控開關電路中cpu輸出一個高電平給三極管t6的基極，則其集電極就為低電平，會導致oc中的發光二極管導通發光，發光二級管的發光使其中的三極管飽和導通，就會給t2提供一個很大的基極電流，t2也飽和導通，跟著t3也就會飽和導通，t3飽和導通時，其集電極和發射極之間的電壓只有0.3v左右，這個電壓不足以使得t4導通，l1也就不會儲存能量，那么也就沒有輸出電壓，開關電源也就不會工作，因此，當cpu輸出高電平的時候，開關電源是出于關機狀態。當cpu的輸出電平是低電平的時候，t6截止，遙控開關電路就對整個開關電源沒有影響，那么這個電源就會正常工作，輸出端就會有輸出電壓。