一种基于脉宽调制电路的空调控制器节能型单片开关电源

本发明涉及电子领域，具体的说，是一种基于脉宽调制电路的空调控制器 节能型单片开关电源。

目前，家用空调控制器的电源绝大部分仍是使用低频铁芯变压器经二极管 整流，并经电容滤波后直接输出12伏电压的低频线性电源。低频线性电源输出 的12伏电压为空调控制器中的继电器的线包供电。然而，这种低频线性电源输 出的电压没有通过稳压处理，因此会因输入市电电压的波动而出现输出电压和 电流不稳定的问题，从而导致空调控制器中的继电器吸合不稳定，影响了空调 的可靠性，并且还严重影响了空调的使用寿命。

因此，提供一种能确保输出稳定电压的家用空调控制器的电源便是当务之 急。

本发明的目的在于克服现有技术中的家用空调控制器的电源输出电压不稳 定的缺陷，提供的一种基于脉宽调制电路的空调控制器节能型单片开关电源。

本发明通过以下技术方案来实现：一种基于脉宽调制电路的空调控制器节 能型单片开关电源，主要由控制芯片U2，二极管整流器U1，变压器T，场效应 管MOS，P极与控制芯片U2的NC1管脚相连接、N极经电阻R2后与二极管 整流器U1的负极输出端相连接的二极管D1，一端与场效应管MOS的漏极相连 接、另一端与控制芯片U2的NC2管脚相连接的电阻R7，负极与场效应管MOS 的漏极相连接、正极与控制芯片U2的NC3管脚相连接的极性电容C5，分别与 变压器T原边电感线圈和控制芯片U2以及二极管整流器U1相连接的有源带通 滤波电路，串接在控制芯片U2与变压器T副边电感线圈之间的光电耦合开关电 路，以及分别与控制芯片U2的F管脚和光电耦合开关电路相连接的脉宽调制电 路组成；所述场效应管MOS的栅极与控制芯片U2的VDD管脚相连接；所述 二极管整流器U1的负极输出端与控制芯片U2的GND管脚相连接后接地。

所述脉宽调制电路由放大器P，三极管VT3，正极经可调电阻R15后与放 大器P的正极相连接、负极作为脉宽调制电路的输入端并与控制芯片U2的FB 管脚相连接的极性电容C11，正极经电阻R12后与极性电容C11的负极相连接、 负极接地的极性电容C10，N极经电阻R16后与三极管VT3的基极相连接、P 极顺次经电阻R14和电阻R13后与极性电容C11的正极相连接的二极管D6， 负极经电阻R18后与三极管VT3的集电极相连接、正极与放大器P的正极相连 接的极性电容C12，P极经电阻R17后与放大器P的正极相连接、N极经电阻 R21后与放大器P的输出端相连接的二极管D7，负极经电阻R22后与放大器P 的输出端相连接、正极经电阻R20后与放大器P的正极相连接的极性电容C13， 以及N极与极性电容C13的正极相连接、P极经电阻R19后与三极管VT3的发 射极相连接的二极管D8组成；所述放大器P的负极接地、其输出端作为脉宽调 制电路的输出端并与光电耦合开关电路相连接。

所述有源带通滤波电路由三极管VT1，正极与二极管整流器U1的正极输出 端相连接、负极与二极管整流器U1的负极输出端相连接的极性电容C2，P极 经电感L后与二极管整流器U1的正极输出端相连接、N极与三极管VT1的发 射极相连接的二极管D2，正极经电阻R6后与变压器T原边电感线圈的非同名 端相连接、负极与三极管VT1的集电极相连接的极性电容C3，一端与变压器T 原边电感线圈的非同名端相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接的可调电 阻R5，负极与变压器T原边电感线圈的同名端相连接、正极经电阻R4后与三 极管VT1的发射极相连接的极性电容C4，以及正极经电阻R1后与三极管VT1 的发射极相连接、负极经电阻R3后与控制芯片U2的DRAIN管脚相连接的极 性电容C1组成；所述二极管D2的P极与极性电容C3的正极相连接、其N极 与二极管整流器U1的负极输出端相连接。

所述光电耦合开关电路由光电耦合器IC，三极管VT2，N极经电阻R8后 与场效应管MOS的漏极相连接、P极与三极管VT2的发射极相连接的稳压二极 管D4，正极与变压器T副边电感线圈的非同名端相连接、负极接地的极性电容 C7，N极与光电耦合器IC的第二输入端相连接、P极接地的二极管D5，N极顺 次经电阻R9和极性电容C6后与光电耦合器IC的第一输入端相连接、P极与变 压器T副边电感线圈的同名端相连接的稳压二极管D3，正极与稳压二极管D3 的N极相连接、负极与变压器T副边电感线圈的非同名端相连接的极性电容C8， 负极与极性电容C7的负极相连接、正极经可调电阻R11后与稳压二极管D3的 N极相连接的极性电容C9，以及一端与可调电阻R11的可调端相连接、另一端 与极性电容C7的负极相连接的电阻R10组成；所述稳压二极管D4的N极与极 性电容C7的正极相连接；所述三极管VT2的基极与场效应管MOS的漏极相连 接、其集电极与光电耦合器IC的第二输出端相连接后接地；所述光电耦合器IC 的第二输出端与放大器P的输出端相连接；所述极性电容C9的正极与稳压二极 管D3的N极共同形成光电耦合开关电路的输出端。

为了本发明的实际使用效果，所述控制芯片U2则优先采用NCP1014集成 芯片来实现。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明能对输入电压的波动进行有效的调整，能使电压保持平稳，并 且本发明能对带通电压进行调整，使输出电压与基准电压一致，从而确保了本 发明输出稳定的电压，有效的确保了继电器吸合的稳定性。

(2)本发明的脉宽调制范围从0～100％都可以实现，线性误差可以达到0.3％ 以下，从而提高了本发明输出的电压和电流的稳定性。

(3)本发明的控制芯片优先采用NCP1014集成芯片来实现，该芯片与外部 电路相结合后具有工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电 气上完全隔离等特点，从而提高了本发明的输出电压的稳定性。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的脉宽调制电路的电路结构示意图。

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施 方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明主要由控制芯片U2，二极管整流器U1，变压器T，场 效应管MOS，P极与控制芯片U2的NC1管脚相连接、N极经电阻R2后与二 极管整流器U1的负极输出端相连接的二极管D1，一端与场效应管MOS的漏极 相连接、另一端与控制芯片U2的NC2管脚相连接的电阻R7，负极与场效应管 MOS的漏极相连接、正极与控制芯片U2的NC3管脚相连接的极性电容C5， 分别与变压器T原边电感线圈和控制芯片U2以及二极管整流器U1相连接的有 源带通滤波电路，串接在控制芯片U2与变压器T副边电感线圈之间的光电耦合 开关电路，以及分别与控制芯片U2的F管脚和光电耦合开关电路相连接的脉宽 调制电路组成。

所述场效应管MOS的栅极与控制芯片U2的VDD管脚相连接；所述二极 管整流器U1的负极输出端与控制芯片U2的GND管脚相连接后接地。所述变 压器T原边电感线圈的同名端和非同名端分别与外部电源相连接。

其中，所述有源带通滤波电路由三极管VT1，电阻R1，电阻R3，电阻R4， 可调电阻R5，电阻R6，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，极性电容 C4，二极管D2，以及电感L组成。

连接时，极性电容C2的正极与二极管整流器U1的正极输出端相连接、其 负极与二极管整流器U1的负极输出端相连接。二极管D2的P极经电感L后与 二极管整流器U1的正极输出端相连接、其N极与三极管VT1的发射极相连接。 极性电容C3的正极经电阻R6后与变压器T原边电感线圈的非同名端相连接、 其负极与三极管VT1的集电极相连接。

同时，可调电阻R5的一端与变压器T原边电感线圈的非同名端相连接、其 另一端与三极管VT1的基极相连接。极性电容C4的负极与变压器T原边电感 线圈的同名端相连接、其正极经电阻R4后与三极管VT1的发射极相连接。极 性电容C1的正极经电阻R1后与三极管VT1的发射极相连接、其负极经电阻 R3后与控制芯片U2的DRAIN管脚相连接。所述二极管D2的P极与极性电容 C3的正极相连接、其N极与二极管整流器U1的负极输出端相连接。

进一步地，所述光电耦合开关电路由光电耦合器IC，三极管VT2，电阻R8， 电阻R9，电阻R10，电阻R11，极性电容C6，极性电容C7，极性电容C8，极 性电容C9，稳压二极管D3，稳压二极管D4，以及二极管D5组成。

连接时，稳压二极管D4的N极经电阻R8后与场效应管MOS的漏极相连 接、其P极与三极管VT2的发射极相连接。极性电容C7的正极与变压器T副 边电感线圈的非同名端相连接、其负极接地。二极管D5的N极与光电耦合器 IC的第二输入端相连接、其P极接地。稳压二极管D3的N极经电阻R9后与极 性电容C6的负极相连接，所述极性电容C6的正极与光电耦合器IC的第一输入 端相连接，所述稳压二极管D3的P极与变压器T副边电感线圈的同名端相连接。

同时，极性电容C8的正极与稳压二极管D3的N极相连接、其负极与变压 器T副边电感线圈的非同名端相连接。极性电容C9的负极与极性电容C7的负 极相连接、其正极经可调电阻R11后与稳压二极管D3的N极相连接。电阻R10 的一端与可调电阻R11的可调端相连接、其另一端与极性电容C7的负极相连接。

所述稳压二极管D4的N极与极性电容C7的正极相连接；所述三极管VT2 的基极与场效应管MOS的漏极相连接、其集电极与光电耦合器IC的第二输出 端相连接后接地；所述光电耦合器IC的第二输出端与放大器P的输出端相连接； 所述极性电容C9的正极与稳压二极管D3的N极共同形成光电耦合开关电路的 输出端并与空调继电器相连接。

如图2所示，所述脉宽调制电路由放大器P，三极管VT3，电阻R12，电阻 R13，电阻R14，可调电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19， 电阻R20，电阻R21，电阻R22，极性电容C10，极性电容C11，极性电容C12， 极性电容C13，二极管D6，二极管D7，以及二极管D8组成。

连接时，极性电容C11的正极经可调电阻R15后与放大器P的正极相连接、 其负极作为脉宽调制电路的输入端并与控制芯片U2的FB管脚相连接。极性电 容C10的正极经电阻R12后与极性电容C11的负极相连接、其负极接地。二极 管D6的N极经电阻R16后与三极管VT3的基极相连接、其P极顺次经电阻R14 和电阻R13后与极性电容C11的正极相连接。

同时，极性电容C12的负极经电阻R18后与三极管VT3的集电极相连接、 其正极与放大器P的正极相连接。二极管D7的P极经电阻R17后与放大器P 的正极相连接、其N极经电阻R21后与放大器P的输出端相连接。极性电容C13 的负极经电阻R22后与放大器P的输出端相连接、其正极经电阻R20后与放大 器P的正极相连接。二极管D8的N极与极性电容C13的正极相连接、其P极 经电阻R19后与三极管VT3的发射极相连接。所述放大器P的负极接地、其输 出端作为脉宽调制电路的输出端并与光电耦合开关电路相连接。

运行时，本发明能对输入电压的波动进行有效的调整，能使电压保持平稳， 并且本发明能对带通电压进行调整，使输出电压与基准电压一致，从而确保了 本发明输出稳定的电压，有效的确保了继电器吸合的稳定性。本发明的脉宽调 制范围从0～100％都可以实现，线性误差可以达到0.3％以下，从而提高了本发 明输出的电压和电流的稳定性。

本发明的控制芯片优先采用NCP1014集成芯片来实现，该芯片与外部电路 相结合后具有工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上 完全隔离等特点，从而提高了本发明的输出电压的稳定性。

按照上述实施例，即可很好的实现本发明。