一種自復位的正激變換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自復位的正激變換器，包括正激變換器主電路、勵磁能量存儲電路和勵磁能量轉移電路，正激變換器主電路包括高頻變壓器T1、開關管Q1、二極管D1、二極管D2、電感L1和電容C1；勵磁能量存儲電路包括二極管D3和電容C2，二極管D3的陽極與二極管D1的陰極連接，二極管D3的陰極與電容C2的一端連接，電容C2的另一端與二極管D1的陽極連接；勵磁能量轉移電路包括二極管D4和電感L2，二極管D4的陽極與二極管D3的陰極連接，二極管D4的陰極與電感L2的一端連接，電感L2的另一端與正激變換器主電路的正極電壓輸出端OUT+連接。本實用新型的設計合理，能量利用率高，便于推廣使用。
【專利說明】
一種自復位的正激變換器
技術領域
[0001]本實用新型屬于開關電源技術領域，具體涉及一種自復位的正激變換器。
【背景技術】
[0002]在眾多的開關電源電路拓撲中，正激變換器電路結構簡單、成本低、輸入輸出電氣隔離、工作可靠性高等諸多優(yōu)異的性能特點，使其受到業(yè)界廣泛關注。由于正激變換器的變壓器磁芯單向磁化且本身沒有磁復位功能，可能引起磁芯飽和等問題，在很大程度上限制了正激變換器的推廣，所以必須附加磁復位電路來避免磁芯飽和。目前正激變換器磁復位電路的種類較多，但大部分都需要外加其他電路，不利于電源模塊的小型化。
[0003]常見的磁復位方式主要包括:R⑶電路磁復位、復位繞組磁復位、IXD諧振磁復位、有源鉗位等，其主要機理是將開關管關斷后變壓器上的勵磁能量返還給輸入電源，或者將這些能量消耗在電阻或者其他耗能器件上。RCD鉗位技術具有線路簡單等優(yōu)點，其不足是將勵磁能量消耗在箝位電阻中，降低了系統(tǒng)的整體效率。有源鉗位技術實現(xiàn)磁復位是一種性能優(yōu)良的方法，其不足是增加了變換器電路的復雜性及其設計難度與成本。采用磁復位繞組的正激變換器的優(yōu)點是技術成熟可靠，勵磁能量可回饋到輸入電源中，但是附加的磁復位繞組使得變壓器結構復雜化，并增加了功率開關管的電壓應力。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種自復位的正激變換器，其電路結構簡單，設計合理，能量利用率高，實現(xiàn)方便且成本低，實用性強，使用壽命長，便于推廣使用。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:一種自復位的正激變換器，其特征在于:包括正激變換器主電路、勵磁能量存儲電路和勵磁能量轉移電路，所述勵磁能量轉移電路與勵磁能量存儲電路連接，所述勵磁能量存儲電路和勵磁能量轉移電路均與正激變換器主電路連接;所述正激變換器主電路包括高頻變壓器Tl、開關管Q1、二極管D1、二極管D2、電感LI和電容Cl，所述開關管Ql的柵極與外部控制器的輸出端連接，所述開關管Ql的漏極與高頻變壓器Tl的一次繞組Wl的一端連接，所述高頻變壓器Tl的一次繞組Wl的另一端為正激變換器主電路的正極電壓輸入端IN+且與外部電源的正極輸出端連接，所述開關管Ql的源極為正激變換器主電路的負極電壓輸入端IN-且與外部電源的負極輸出端連接，所述二極管Dl的陽極與高頻變壓器Tl的二次繞組W2的一端連接，所述二極管Dl的陰極和二極管D2的陰極均與電感LI的一端連接，所述電感LI的另一端與電容Cl的一端連接且為正激變換器主電路的正極電壓輸出端0UT+，所述二極管D2的陽極和電容Cl的另一端均與高頻變壓器Tl的二次繞組W2的另一端連接且為正激變換器主電路的負極電壓輸出端0UT-;所述勵磁能量存儲電路包括二極管D3和電容C2，所述二極管D3的陽極與二極管Dl的陰極連接，所述二極管D3的陰極與電容C2的一端連接，所述電容C2的另一端與二極管DI的陽極連接;所述勵磁能量轉移電路包括二極管D4和電感L2，所述二極管D4的陽極與二極管D3的陰極連接，所述二極管D4的陰極與電感L2的一端連接，所述電感L2的另一端與正激變換器主電路的正極電壓輸出端OUT+連接。
[0006]上述的一種自復位的正激變換器，其特征在于:所述開關管Ql為NMOS開關管。
[0007]本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:
[0008]1、本實用新型的電路結構簡單，磁復位回路位于變壓器副邊，設計合理，能量利用率高，實現(xiàn)方便且成本低。
[0009]2、本實用新型能夠結合正激變換器電路和反激變換器電路的優(yōu)點，輸入輸出電氣隔離，易于多路輸出，整體電路功耗低，變壓器磁芯利用率高，實用性強。
[0010]3、本實用新型的工作穩(wěn)定性和可靠性高，磁復位回路結構簡單，器件簡單，功耗低，變壓器利用率高，能量傳輸效率高，使用壽命長，便于推廣使用。
[0011]4、在開關電源中使用本實用新型后，開關電源的工作安全性和可靠性更高，勵磁能量存儲電路以及加以輔助的勵磁能量轉移電路能夠使能量利用率提高，在中小功率場合應用較多，可廣泛應用于計算機、醫(yī)療通信、工業(yè)控制、航天設備等領域。
[0012]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的電路原理框圖。
[0014]圖2為本實用新型的電路原理圖。
[0015]附圖標記說明:
[0016]I 一正激變換器主電路;2—勵磁能量存儲電路;3—勵磁能量轉移電路。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示的一種自復位的正激變換器，包括正激變換器主電路1、勵磁能量存儲電路2和勵磁能量轉移電路3，所述勵磁能量轉移電路3與勵磁能量存儲電路2連接，所述勵磁能量存儲電路2和勵磁能量轉移電路3均與正激變換器主電路I連接。如圖2所示，所述正激變換器主電路I包括高頻變壓器Tl、開關管Ql、二極管Dl、二極管D2、電感LI和電容Cl，所述開關管Ql的柵極與外部控制器的輸出端連接，所述開關管Ql的漏極與高頻變壓器Tl的一次繞組Wl的一端連接，所述高頻變壓器Tl的一次繞組Wl的另一端為正激變換器主電路I的正極電壓輸入端IN+且與外部電源的正極輸出端連接，所述開關管Ql的源極為正激變換器主電路I的負極電壓輸入端IN-且與外部電源的負極輸出端連接，所述二極管Dl的陽極與高頻變壓器Tl的二次繞組W2的一端連接，所述二極管Dl的陰極和二極管D2的陰極均與電感LI的一端連接，所述電感LI的另一端與電容Cl的一端連接且為正激變換器主電路I的正極電壓輸出端OUT+，所述二極管D2的陽極和電容Cl的另一端均與高頻變壓器TI的二次繞組W2的另一端連接且為正激變換器主電路I的負極電壓輸出端0UT-;所述勵磁能量存儲電路2包括二極管D3和電容C2，所述二極管D3的陽極與二極管Dl的陰極連接，所述二極管D3的陰極與電容C2的一端連接，所述電容C2的另一端與二極管DI的陽極連接;所述勵磁能量轉移電路3包括二極管D4和電感L2，所述二極管D4的陽極與二極管D3的陰極連接，所述二極管D4的陰極與電感L2的一端連接，所述電感L2的另一端與正激變換器主電路I的正極電壓輸出端OUT+連接。其中，二極管Dl為整流二極管，二極管D2為續(xù)流二極管，電感LI為濾波電感，電容Cl為輸出濾波電容；負載電阻RL接在正激變換器主電路的負極電壓輸出端OUT-與正極電壓輸出端OUT+之間。
[0018]本實施例中，所述開關管Ql為NMOS開關管。
[0019]本實用新型實現(xiàn)自復位的具體過程為:
[0020]外部控制器輸出PffM脈沖，控制開關管Ql周期性導通和關斷；
[0021]在開關管Ql導通結束即將關斷的瞬間，高頻變壓器Tl的勵磁能量達到最大值，電容C2的電壓已放電到零；
[0022]當開關管Ql關斷時，高頻變壓器Tl的二次繞組W2的電壓為上負下正，二極管Dl反偏關斷，二極管D2導通續(xù)流，此時二極管D2、電感L1、電容Cl和接在正激變換器主電路I的負極電壓輸出端OUT-與正極電壓輸出端OUT+之間的負載電阻RL構成了放能回路，繼續(xù)對負載電阻RL提供能量；同時，二極管D3導通，二極管D3與電容C2構成了勵磁能量存儲電路2，高頻變壓器Tl的二次繞組W2通過二極管D2和二極管D3給電容C2充電，將高頻變壓器Tl的勵磁能量轉移到電容C2中，高頻變壓器Tl的勵磁電流逐漸減小，直到減小為零，在下一個導通周期到來之前，高頻變壓器Tl的勵磁能量全部轉移到電容C2中，電容C2兩端的電壓充電到最大值；電感L2、二極管D2、二極管D3、二極管D4和負載電阻RL構成了能量釋放回路，電感L2向負載電阻RL提供能量；
[0023]當開關管Ql關斷期間，當二極管D3的陰極端的電壓大于正激變換器主電路I的輸出電壓Vo時，二極管D4導通，在高頻變壓器Tl的勵磁電流減小為零之前，一部分勵磁電流通過電感L2流向輸出端，向負載電阻RL提供能量;另一部分勵磁電流繼續(xù)對電容C2充電，電容C2兩端電壓繼續(xù)增加，直到勵磁電流減小為零;在高頻變壓器Tl的勵磁電流減小為零且下一個開關開通周期未到來時，電容C2將通過二極管D4、電感L2向負載電阻RL提供能量，直到二極管D3的陰極端電壓等于輸出電壓Vo;此時，電容C2停止放能，電容C2兩端的電壓不再變化，電感L2、負載電阻RL、二極管D2、二極管D3和二極管D4構成了能量釋放回路，向負載電阻RL釋放能量，直到下一個開關開通周期到來；
[0024]當下一個開關開通周期到來時，開關管Ql導通，外部電源電壓Vi加在高頻變壓器Tl的一次繞組Wl兩端，高頻變壓器Tl將電壓從一次繞組Wl耦合到二次繞組W2，此時，高頻變壓器Tl的一次繞組Wl的電壓為上正下負，與一次繞組Wl耦合的二次繞組W2的電壓也為上正下負，二極管Dl導通，通過電感LI對電容Cl充電并對負載電阻RL提供能量;此時，正激變換器主電路I正常工作；同時，由于電容C2兩端電壓不能突變，使得二極管D3的陰極端的電壓隨之迅速升高，并高于二極管D3的陽極端的電壓，二極管D3不導通，電容C2放電并通過電感L2向負載電阻RL轉移能量，同時對電感L2充電，直到電容C2的電壓減小到零，即電容C2中所儲存的全部能量通過由二極管D4和電感L2組成的勵磁能量轉移電路3傳輸給負載電阻RL;當電容C2的電壓減小到零時，開關管Ql仍處于導通狀態(tài)，此時高頻變壓器Tl的二次繞組W2、二極管Dl、二極管D3、二極管D4、電感L2和負載電阻RL構成了能量釋放回路，向負載電阻RL釋放能量，同時對電感L2充電，直到下一個關斷周期到來。
[0025]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
【主權項】
1.一種自復位的正激變換器，其特征在于:包括正激變換器主電路(I)、勵磁能量存儲電路(2)和勵磁能量轉移電路(3)，所述勵磁能量轉移電路(3)與勵磁能量存儲電路(2)連接，所述勵磁能量存儲電路(2)和勵磁能量轉移電路(3)均與正激變換器主電路(I)連接;所述正激變換器主電路(I)包括高頻變壓器T1、開關管Ql、二極管D1、二極管D2、電感LI和電容Cl，所述開關管Ql的柵極與外部控制器的輸出端連接，所述開關管Ql的漏極與高頻變壓器Tl的一次繞組Wl的一端連接，所述高頻變壓器Tl的一次繞組Wl的另一端為正激變換器主電路(I)的正極電壓輸入端IN+且與外部電源的正極輸出端連接，所述開關管Ql的源極為正激變換器主電路(I)的負極電壓輸入端IN-且與外部電源的負極輸出端連接，所述二極管Dl的陽極與高頻變壓器Tl的二次繞組W2的一端連接，所述二極管Dl的陰極和二極管D2的陰極均與電感LI的一端連接，所述電感LI的另一端與電容Cl的一端連接且為正激變換器主電路(I)的正極電壓輸出端OUT+，所述二極管D2的陽極和電容Cl的另一端均與高頻變壓器Tl的二次繞組W2的另一端連接且為正激變換器主電路(I)的負極電壓輸出端0UT-;所述勵磁能量存儲電路(2)包括二極管D3和電容C2，所述二極管D3的陽極與二極管Dl的陰極連接，所述二極管D3的陰極與電容C2的一端連接，所述電容C2的另一端與二極管DI的陽極連接;所述勵磁能量轉移電路(3)包括二極管D4和電感L2，所述二極管D4的陽極與二極管D3的陰極連接，所述二極管D4的陰極與電感L2的一端連接，所述電感L2的另一端與正激變換器主電路(I)的正極電壓輸出端OUT+連接。2.按照權利要求1所述的一種自復位的正激變換器，其特征在于:所述開關管Ql為匪OS開關管。
【文檔編號】H02M3/335GK205584026SQ201620390147
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】劉樹林, 宋亞亞, 張法旺, 鐘明航, 韓躍云, 徐惠三
【申請人】西安科技大學