交流输入型开关电源制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种交流输入型开关电源，包括：交流输入模块、整流模块、开关模块、储能模块，所述开关电源还包括检测控制模块，所述检测控制模块的输入端连接于所述交流输入模块与整流模块之间，输出端连接所述开关模块，所述交流输入模块用于连接外部交流电，所述整流模块用于将交流电转换为直流电，所述开关模块用于实现所述开关电源的开关供电，所述储能模块用于存储稳定的直流电并输出给外部用电电路使用，所述检测控制模块用于检测交流电的零点，并控制所述开关模块进行开关切换。在实用新型专利技术开关电源当过零检测电路检测到交流电处于正向半周时，将会对下一个周期的过零点准确捕获并驱动高速电子开关管闭合，最小化浪涌电流。

【技术实现步骤摘要】
交流输入型开关电源
本技术涉及电源
，尤其是交流输入型开关电源的电压过零检测及浪涌抑制技术。
技术介绍
当今社会大多数的用电设备都使用开关电源供电，而开关电源在输入交流整流以后一般都需要一个大容量的电容平滑滤波，产生一个相对稳定的直流电作为主功率变换回路的供电电源，由于此大电容的存在，根据电容两端加电以后产生的电流i=K*C*△U/△t/ESR（公式①）,其中K是常数，C是电容容量，△U是加在电容两端的电压变化量，△t为电容两端产生电压变化量△U所用的时间，ESR为回路中的等效电阻，可以看出电流i与电容容量C以及瞬间加到电容两端的电压△U成正比，与回路中的等效串联电阻ESR以及△t成反比，在交流电接通之前此大电容两端的电压为零，如果不采取限流措施在交流电接通的瞬间会产生非常大的冲击电流即浪涌电流,浪涌电流对电网和开关电源本身都有很大的危害，因此，开关电源都要对此浪涌电流进行限制。目前限制浪涌电流的方法主要有以下三种。第一种是应用最早最多的方法，就是在输入线路上串联一个负温度系数的热敏电阻R1，也就是加大公式①中的等效串联电阻ESR,交流电接通时R1起到限流作用，R1工作会消耗一定的电能发热，随着持续工作其温度逐渐升高而其自身的阻值则随之下降减少自身的电能消耗。此电路的主要问题有二，其一是选用阻值大的R1则浪涌抑制效果较好但其功耗大体积大且成本高，若选用阻值小的R1虽然降低了功耗、体积和成本，但是对浪涌电流的抑制效果不佳，其二是不适合频繁关机/开机的应用场合，由于负温度系数的热敏电阻R1的温度不能快速降下来因此其阻值也不能快速恢复到正常阻值，频繁关机开机时对浪涌电流的抑制有限。第二种是第一种的改进，此方法在电源正常工作以后使用一个继电器K1将限流电阻R1短路掉，这样就避免了工作过程中电流流经R1产生的能量损耗，但是此方法依然不理想，其选用电阻达到理想的浪涌抑制效果电阻体积较大，因此，第二种方法也不是一个完美的解决方法。第三种是使用单片机及相应软件的方法检测交流电的零点并在电压过零控制继电器吸合以减小浪涌电流，此方法的主要问题，其一是过零检测方法无法精确检测到交流电压的真正零点，由于其采用二极管检测零点，而二极管是无法做到直到零伏才导通或截止的，当电压低于一定的电压值时控制单元就认为已经达到了过零点，其实此时的交流电压值仍然有Vd+Vz+i*R,Vd为二极管D1D2的正向压降，Vz为稳压二极管D3D4的稳压电压，i为流经电阻R1/R2/D1/D2/D3/D4的电流，R为R1R2的阻值，根据常规稳压二极管的规格判断该电压有数伏到数十伏，显然和真正的电压零点相去甚远；其二是继电器的触点从开路到吸合的动作时间为毫秒级的，一般为2-20mS，且有很大的离散型，即同一厂家同一型号同一批的产品每一个继电器的动作时间都有差异，而一般的市电为50Hz/60Hz,其半个周期的时间为10mS/8.3mS，由此可以看出继电器的动作时间和市电的半个周期时间基本相当了，从检测到零点并下达吸合指令到继电器吸合时已经不是市电的零点了，甚至可能是市电的峰值，考虑到继电器动作时间的离散型想通过软件的方式控制每一个继电器都是在零点闭合也是不可能的；其三，此方法电路中的继电器K1也不能使用MOS管或者IGBT等高速器件替代，因为其体内在DS之间寄生一个二极管，这个二极管的存在导致MOS、IGBT等为单向截止器件，而交流电为双向的，这种器件无法做到双向截止，总有一个方向不受控制的导通；其四，由于其控制为按照之前周期检测计算出来的周期时间控制，当电网频率有跳变时，其控制继电器的指令仍然按照之前测算的执行，因此也不是跳变后的实时零点。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种交流输入型开关电源，其精度高，在电压变换的零点及时开关，而且速度快、功耗低。本技术的目的通过以下技术方案来实现：一种交流输入型开关电源，包括：依次相连的交流输入模块、整流模块、开关模块、储能模块，所述开关电源还包括检测控制模块，所述检测控制模块的输入端连接于所述交流输入模块与整流模块之间，输出端连接所述开关模块，所述交流输入模块用于连接外部交流电，所述整流模块用于将交流电转换为直流电，所述开关模块用于实现所述开关电源的开关供电，所述储能模块用于存储稳定的直流电并输出给外部用电电路使用，所述检测控制模块用于检测交流电的零点，并控制所述开关模块进行开关切换。进一步，所述交流输入模块为交流输入连接器J1，具有火线端L和零线端N。进一步，所述整流模块为桥式整流，为桥式整流电路（整流桥）BD1，具有两交流输入端和直流输出正端、直流输出负端，所述交流输入连接器J1的火线端L连接所述桥式整流电路BD1的一个交流输入端，所述交流输入连接器J1的零线端N连接所述桥式整流电路BD1的另外一个交流输入端，所述桥式整流电路BD1的直流输出正端连接所述储能模块，直流输出负端连接参考地GND网络。进一步，所述储能模块为电容C1，所述电容C1的正极连接所述桥式整流电路BD1的直流输出正端并作为所述开关电源的DC+网络，负极作为所述开关电源的DC-网络。进一步，所述检测控制模块包括过零检测电路和驱动控制电路；所述过零检测电路包括运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、比较器U2、第七电阻R7；其中，所述第一电阻R1一端连接所述交流输入连接器J1的零线端N，另外一端连接所述运算放大器U1的反向输入端；所述第二电阻R2一端连接所述运算放大器U1的反向输入端，另外一端连接所述运算放大器U1的输出端；所述第三电阻R3一端连接所述交流输入连接器J1的火线端L，另外一端连接所述运算放大器U1的正向输入端；所述第四电阻R4一端连接所述运算放大器U1的正向输入端，另外一端连接参考地GND网络；所述运算放大器U1的输出端连接所述比较器U2的正向输入端，所述比较器U2的反向输入端连接参考地GND网络；所述比较器U2的输出端连接所述驱动控制电路，所述第七电阻R7作为所述比较器U2的上拉电阻，其一端连接所述比较器U2的输出端，另外一端连接+VCC。进一步，所述驱动控制电路包括移位寄存器U3、第五电阻R5、第六电阻R6、驱动三极管T2；所述移位寄存器U3的输入端D连接+VCC，CLK端连接所述比较器U2的输出端，输出端Q1连接所述第五电阻R5的一端；所述第五电阻R5的另外一端连接所述驱动三极管T2的基极；所述驱动三极管T2的集电极连接+VCC；发射极连接所述第六电阻R6的一端，并输出控制信号CTL；所述第六电阻R6的另外一端连接参考地GND网络。进一步，所述开关模块包括开关管T1，所述开关管T1的漏极连接所述储能模块，源极连接参考地GND网络网络，栅极连接所述控制信号CTL。进一步，所述开关电源还包括保护模块，所述保护模块连接于所述交流输入模块与整流模块之间，用于对整个开关电源进行过流保护，所述保护模块为熔断器F1。本技术技术方案的优点主要体现在：1、纯硬件检测交流电频率，可以实时监测交流电频率变化，准确捕捉交流电压的每一次过零的每一个零点，精度极高；2、开关管安装在整流桥输出的直流侧，此时的交流电已经被整流桥整流为单向脉动的直流，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流输入型开关电源，其特征在于，包括：依次相连的交流输入模块、整流模块、开关模块、储能模块，所述开关电源还包括检测控制模块，所述检测控制模块的输入端连接于所述交流输入模块与整流模块之间，输出端连接所述开关模块，所述交流输入模块用于连接外部交流电，所述整流模块用于将交流电转换为直流电，所述开关模块用于实现所述开关电源的开关供电，所述储能模块用于存储稳定的直流电并输出给外部用电电路使用，所述检测控制模块用于检测交流电的零点，并控制所述开关模块进行开关切换。

【技术特征摘要】
1.一种交流输入型开关电源，其特征在于，包括：依次相连的交流输入模块、整流模块、开关模块、储能模块，所述开关电源还包括检测控制模块，所述检测控制模块的输入端连接于所述交流输入模块与整流模块之间，输出端连接所述开关模块，所述交流输入模块用于连接外部交流电，所述整流模块用于将交流电转换为直流电，所述开关模块用于实现所述开关电源的开关供电，所述储能模块用于存储稳定的直流电并输出给外部用电电路使用，所述检测控制模块用于检测交流电的零点，并控制所述开关模块进行开关切换。2.根据权利要求1所述的交流输入型开关电源，其特征在于：所述交流输入模块为交流输入连接器（J1），具有火线端（L）和零线端（N）。3.根据权利要求2所述的交流输入型开关电源，其特征在于：所述整流模块为桥式整流电路（BD1），具有两交流输入端和一直流输出正端、一直流输出负端，所述交流输入连接器（J1）的火线端（L）连接所述桥式整流电路（BD1）的一个交流输入端，所述交流输入连接器（J1）的零线端（N）连接所述桥式整流电路（BD1）的另外一个交流输入端，所述桥式整流电路（BD1）的直流输出正端连接所述储能模块，直流输出负端连接参考地GND网络。4.根据权利要求3所述的交流输入型开关电源，其特征在于：所述储能模块为电容（C1），所述电容（C1）的正极连接所述桥式整流电路（BD1）的直流输出正端并作为所述开关电源的DC+网络，负极作为所述开关电源的DC-网络。5.根据权利要求2-4任一所述的交流输入型开关电源，其特征在于：所述检测控制模块包括过零检测电路和驱动控制电路。6.根据权利要求5所述的交流输入型开关电源，其特征在于：所述过零检测电路包括运算放大器（U1）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、比较器（U2）、第七电阻（R7）；其中，所述第一电阻（R1）的一端连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志领，肖庆恩，陆卫丽，
申请(专利权)人：苏州格远电气有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32