專利名稱：采用平面變壓器的開關電源的制作方法
技術領域：
本實用新型主要涉及到開關電源領域，特指一種采用平面變壓器的開關電源。
背景技術：
在現代社會，人們越來越多的在工作，生活等各領域使用電器設備，而各種電器設備中最重要的的部件是變換器(通俗稱為電源)，它將外部的功率提供給電器設備，并將外部的電壓變換成各種不同需要的電壓，提供給內部各部件使之能正常工作，它的重要意義好比人的心臟，一旦電器設備的變換器出問題，則整臺設備不能運行。因此長期以來人們就不斷追求高可靠性，體積小，變換效率高的變換器。在電器設備中使用最早的是線性變換器，它采用的是又大又笨的工頻變壓器，是用漆包線繞制在膠木骨架上，骨架中插入涂有絕緣漆的矽鋼片，它工作在頻率為50HZ的電路里，初級圈數為幾百圈，由于有很大的銅損和鐵損，工作時發(fā)熱嚴重，工作效率很低，而它的重量是電器設備中最重的。隨著技術的進步。開關電源取代了線性電源，在開關電源中，開關頻率一般為70-80KHZ，比線性電源高的多，傳統的工頻變壓器被體積小的電子變壓器取代，這種開關電源無論在體積，重量，可靠性，轉換效率上都比線性電源要優(yōu)越得多，并且可以做成模塊化。然而，開關電源中變壓器仍然沒有脫離傳統變壓器的結構，雖然體積有所減小，但仍然是骨架鐵心線繞式結構。近年來，隨著開關電源的普及應用，廣大用戶對電源提出了更高的要求，如高可靠，體積小，效率高，而且對模塊的整體高度往往也有限制，因而高頻低造型磁性元件的研究日益受到重視，如平面變壓器。平面變壓器的繞組采用印制電路板來制造，繞組也不再采用傳統的實心圓導線或絞合線來繞制，而是用柔性合鋼性印制電路板，導體呈平板狀，這種獨特的結構不但可以省去線圈骨架，而且有利于散熱和減小漏感。另外因為電流沿導體的寬度分布，從而可以減小集膚效應所引起的損耗。由于這種變壓器的結構使它徹底改變了傳統變壓器的制造工藝，并具有明顯的優(yōu)點，因此越來越得到人們的重視，隨著多層印制板和厚銅技術的發(fā)展，解決了再制造中存在的技術問題，它開始取得廣泛的應用。由于它的繞組呈平板狀，因此被人們稱為平面變壓器(Planar Transformer)。隨著平面變壓器制造的工業(yè)化進程，它已經是近幾年面世的一種全新產品，成為國際上近幾年發(fā)展的一項新技術，由于它沒有圓導線，應用多層PCB技術，用PCB板取代目前普遍采用的絕緣銅導線繞制的鐵心骨架的傳統變壓器，它不需要繞制，完全代之以多層印制電路板，因而其厚度遠低于常規(guī)變壓器，其體積只有傳統變壓器的五分之一左右，它甚至可以與開關電源模塊中的導線一樣直接制作在印刷電路板上。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題就在于針對現有技術存在的技術問題，本實用新型提供一種具有結構簡單、體積小、可靠性高、效率高、能量密度高等優(yōu)點的采用平面變壓器的開關電源。
為了解決上述技術問題，本實用新型提出的解決方案為一種采用平面變壓器的開關電源，它主要包括整流電路、IC集成控制電路、變壓器、整流濾波電路，其特征在于所述平壓器為平面變壓器，該整流電路和整流濾波電路分別連接于平面變壓器的兩端，平面變壓器通過一同步延時電路與IC集成控制電路相連，該IC集成控制電路連接有電壓反饋電路和電流檢測電路，且該IC集成控制電路采用IRIS40XX集成芯片。
與現有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于1、本實用新型的開關電源采用平面變壓器以替代現有技術中的普通變壓器，而平面變壓器具有結構簡單，可靠性高，體積小，重量輕的特點。平面變壓器不需要用銅線繞制，采用厚銅PCB板制作，用多層板成為壓實的結構，因而它不會象傳統變壓器那樣受潮濕，霉變的影響，平面變壓器的體積只有傳統變壓器的1/5，重量只有40％，因此具有較高的能量密度是平面變壓器的一個突出的優(yōu)點。因此可知本實用新型采用平面變壓器做AC-DC變換器，其工作頻率高，使變壓器的體積可以大大的減小，同時其具有較高的可靠性；2、本實用新型的開關電源采用IRIS40XX控制IC，使其控制精度高，據測試其電壓穩(wěn)定度可達0.1％，負載穩(wěn)定度可達1％以下，大大好于國家標準對變換器的要求。變換器由于采用較先進的控制芯片，其控制IC電路與MOSFET集成在一個封裝內，因而其電路簡單。


圖1是本實用新型的結構框架示意圖；圖2是本實用新型具體實施例的電路原理示意圖；圖3是本實用新型中電壓反饋電路的示意圖；圖4是輸出電壓變化時對開通時間的影響示意圖。
圖例說明1、整流電路 2、平面變壓器3、整流濾波電路 4、IC集成控制電路5、同步延時電路 6、電壓反饋電路
7、電流檢測電路具體實施方式
以下將結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
如圖1所示，一種采用平面變壓器的開關電源，它主要包括整流電路1、IC集成控制電路4、變壓器、整流濾波電路3，其中平壓器采用平面變壓器2，該整流電路1和整流濾波3電路分別連接于平面變壓器2的兩端，平面變壓器2通過一同步延時電路5與IC集成控制電路4相連，該IC集成控制電路4連接有電壓反饋電路6和電流檢測電路7；且該IC集成控制電路4采用IRIS40XX集成芯片，該芯片具有以下特點1)采用高度集成化的功率IC，控制IC與MOSFET集成在同一封裝內；2)電路簡單，外圍器件少，引出腳僅5條腿；3)具有零電壓開關(ZVS)和脈沖比率控制(PRC)兩種工作模式，有較小的開關功率損耗；4)采用準諧振工作方式；5)具有完善的過流；過壓；過熱保護功能。而普通的PWM控制芯片則由于控制IC(PWM)與MOSFET不是在一個封裝內，因而變換器電路比較復雜，且引出腳有8條腿或16條腿，外圍電路復雜，器件多，從而導致調試比較困難。
使用本實用新型的開關電源時，輸入交流電經輸入整流電路1把交流電變?yōu)橹绷麟?，然后通過經IC集成控制電路4和平面變壓器2把電壓變?yōu)橛脩魧嶋H需要的電壓。最后整流濾波電路3將高頻變壓器次級方波電壓整流成單向脈沖直流，并將其平滑成設計要求的低紋波直流電壓輸出。如圖3和圖4所示，電壓反饋電路6由精密穩(wěn)壓管TL431和光耦以及R5、R2組成，它的功能是由于外部原因當輸出電壓變化時將此變化量通過TL431和光耦反饋至控制芯片的第五腳，從而改變MOSFET的開通時間，使輸出電壓朝相反的方向變化，這樣可克服外電路對輸出電壓的影響，以保持輸出電壓的穩(wěn)定，它與IRIS40XX內部電路配合.例如當外部電壓升高時，該電壓的變化通過R9、R10的分壓，與TL431的基準電壓比較引起流過光耦的LED電流加大，此電流在R5、R4的電壓降加大，通過OCP/FB引起內部比較器COM1翻轉的電壓提高，從而減少到達門限電壓的時間，使輸出電壓降低。
由圖3和圖4可知采用IRIS40XX的變換器的電壓反饋控制原理，其控制的過程可表示如下當輸出電壓因外部原因上升時→TL431中三極管的電流加大→I加大→VR4加大→開通時間縮短→輸出電壓降低電流檢測電路7的原理與電壓反饋電路6基本相同，當通過MOSFET的電流加大時，從S腳流過R5的電流加大，使R5上的電壓降加大，當此電壓降大到一定程度時，即會引起內部COMP1翻轉，從而時MOSFET關斷，達到過流保護的目的。
如圖2所示，本實用新型具體實施例的電路原理圖，整流電路由DF10整流橋和電容C4組成，通過導線與平面變壓器的1腳相連，過壓吸收電路由C14組成，通過導線與平面變壓器的第1、2腳相連，同步延時電路由電容C5D2D3組成，接于IRIS40XX第五腳和地之間；電流檢測由電阻R5、R2組成，接于芯片的第五腳和地之間；電壓反饋電路由TL431和光耦NEC2501以及電阻R9、R10組成；整流濾波電路由D4、D5，電容C8、C9、C10、C12組成；R1、CF組成啟動電路；C1、C2、C3組成電磁兼容電路。
綜上所述，本實用新型采用平面變壓器的開關電源與用傳統變壓器制造的開關電源相比有以下特點1、開關頻率高，可以從50KHZ-2MHZ；2、能量密度高達每百瓦僅5克；3、極低的漏感，只有初級電感的0.2％；4、變換效率可高達97-99％；5、工作溫度范圍為-40-+130℃；6、傳輸功率可達25000瓦。所以采用平面變壓器的開關電源，在性能上要比一般開關電源的性能要高得多，具有高可靠性、體積小、效率高、能量密度高的優(yōu)勢，還可以節(jié)省大量的有色金屬。同時由于平面變壓器2采用的是多層印制板技術，因此它可以由手工繞制改為機器生產，因此徹底改變了傳統變壓器的制造工藝，使變壓器的生產效率有了極大的提高，并且大大提高了產品性能的一致性，由于它比傳統變壓器具有無法比擬的優(yōu)點，從發(fā)展趨勢來看，它將最終取代傳統變壓器應用于開關電源。
權利要求1.一種采用平面變壓器的開關電源，它主要包括整流電路(1)、IC集成控制電路(4)、變壓器、整流濾波電路(3)，其特征在于所述平壓器為平面變壓器(2)，該整流電路(1)和整流濾波電路(3)分別連接于平面變壓器(2)的兩端，平面變壓器(2)通過一同步延時電路(5)與IC集成控制電路(4)相連，該IC集成控制電路(4)連接有電壓反饋電路(6)和電流檢測電路(7)，且該IC集成控制電路(4)采用IRIS40XX集成芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種采用平面變壓器的開關電源，它主要包括整流電路、IC集成控制電路、變壓器、整流濾波電路，平壓器為平面變壓器，該整流電路和整流濾波電路分別連接于平面變壓器的兩端，平面變壓器通過一個同步延時電路與IC集成控制電路相連，該IC集成控制電路連接有電壓反饋電路和電流檢測電路，且該IC集成控制電路采用IRIS40XX集成芯片。本實用新型的采用平面變壓器的開關電源具有結構簡單、體積小、可靠性高、效率高、能量密度高等優(yōu)點，從發(fā)展趨勢來看，它將最終取代傳統的開關電源。
文檔編號H02M3/24GK2796238SQ20052005042
公開日2006年7月12日 申請日期2005年3月7日 優(yōu)先權日2005年3月7日
發(fā)明者潘抑洪 申請人:湖南計算機股份有限公司