阅读说明：本技术 一种变压输出和低开关损耗的轻型开关电源 (Light-duty switching power supply with variable voltage output and low switching loss ) 是由 侯伟 白蕾 白国政 夏东盛 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种变压输出和低开关损耗的轻型开关电源,开关电源包括显示器、主控制电路和检测电路,主控制电路与检测电路电连接,主控制电路设有输出电压控制器用于调节输出电压,显示器用于显示实时输出电压、电流、功率、频率以及控制电路板的表面温度；输出电压的控制曲线包括：自动启动调节阶段、稳定阶段、手动启动调节阶段、稳定工作阶段以及手动关闭阶段,自动启动调节阶段采用PWM调控输出电压控制器,手动启动调节阶段和手动关闭阶段的输出电压的调节速率一定；稳定工作阶段的输出电压U1的可取区间为：5-24V,稳定约为0.25-1s。本发明实现开关电源可升压和降压输出,而且减少了电路中的分布电感和电容的振荡,降低了开关损耗。(The invention discloses a light switching power supply with variable voltage output and low switching loss, which comprises a display, a main control circuit and a detection circuit, wherein the main control circuit is electrically connected with the detection circuit and is provided with an output voltage controller for regulating output voltage; the control curve of the output voltage comprises: the method comprises an automatic starting and adjusting stage, a stabilizing stage, a manual starting and adjusting stage, a stable working stage and a manual closing stage, wherein the automatic starting and adjusting stage adopts a PWM (pulse width modulation) regulation output voltage controller, and the regulation rate of output voltages of the manual starting and adjusting stage and the manual closing stage is constant; the preferable interval of the output voltage U1 in the stable operation stage is: 5-24V and the stability is about 0.25-1 s. The invention realizes the step-up and step-down output of the switching power supply, reduces the oscillation of distributed inductance and capacitance in the circuit and reduces the switching loss.)

一种变压输出和低开关损耗的轻型开关电源

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，具体指的是一种变压输出和低开关损耗的轻型开关电源。

背景技术

开关电源分为AC/DC变换(交流变换为直流)和DC/DC变换(固定的直流电压变换成可变的直流电压)两大类，一般应用于电气和其他设备领域内。

对于轻型低功率开关电源，目前市场中的该类电源体积小，使用方便，在电气和自动化产业中被广泛应用，例如单组开关电源，该电源的额定电压决定了其使用的场地，一般该类电源有额定电压为12V和24V两种，该类电源智能按照额定的输出电压输出，即12V的开关电源不能输出20V或24V的电压；而且在电源开启和关断时，在电源内部电路中会发生分布电感和电容的振荡，从而引起电源的开关损耗，开关损耗不仅影响电源的使用性能，而且影响电源的寿命和输出精度。

而本申请是对现有的DC/DC开关电源进行改进优化，市场中DC/DC开关电源只能输出固定的电压，分别有12V和24V两种，不仅不方便使用而且开关损耗较大，因此本申请对该类开关电源进行改进，采用结合自动启动和手动启动控制的方式，实现降低启动功耗，采用固定泄压频率手动关断的方式，实现降低关断功耗的目的。

发明内容

针对上述轻型低功率开关电源不能升压或降压输出，而且，开关电源中存在较多的开关损耗的问题，本发明的目的是提供了一种变压输出和低开关损耗的轻型开关电源，增加对DC/DC开关电源的输出电压的控制，使得该轻型低功率开关电源可以升压和降压输出，采用自动启动和手动启动的控制方式，降低了启动功耗的，采用固定泄压频率手动关断的方式，实现降低关断功耗的目的。

为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案是：

一种变压输出和低开关损耗的轻型开关电源，包括外壳、控制电路板、显示器以及接地支座，控制电路板固定于外壳的内部，接地支座设有四个，分别与外壳的四个角螺接；控制电路板包括主控制电路和检测电路，主控制电路与检测电路电连接，检测电路用于检测实时输出电压，主控制电路设有输出电压控制器，输出电压控制器设置于外壳的外侧壁；显示器与外壳的外壁固定，显示器用于显示实时输出电压、电流、功率、频率以及控制电路板的表面最高温度；输出电压的控制曲线包括：自动启动调节阶段、稳定阶段、手动启动调节阶段、稳定工作阶段以及手动关闭阶段，自动启动调节阶段采用PWM调控输出电压控制器，手动启动调节阶段和手动关闭阶段由操作者手动调节输出电压控制器，调节速率一定；稳定工作阶段的输出电压U1为工作所需的稳定输出电压，U1的可取区间为5-24V；稳定阶段为PWM调控和手动启动调节的转换阶段，转换阶段的时间区间为0.25-1s，转换阶段的电压U0＝2/3U1。

检测电路检测电路中的实时输出电压，并将检测的信息反馈给主控制电路，主控制电路内的输出电压控制器调节输出电压，输出电压调节器可采用滚轮式电压调节器，滚轮顺时针转动为增压，逆时针转为降压。外壳上的显示器显示实时输出电压、电流、功率、频率以及控制电路板的表面最高温度，一方面方便观察实时的电源工作状态，另一方面可以保护电源不被损坏，因为电源内部元件通电工作的原因，一些电阻电源元件工作过程中会发热，虽然电源自带散热系统，但是使用坏境或其他导致散热不畅通时，容易使电源内电控板的温度升高，当电控板表面的温度达到内部元器件的工作温度临界值时，很容易使该元件被损坏，通过显示器监测电控板表面的温度，当温度过高时及时调整散热环境或停止工作，以保护电源不被损坏。

外壳下接地支座，一方面用于接地，另一方面支撑开关电源。

进一步的，自动启动调节阶段内PWM的占空比与输出电压之间成正线性关系。

进一步的，稳定阶段内PWM的占空比保持100％输出，输出电压保持U0不变。

进一步的，手动调节阶段内单位时间的输出电压的变化量一定。

进一步的，稳定工作阶段内PWM的占空比保持100％输出不变。

进一步的，手动关闭阶段内PWM调控不工作。

PWM调控辅助自动启动过程，当开关电源启动后PWM保持100％的占空比输出，在使用完开关电源后，关闭开关电源时，PWM调控不工作，电源的电压按照设定的比例(单位时间内电压的变化量)降低。采用上述技术方案，减少了电路中的分布电感和电容的振荡，降低了开关电源的开关损耗，降低转换器功耗。

输出电压控制器的控制曲线中各个阶段的说明：

自动启动调节阶段：该阶段由PWM调控，电压从0增加到U0，稳定增加，PWM的占空比与电压值一一对应，占空比所与电压直接的关系如下图2所示。该阶段内开关电源的输出电压稳定增加，避免开关电源产生内部损耗。

稳定阶段：该阶段占空比为100％并保持不变，输出电压保持U0不变，控制电路有PWM控制转换为手动控制电源饿输出电压，该阶段的时间较短。

手动启动调节阶段：该阶段为手动调节电源输出电压的阶段，人为手动滚动输出电压控制器，防止不同人滚动速度和力度不同，设定单位时间内输出电压的变化量一定，防止电源内部调节紊乱。如图1中所示，该阶段的调节速率保持不变，即图中曲线的斜率一定。当调节的输出电压达到目标电压U1时，调节停止，稳定该电压不变，电源开始正常工作。

稳定工作阶段：该阶段是开关电源稳定输出阶段，该阶段内的PWM依旧保持100％不变，输出电压控制器保持不动。

手动关闭阶段：如图1所示，开关电源在使用完毕后，手动调节输出电压控制器，降低开关电源输出电压至0V，则调节终止。在调节时，手动缓慢降低输出电压，避免开关电源因瞬间断电使内部的电容和电感元件产生振荡，实现降低关断电源的内部损耗。

本发明的有益效果是：调节开关电源的输出电压，高额定电压的开关电源可以降压输出，低额定电压的开关电源可以升压输出；而且分段启动减少了电路中的分布电感和电容的振荡，降低了开关电源的开关损耗。

附图说明

图1为实施例的输出电压控制器的控制曲线示意图；

图2为自动启动调节阶段PWM的占空比与输出电压之间的关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。需提前说明的是，本申请中的上、下、左、右方位词与说明书附图中的上、下、左、右方位词一致，但是不限于具体结构的方位。

对于轻型低功率开关电源，目前市场中的该类电源体积小，使用方便，在电气和自动化产业中被广泛应用，例如单组开关电源，该电源的额定电压决定了其使用的场地，一般该类电源有额定电压为12V和24V两种，该类电源智能按照额定的输出电压输出，即12V的开关电源不能输出20V或24V的电压；而且在电源开启和关断时，在电源内部电路中会发生分布电感和电容的振荡，从而引起电源的开关损耗，开关损耗不仅影响电源的使用性能，而且影响电源的寿命和输出精度。

本申请对现有的DC/DC开关电源进行改进优化，公开了一种变压输出和低开关损耗的轻型开关电源，包括外壳、控制电路板、显示器以及接地支座，控制电路板固定于外壳的内部，接地支座设有四个，分别与外壳的四个角螺接；控制电路板包括主控制电路和检测电路，主控制电路与检测电路电连接，检测电路用于检测实时输出电压，主控制电路设有输出电压控制器，输出电压控制器设置于外壳的外侧壁；显示器与外壳的外壁固定，显示器用于显示实时输出电压、电流、功率、频率以及控制电路板的表面最高温度；

如图1所示，输出电压的控制曲线包括：自动启动调节阶段、稳定阶段、手动启动调节阶段、稳定工作阶段以及手动关闭阶段，自动启动调节阶段采用PWM调控输出电压控制器，手动启动调节阶段和手动关闭阶段由操作者手动调节输出电压控制器，调节速率一定；稳定工作阶段的输出电压U1为工作所需的稳定输出电压，U1的可取区间为5-24V；稳定阶段为PWM调控和手动启动调节的转换阶段，转换阶段的时间区间为0.25-1s，转换阶段的电压U0＝2/3U1。

检测电路检测电路中的实时输出电压，并将检测的信息反馈给主控制电路，主控制电路内的输出电压控制器调节输出电压，输出电压调节器可采用滚轮式电压调节器，滚轮顺时针转动为增压，逆时针转为降压。外壳上的显示器显示实时输出电压、电流、功率、频率以及控制电路板的表面最高温度，一方面方便观察实时的电源工作状态，另一方面可以保护电源不被损坏，因为电源内部元件通电工作的原因，一些电阻电源元件工作过程中会发热，虽然电源自带散热系统，但是使用坏境或其他导致散热不畅通时，容易使电源内电控板的温度升高，当电控板表面的温度达到内部元器件的工作温度临界值时，很容易使该元件被损坏，通过显示器监测电控板表面的温度，当温度过高时及时调整散热环境或停止工作，以保护电源不被损坏。

外壳下接地支座，一方面用于接地，另一方面支撑开关电源。

进一步的，自动启动调节阶段内PWM的占空比与输出电压之间成正线性关系。

进一步的，稳定阶段内PWM的占空比保持100％输出，输出电压保持U0不变。

进一步的，手动调节阶段内单位时间的输出电压的变化量一定。

进一步的，稳定工作阶段内PWM的占空比保持100％输出不变。

进一步的，手动关闭阶段内PWM调控不工作。

PWM调控辅助自动启动过程，当开关电源启动后PWM保持100％的占空比输出，在使用完开关电源后，关闭开关电源时，PWM调控不工作，电源的电压按照设定的比例(单位时间内电压的变化量)降低。采用上述技术方案，减少了电路中的分布电感和电容的振荡，降低了开关电源的开关损耗，降低转换器功耗。

输出电压控制器的控制曲线中各个阶段的说明：

自动启动调节阶段：如图2所示，该阶段由PWM调控，电压从0增加到U0，稳定增加，PWM的占空比与电压值一一对应，占空比所与电压直接的关系如下图2所示。该阶段内开关电源的输出电压稳定增加，避免开关电源产生内部损耗。

稳定阶段：该阶段占空比为100％并保持不变，输出电压保持U0不变，控制电路有PWM控制转换为手动控制电源饿输出电压，该阶段的时间较短。

手动启动调节阶段：该阶段为手动调节电源输出电压的阶段，人为手动滚动输出电压控制器，防止不同人滚动速度和力度不同，设定单位时间内输出电压的变化量一定，防止电源内部调节紊乱。如图1中所示，该阶段的调节速率保持不变，即图中曲线的斜率一定。当调节的输出电压达到目标电压U1时，调节停止，稳定该电压不变，电源开始正常工作。

稳定工作阶段：该阶段是开关电源稳定输出阶段，该阶段内的PWM依旧保持100％不变，输出电压控制器保持不动。

手动关闭阶段：如图1所示，开关电源在使用完毕后，手动调节输出电压控制器，降低开关电源输出电压至0V，则调节终止。在调节时，手动缓慢降低输出电压，避免开关电源因瞬间断电使内部的电容和电感元件产生振荡，从而降低关断电源的内部损耗。

本申请是对现有的轻型低功率的DC/DC开关电源进行改进优化，市场中DC/DC开关电源只能输出固定的电压，分别有12V和24V两种，不仅不方便使用而且开关损耗较大，因此本申请对该类开关电源进行改进，采用结合自动启动和手动启动控制的方式，实现降低开关电源启动和关断时的内部损耗。

本发明公开了一种变压输出和低开关损耗的轻型开关电源，开关电源包括显示器、主控制电路和检测电路，主控制电路与检测电路电连接，主控制电路设有输出电压控制器用于调节输出电压，显示器用于显示实时输出电压、电流、功率、频率以及控制电路板的表面温度；输出电压的控制曲线包括：自动启动调节阶段、稳定阶段、手动启动调节阶段、稳定工作阶段以及手动关闭阶段，自动启动调节阶段采用PWM调控输出电压控制器，手动启动调节阶段和手动关闭阶段的输出电压的调节速率一定；稳定工作阶段的输出电压U1的可取区间为：5-24V，稳定约为0.25-1s。本发明实现开关电源可升压和降压输出，而且减少了电路中的分布电感和电容的振荡，降低了开关损耗。

本具体实施例仅仅是对发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。