專利名稱：一種正激電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高頻開關(guān)電源，尤其涉及一種用于小功率開關(guān)電源的正激電路裝置。
正激電路裝置一般是由變壓器、主開關(guān)和副邊輸出整流濾波電路組成，其特點是變壓器的原邊、副邊同時工作。由于電路原邊繞組通過的是單向脈動電流，故其變壓器必須采取措施使變壓器的磁芯復(fù)位，現(xiàn)有技術(shù)中有采取箝位電路實現(xiàn)的。以美國專利US05781420為例進(jìn)行簡要說明，該專利是在正激電路裝置的副邊與輸出整流管并聯(lián)一箝位電路實現(xiàn)變壓器的磁芯復(fù)位，該箝位電路由一開關(guān)和電容組成。該專利解決了變壓器的磁芯復(fù)位的問題，但該專利也有缺點，由于它的箝位電路是并聯(lián)在輸出整流管上的，故其副邊的電壓尖峰會較高，同樣折射到原邊的尖峰也就較高，從而導(dǎo)致主開關(guān)的尖峰電壓會較大。
本發(fā)明的目的是提供一種正激電路裝置，該電路既能解決變壓器的磁芯復(fù)位問題，又不會由于復(fù)位造成主開關(guān)尖峰電壓太高。
本發(fā)明提出的一種正激電路裝置，包括變壓器T、位于原邊的主開關(guān)管Q1和副邊整流濾波裝置，所述的整流濾波裝置包括輸出整流管CR1、輸出續(xù)流管CR2、濾波電感L1和濾波電容C2；所述的輸出整流管CR1的正極與副邊同相端相連，其負(fù)極與所述的濾波電感L1相串接；所述的輸出續(xù)流管CR2的負(fù)極與所述的輸出整流管CR1和所述的濾波電感L1之間的節(jié)點相連，所述的輸出續(xù)流管CR2的正極與變壓器T副邊的反相端相連；所述的濾波電容C2的一端與所述的濾波電感L1的另一端相連，其另一端接變壓器T副邊的反相端；另外，在變壓器T的副邊還并聯(lián)了由箝位開關(guān)Q1和箝位電容C1串聯(lián)組成的一個箝位電路，所述的主開關(guān)管Q1與所述的箝位開關(guān)Q2的導(dǎo)通是互為反相的。
所述的正激電路裝置，其箝位開關(guān)Q2的控制方式可以是自驅(qū)動，也可以是他激驅(qū)動。
下面結(jié)合附圖和實施例作詳細(xì)的說明。


圖1是美國專利US05781420的原理圖。
圖2是本發(fā)明提出的正激電路裝置。
圖3是圖2中的關(guān)鍵器件主開關(guān)管Q1、箝位開關(guān)Q2的時序圖和主開關(guān)管Q1、箝位電容C1的電壓波形圖。
圖4為本發(fā)明的一個實施例。
圖5為本發(fā)明的另一個實施例。
圖1是美國專利US05781420的原理結(jié)構(gòu)圖，其中Q為主開關(guān)，Qq為箝位開關(guān)，Cq為箝位電容，CR、CR′分別為輸出整流、輸出續(xù)流管，L為輸出濾波電感，C為輸出濾波電容。該電路的工作原理如下當(dāng)主開關(guān)Q關(guān)斷后，變壓器的剩余能量從變壓器的副邊通過輸出續(xù)流管CR′、箝位開關(guān)Qq向箝位電容Cq釋放，箝位電容Cq上的電壓升高，當(dāng)剩余能量釋放完畢，箝位電容Cq上的能量通過L、負(fù)載，返回變壓器，使勵磁電流反向，從而使變壓器磁芯復(fù)位，同時主開關(guān)Q上的電壓下降，主開關(guān)Q的電壓大小由箝位電容Cq電壓和變壓器匝比決定，只要箝位電容Cq的值選取合適，主開關(guān)Q再次導(dǎo)通時的電壓就會較低。
本發(fā)明提出的解決方案如圖2所示，其中Q1為主開關(guān)管，Q2為箝位開關(guān)，C1為箝位電容，CR1、CR2分別為輸出整流管、輸出續(xù)流管，L1為濾波電感，C2為濾波電容，T為變壓器。其工作原理是當(dāng)主開關(guān)管Q1開通時，變壓器T向副邊輸出能量，副邊電流流過輸出整流管CR1、濾波電感L1和負(fù)載，此時箝位電容C1上的電壓為下正上負(fù)，箝位開關(guān)Q2處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)主開關(guān)管Q1關(guān)斷后，主開關(guān)管Q1上的電壓上升，對應(yīng)地，變壓器T副邊的電壓逐漸下降為零，直至反向變高，同時，輸出整流管CR1關(guān)斷，輸出續(xù)流管CR2導(dǎo)通，輸出電流通過輸出續(xù)流管CR2續(xù)流；當(dāng)變壓器T副邊電壓反向升高到與箝位電容C1的電壓相等后，箝位電路開始工作，箝位開關(guān)Q2導(dǎo)通，變壓器T的剩余能量通過箝位開關(guān)Q2給箝位電容C1充電，箝位電容C1的電壓上升；當(dāng)箝位電容C1上的電壓上升到一定的值后，變壓器T的剩余能量釋放完畢，箝位電容C1通過箝位開關(guān)Q2向變壓器T副邊進(jìn)行放電，變壓器T的勵磁電流反向，對變壓器T進(jìn)行復(fù)位，箝位電容C1上的電壓下降；當(dāng)箝位電容C1上的電壓下降至某一值后，主開關(guān)管Q1導(dǎo)通，箝位開關(guān)Q2關(guān)斷，正激電路裝置開始進(jìn)入下一個工作周期。
由于變壓器T的副邊在主開關(guān)管Q1關(guān)斷后相當(dāng)于與箝位電容C1并聯(lián)，使變壓器T的原、副邊不會產(chǎn)生電壓的突變，從而限制了主開關(guān)管Q1的關(guān)斷尖峰電壓和輸出整流管CR1、輸出續(xù)流管CR2的尖峰電壓；由于箝位電路放在了副邊，箝位開關(guān)和箝位電容的耐壓值都可取得較低。在現(xiàn)有技術(shù)中，主開關(guān)管Q1的開通電壓為兩倍輸入電壓，而在本裝置中，主開關(guān)管Q1的開通電壓受箝位電容C1上的電壓控制，通過對箝位電容C1取值的優(yōu)化，可以使主開關(guān)管Q1的開通電壓遠(yuǎn)小于兩倍輸入電壓，當(dāng)箝位電容C1和變壓器T副邊電感L的半個LC諧振周期小于或等于主開關(guān)管Q1的關(guān)斷時間時，主開關(guān)管Q1的開通電壓僅為輸入電壓，相等時箝位電容C1取值為最優(yōu)，此時主開關(guān)管Q1的開通電壓和尖峰電壓都最小。
圖3是圖2的關(guān)鍵器件主開關(guān)管Q1、箝位開關(guān)Q2的時序圖和主開關(guān)管Q1、箝位電容C1的電壓波形圖，圖中橫軸為時間，縱軸為電壓。從圖3中可以看出，主開關(guān)管Q1、箝位開關(guān)Q2的導(dǎo)通是反相的。主開關(guān)管Q1關(guān)斷后，主開關(guān)管Q1電壓受箝位電容C1的箝位，變化趨勢和箝位電容C1完全相同。
圖4為本發(fā)明的一個實施例，其中Q11為主開關(guān)管，T為變壓器，Q3、Q4分別為輸出同步整流管、輸出同步續(xù)流管，L11為濾波電感，C21為濾波電容，C11為箝位電容，Q21為箝位開關(guān)管。本實施例的箝位開關(guān)用N溝道MOS管，所述箝位開關(guān)管Q21的漏極與所述變壓器T副邊的同相端相連，源極與所述的箝位電容C1相連，柵極與所述變壓器T副邊的反相端相接。所述N溝道MOS管的控制方式為自驅(qū)動。本電路在用于DC—DC電源模塊時，額定輸入電壓為48V，額定輸出電壓為5V，額定輸出電流為20A。在本實施例中，主開關(guān)管Q11關(guān)斷后，箝位開關(guān)管Q21的漏極、源極電壓上升，上升到一定值后，開始下降，下降過程也就是變壓器T磁芯復(fù)位的過程，當(dāng)下降到64V左右時，主開關(guān)管Q11開始打開，其打開時的電壓值遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)的96V，因此其開通損耗要大大減小，效率大為提高，滿載時，整機(jī)效率達(dá)到了89～90％，而現(xiàn)有技術(shù)的效率僅為83％。
圖5為本專利的另一種實施例，其中Q12為主開關(guān)管，T為變壓器，Q3、Q4分別為輸出同步整流管、輸出同步續(xù)流管，L12為濾波電感，C22為輸出濾波電容，C12為箝位電容，Q22為箝位開關(guān)管。與圖4不同的是，本實施例的箝位開關(guān)Q22用的是P溝道MOS管。所述的箝位開關(guān)Q22的漏極與所述的箝位電容C12相連，其源極與所述變壓器T副邊的反相端相接，其柵極與所述變壓器T副邊的同相端相接。本裝置用于同樣的DC—DC電源模塊時，效率也可做到89～90％。
本發(fā)明提出的正激電路裝置采用副邊箝位，解決了對變壓器磁芯的復(fù)位問題。同時，由于采用副邊箝位，對于一般的DC—DC電源變換器而言，其副邊電壓要遠(yuǎn)小于原邊電壓，故其箝位開關(guān)和箝位電容的耐壓值相對現(xiàn)有技術(shù)的原邊箝位要低很多。本發(fā)明提出的正激電路裝置對主開關(guān)管進(jìn)行箝位，減小了主開關(guān)管的開通損耗，電源的效率從現(xiàn)有技術(shù)83％提高到了89～90％。本發(fā)明中的箝位開關(guān)可以做成自驅(qū)動，故電路結(jié)構(gòu)可以做得很簡單，無需加更多的器件；由于該箝位電路并聯(lián)在變壓器副邊，故其繞組上的尖峰電壓較小，使主開關(guān)的尖峰電壓也較小。
權(quán)利要求
1.一種正激電路裝置，包括變壓器T、位于原邊的主開關(guān)管Q1和副邊整流濾波裝置，所述的整流濾波裝置包括輸出整流管CR1、輸出續(xù)流管CR2、濾波電感L1和濾波電容C2；所述的輸出整流管CR1的正極與副邊同相端相連，其負(fù)極與所述的濾波電感L1串接；所述的輸出續(xù)流管CR2的負(fù)極與所述的輸出整流管CR1和所述的濾波電感L1之間的節(jié)點相連，所述的輸出續(xù)流管CR2的正極與變壓器T副邊的反相端相連；所述的濾波電容C2的一端與所述的濾波電感L1的另一端相連，其另一端接變壓器T副邊的反相端，其特征在于在變壓器T副邊還并聯(lián)了由箝位開關(guān)和箝位電容C1串聯(lián)組成一個箝位電路，所述的主開關(guān)管Q1與所述的箝位開關(guān)的導(dǎo)通是互為反相的。
2.如權(quán)利要求2所述的正激電路裝置，其特征在于所述的箝位開關(guān)可以是N溝道MOS管，所述N溝道MOS管的漏極與所述變壓器T副邊的同相端相連，源極與所述的箝位電容C11相連，柵極與所述變壓器T副邊的反相端相接。
3.如權(quán)利要求2所述的正激電路裝置，其特征在于所述的箝位開關(guān)還可以是P溝道MOS管，所述P溝道MOS管的漏極與所述的箝位電容C12相連，源極與所述變壓器T副邊的反相端相接，柵極與所述變壓器T副邊的同相端相接。
4.如權(quán)利要求2、3、4之一所述的正激電路裝置，其特征在于所述的箝位開關(guān)可以是采用自驅(qū)動或它激驅(qū)動的控制方式。
5.如權(quán)利要求2、3、4之一所述的正激電路裝置，其特征在于所述的箝位電容C1的最佳取值條件滿足箝位電容C1和變壓器T副邊電感L的半個LC1諧振周期等于主開關(guān)管Q1的關(guān)斷時間。
全文摘要
本實用新型公開了一種正激電路裝置。該裝置在變壓器T的副邊并聯(lián)了由箝位開關(guān)和箝位電容C1串聯(lián)組成的一個箝位電路,當(dāng)主開關(guān)管Q1開通時,箝位開關(guān)Q2處于關(guān)斷狀態(tài),變壓器T向副邊輸出能量;當(dāng)主開關(guān)管Q1關(guān)斷后,變壓器T副邊電壓反向升高,箝位開關(guān)Q2導(dǎo)通,箝位電容C1的電壓上升;當(dāng)箝位電容C1上的電壓上升到一定的值后開始放電,變壓器T的勵磁電流反向,變壓器T完成復(fù)位。本裝置采用的副邊箝位使箝位開關(guān)和箝位電容的耐壓值很低,主開關(guān)上的尖峰電壓也較小,同時提高了電源的效率。
文檔編號H02M3/22GK1332513SQ0012562
公開日2002年1月23日 申請日期2000年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月28日
發(fā)明者丁賢后, 王士民 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司