一种超低待机功耗的开关电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种超低待机功耗的开关电源。

背景技术

高效率和低待机功耗是现今开关电源设计的两大难题，由于谐振拓扑或LLC拓扑能够满足高效率的要求，因而日益流行。然而在这种拓朴中，前PFC级必须在轻负载期间保持运作，造成谐振回路中存在内循环损耗，待机功耗成为一个头疼问题。

现有的单反激式转换器解决方案为目前最普遍的解决方案之一，有低待机功耗、低成本和易于设计等优点而被大量使用，但对于未来更高它不能解决所有设计挑战，现有的单反激式转换器解决方案面临着很多困难，难以达到90％的低效率问题、低功率密度、过高的MOSFET漏源电压和缓冲器损耗和发热问题都不利于高可性的要求，而且限制功率范围必须为150W以内。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种超低待机功耗的开关电源，以解决现有的单反激式转换器解决方案难以达到90％的低效率问题、低功率密度、过高的MOSFET漏源电压和缓冲器损耗和发热的问题。

本发明提供了一种超低待机功耗的开关电源，具体包括：开关电源主体；所述开关电源主体壳体的左右两端底部分别固定安装有热能收集架；所述热能收集架上方的开关电源主体壳体上间隔均匀分布有蒸汽发生箱；所述蒸汽发生箱的外端侧壁上通过连接柱固定连接有转换架；所述转换架的外端侧壁上竖向固定安装有转换筒；所述转换架的上端中部垂直转动安装有散热轴；所述开关电源主体中的电路包括有PFC+QR模块、H/L驱动器、SR控制器和电源驱动器。

可选地，所述热能收集架上间隔均匀固定安装有导热鳍，导热鳍为高导热材料制成，导热鳍为倒置的T型状结构。

可选地，所述转换架的左右来两端分别固定安装有回流管和蒸汽进管，回流管的另一端与蒸汽发生箱的下端固定相连通，蒸汽进管的另一端与蒸汽发生箱的上端固定相连通，回流管和蒸汽进管的内端均与转换筒内腔相连通，回流管与转换筒的连接处位于蒸汽进管与转换筒的连接处上方位置处；所述转换架的中部垂直滑动安装有谐振柱，谐振柱的内端延伸至蒸汽进管在转换筒内腔中的交汇位置处，谐振柱的外端固定安装有挡盘，挡盘内侧的谐振柱上套装有弹簧。

可选地，所述转换筒内腔中竖向滑动安装有活塞杆，活塞杆极限下移后的下端位于蒸汽进管与转换筒的上方位置处，活塞杆极限上移后的下端位置处位于回流管与转换筒的连接处上方位置处。

可选地，所述散热轴靠近开关电源主体的一端固定安装有散热扇；所述散热轴远离开关电源主体的一端固定安装有转换轮，转换轮的外端环边位置处通过销轴与活塞杆的上端转动相连接。

可选地，所述PFC+QR模块包括有四个阶段，

阶段1：Q1和Q2同时导通，变压器的电感电流将会线性增加并将能量储存于变压器中；当2个MOS管关闭时候就进入阶段2；

阶段2：因为漏感所形成的高漏源电压会导致2个回收二极体导通，Q1和Q2截止，D1，D2导通；

当漏感能量回收完毕，进入阶段3；

阶段3和4：Q1和Q2截止，D1和D2截止。

可选地，所述PFC+QR模块在漏电感能量可以回收至输入。

可选地，所述PFC+QR模块的500VMOSFET可以用在初级端，初级端采用谷底开关以降低开关损耗，减小次级端整流器的电压应力。

可选地，所述PFC+QR模块若反射输出电压(VO×Np/Ns)大于输入电压，能量不会传送到输出(不允许ZVS)。

可选地，所述PFC+QR模块初级端电流随负载减少而减少，适用于75W～200W功率范围。

有益效果

1、本发明可以提高低压线路效率，两级PFC输出以提高低压线路效率，提高轻负载效率，深度扩展谷底开关(最多第12个谷底周期)允许轻负载下的低工作频率，实现低待机功耗，双管反激拓扑无缓冲器损耗和发热问题，漏电感能量可回收在大容量电容器中，实现了高效率低待机和低功耗。

2、本发明适用于75W～200W功率范围，具有易于设计的特点，它与熟知的传统反激式转换器设计相同，并且可以简便地实现变压器批量生产，它可以使用超低侧高变压器，无需考虑泄漏电感。

3、本发明中当有热量收集时，蒸汽发生箱中产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽进管进入到转换筒中，使得活塞杆移动，活塞杆在移动的过程中，温度降低的蒸汽又从回流管回流至蒸汽发生箱中，在这个过程中活塞杆使得转换轮旋转，带动散热扇旋转，进而将开关电源主体表面进行散热处理，而同时，谐振柱可蒸汽的冷热变换压力下移动，并通过弹簧复位，从而提高热能转换为动能的热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的实施例的轴视结构示意图。

图2是本发明的实施例的图1中A放大部分结构示意图。

图3是本发明的实施例的热能收集架与开关电源主体部分相分离状态轴视结构示意图。

图4是本发明的实施例的蒸汽发生箱、转换架和转换筒部分轴视结构示意图。

图5是本发明的实施例的开关电源主体电路模块框图。

图6是本发明的实施例的PFC+QR模块电路图。

图7是本发明的实施例的130W/19V一体机PC电源效率表。

图8是本发明的实施例的200W/19V一体机PC电源效率表。

附图标记列表

1、开关电源主体；2、热能收集架；201、导热鳍；3、蒸汽发生箱；4、转换架；401、回流管；402、蒸汽进管；403、谐振柱；404、弹簧；5、转换筒；501、活塞杆；6、散热轴；601、散热扇；602、转换轮。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明的具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例：请参考图1至图8所示：

本发明提供一种超低待机功耗的开关电源，包括开关电源主体1；开关电源主体1壳体的左右两端底部分别固定安装有热能收集架2；热能收集架2上方的开关电源主体1壳体上间隔均匀分布有蒸汽发生箱3；蒸汽发生箱3的外端侧壁上通过连接柱固定连接有转换架4；转换架4的外端侧壁上竖向固定安装有转换筒5；转换架4的上端中部垂直转动安装有散热轴6；开关电源主体1中的电路包括有PFC+QR模块、H/L驱动器、SR控制器和电源驱动器。

其中，热能收集架2上间隔均匀固定安装有导热鳍201，导热鳍201为高导热材料制成，导热鳍201为倒置的T型状结构，用于将开关电源主体1的热量进行收集并向上引导，以便于转换架4进行使用热能转换利用，同时达到散热效果。

其中，转换架4的左右来两端分别固定安装有回流管401和蒸汽进管402，回流管401的另一端与蒸汽发生箱3的下端固定相连通，蒸汽进管402的另一端与蒸汽发生箱3的上端固定相连通，回流管401和蒸汽进管402的内端均与转换筒5内腔相连通，回流管401与转换筒5的连接处位于蒸汽进管402与转换筒5的连接处上方位置处；转换架4的中部垂直滑动安装有谐振柱403，谐振柱403的内端延伸至蒸汽进管402在转换筒5内腔中的交汇位置处，谐振柱403的外端固定安装有挡盘，挡盘内侧的谐振柱403上套装有弹簧404，转换筒5内腔中竖向滑动安装有活塞杆501，活塞杆501极限下移后的下端位于蒸汽进管402与转换筒5的上方位置处，活塞杆501极限上移后的下端位置处位于回流管401与转换筒5的连接处上方位置处，散热轴6靠近开关电源主体1的一端固定安装有散热扇601；散热轴6远离开关电源主体1的一端固定安装有转换轮602，转换轮602的外端环边位置处通过销轴与活塞杆501的上端转动相连接，当有热量收集时，蒸汽发生箱3中产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽进管402进入到转换筒5中，使得活塞杆501移动，活塞杆501在移动的过程中，温度降低的蒸汽又从回流管401回流至蒸汽发生箱3中，在这个过程中活塞杆501使得转换轮602旋转，带动散热扇601旋转，进而将开关电源主体1表面进行散热处理，而同时，谐振柱403可蒸汽的冷热变换压力下移动，并通过弹簧404复位，从而提高热能转换为动能的热效率。

其中，PFC+QR模块包括有四个阶段，

阶段1：Q1和Q2同时导通，变压器的电感电流将会线性增加并将能量储存于变压器中；当2个MOS管关闭时候就进入阶段2；

阶段2：因为漏感所形成的高漏源电压会导致2个回收二极体导通，Q1和Q2截止，D1，D2导通；

当漏感能量回收完毕，进入阶段3；

阶段3和4：Q1和Q2截止，D1和D2截止，减少能量损耗，无缓冲器损耗和发热问题，漏电感能量可回收在大容量电容器中，高可靠性和低开关损耗，由于低MOSFET漏源电压得到良好的可靠性，允许大匝数比(n)设计实现近似于ZVS开关的低开关损耗，减小次级端传导损耗。SRMOSFET的VDS为：VIN/n+VOUT，大匝数比n对于SRMOSFET的好处是大n意味着较低的VDS，即较低MOSFETRon，可以提高低压线路效率，两级PFC输出以提高低压线路效率，提高轻负载效率，深度扩展谷底开关(最多第12个谷底周期)允许轻负载下的低工作频率，实现低待机功耗，双管反激拓扑无缓冲器损耗和发热问题，漏电感能量可回收在大容量电容器中，实现了高效率低待机和低功耗。

其中，PFC+QR模块在漏电感能量可以回收至输入，PFC+QR模块的500VMOSFET可以用在初级端，初级端采用谷底开关以降低开关损耗，减小次级端整流器的电压应力，PFC+QR模块若反射输出电压(VO×Np/Ns)大于输入电压，能量不会传送到输出(不允许ZVS)，PFC+QR模块初级端电流随负载减少而减少，适用于75W～200W功率范围，具有易于设计的特点，它与熟知的传统反激式转换器设计相同，并且可以简便地实现变压器批量生产，它可以使用超低侧高变压器，无需考虑泄漏电感。

本实施例的具体使用方式与作用：本发明中，热能收集架2上间隔均匀固定安装有导热鳍201，导热鳍201为高导热材料制成，导热鳍201为倒置的T型状结构，用于将开关电源主体1的热量进行收集并向上引导，转换架4的左右来两端分别固定安装有回流管401和蒸汽进管402，回流管401的另一端与蒸汽发生箱3的下端固定相连通，蒸汽进管402的另一端与蒸汽发生箱3的上端固定相连通，回流管401和蒸汽进管402的内端均与转换筒5内腔相连通，回流管401与转换筒5的连接处位于蒸汽进管402与转换筒5的连接处上方位置处；转换架4的中部垂直滑动安装有谐振柱403，谐振柱403的内端延伸至蒸汽进管402在转换筒5内腔中的交汇位置处，谐振柱403的外端固定安装有挡盘，挡盘内侧的谐振柱403上套装有弹簧404，转换筒5内腔中竖向滑动安装有活塞杆501，活塞杆501极限下移后的下端位于蒸汽进管402与转换筒5的上方位置处，活塞杆501极限上移后的下端位置处位于回流管401与转换筒5的连接处上方位置处，散热轴6靠近开关电源主体1的一端固定安装有散热扇601；散热轴6远离开关电源主体1的一端固定安装有转换轮602，转换轮602的外端环边位置处通过销轴与活塞杆501的上端转动相连接，当有热量收集时，蒸汽发生箱3中产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽进管402进入到转换筒5中，使得活塞杆501移动，活塞杆501在移动的过程中，温度降低的蒸汽又从回流管401回流至蒸汽发生箱3中，在这个过程中活塞杆501使得转换轮602旋转，带动散热扇601旋转，进而将开关电源主体1表面进行散热处理。