[实用新型]开关电源隔离电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，更具体地涉及一种开关电源隔离电路。

背景技术

现有开关电源的拓扑架构分为三大类：1、buck架构；2、boost架构；以及3、buck-boost架构。它们分别对应图1a、图1b及图1c所示三种电路形式。其中，图1a所示为降压型电路，在该电路中，Vo＝Vin×D，Vo＜Vin；图1b所示为升压型电路，在该电路中，Vo＝Vin/(1-D)，Vo＞Vin；图1c所示为升降压型电路，在该电路中，Vo＝Vin×D/(1-D)，当D＜0.5时Vo＜Vin，当D＞0.5时Vo＞Vin，上述三种电路中，Vin为输入电压，Vo为输出电压，D为占空比。从线路形式上，上述三种电路有个共同之处就是，负载总是与市电(电源)电气连通，通常，这种负载与电源电气连通的情形被认为是一种非隔离状态，这种情况，往往存在较为严重的安全隐患。

基于安全等因素考虑，现有某些开关电源电路会设计为具有隔离功能。其通常采用反激型变压器、正激型变压器以及桥式变压器三种类型，分别如图2a、图2b及图2c所示。上述三种电路的均是通过变压器的方式来实现电气隔离，其工作原理如下：将开关管与变压器的一侧电感作电气串联连接；将变压器的另一侧电感与负载作电气串联连接；变压器这两侧的电感(初级电感和次级电感)并无电气连接，它们通过磁场发生能量关联；根据电磁感应原理，在开关管的控制端施加一定频率的脉冲驱使变压器对负载输出合适的能量。可见，采用变压器的电源电路可达到隔离目的，但却存在以下缺陷：变压器的制作，它需要在磁芯上绕制两个或以上的电感，其带来的是成本高的缺点；变压器两侧电感(初级电感和次级电感)的能量关联是通过磁场发生的，那么，根据电磁感应原理，能量在两侧电感(初级电感和次级电感)之间发生关联时存在能量损耗，其带来的是效率低的问题。

因此，采用变压器的电源电路虽然可实现隔离效果，但变压器的大体积和高成本为照明行业所顾忌，而且隔离电路的效率成为节约能源要突破的一个技术节点。

鉴于此，有必要提供一种具有小体积、高效率且低成本的开关电源隔离电路。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有小体积、高效率且低成本的开关电源隔离电路。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种开关电源隔离电路，其特征在于，包括开关器件、信号单向传输器件、单向导通器件、电感及控制模块，其中，开关器件和电感与电压源依次串联形成供电回路，单向导通器件、电感及信号单向传输器件与负载依次串联形成负载回路，所述开关器件和信号单向传输器件与控制模块相连而受控于该控制模块；在所述控制模块的控制下，当开关器件导通时信号单向传输器件截止，供电回路工作，电感蓄积能量，当开关器件截止时信号单向传输器件导通，负载回路工作，电感释放能量而为负载供电。

优选地，所述开关器件选用MOS管来实现，该MOS管的漏极与电压源的正极相连，其源极与电感相连，其栅极与控制模块的第一控制端相连，所述控制模块向MOS管输出脉冲以控制MOS管的通断。

优选地，所述信号单向传输器件选用光电耦合器来实现，该光电耦合器的两输入端分别与控制模块的第二控制端和第三控制端相连，该光电耦合器的两输出端连接在电感和负载之间，所述控制模块向光电耦合器输出脉冲以控制光电耦合器的通断。

优选地，所述单向导通器件选用二极管来实现，所述二极管的正极与负载相连，其负极与电感相连。

优选地，所述控制模块选用单片机来实现，所述单片机的其中三个I/O引脚分别作为所述第一控制端、第二控制端和第三控制端。

优选地，所述负载的两端还并联有滤波电容。

优选地，所述电压源是采用整流桥对市电进行整流所形成的DC电压源。

与现有技术相比，本实用新型所提供的开关电源隔离电路主要由供电回路和负载回路构成，实现了一种buck-insulation架构。从线路的供电模式看，现有技术中利用变压器的互感现象对次级负载进行供电的方式会存在耦合磁通的损失，从而导致效率低下，因此，本实用新型开关电源隔离电路利用电感自身的感应电动势进行供电，其相比传统方式效率更高；在体积方面，由于制作变压器至少需要两组线圈，而电感只需要一组线圈，所以，在同等条件下，变压器的体积会比电感大，因此，本实用新型开关电源隔离电路相比现有技术可实现较小体积；在成本方面，在同等条件下(相同的输入输出条件和环境因素)，研制变压器的工艺较为复杂，所需时间较长，成本较高，因此，本实用新型采用电感来供电可大大降低成本。