一种应用于开关电源的能量回馈型缓冲吸收电路制造技术

一种应用于开关电源的能量回馈型缓冲吸收电路，涉及开关电源领域。本实用新型专利技术应用于加了RDC缓冲吸收电路的开关电源。其结构特点是，它包括电阻二、微型变压器和二极管二。电阻二和微型变压器的低压侧串联后并联连接在所述RDC缓冲吸收电路中电阻一的两端。微型变压器的高压侧输出经二极管二回馈至开关电源的输入端。同现有技术相比，本实用新型专利技术在传统的RCD缓冲吸收电路的基础上增加了能量回馈性缓冲吸收电路，不仅大大提高开关电源的效率，还能避免开关电源的发热。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于开关电源的能量回馈型缓冲吸收电路
本技术涉及开关电源领域，特别是应用于开关电源的能量回馈型缓冲吸收电路。
技术介绍
单端反激式拓扑，由于结构简单、工作可靠等优点，在开关电源中得到了广泛的应用。然而，由于元器件的非理想性，在实际电路设计中往往不能获得很高的输出效率和安全性。参看图1，当反激开关电源的功率开关管S关断瞬间，其漏源电压Vds和漏源电流Ids如图2所示。这种电压和电流的重叠，是导致功率开关管S发热的主要原因。不仅使得开关电源的效率明显降低，更主要的是导致功率开关管S因热击穿而损坏。现有技术中，参看图3，附加了RCD缓冲吸收电路的反激开关电源，其漏源电压Vds和漏源电流Ids如图4所示。可以看到，由于缓冲电容C和二极管D的共同作用，在关断瞬间功率开关管S的漏源电压上升缓慢，进而其电压和电流的重叠现象大大减轻，使得功率开关管S在关断瞬间的功率耗散大幅度减少。然而，缓冲电容C上储存的能量必须在功率开关管S导通期间通过电阻R释放掉，这就导致电阻R的功率耗散居高不下。因而RDC吸收电路实际上只是将功率开关管S的功率耗散转移到了外部电阻R上。它虽然防止了功率开关管S的热击穿损坏，却没能解决开关电源的发热问题，不能提高开关电源的效率。为了解决这个问题，业界提出了诸多的解决方案，譬如LCD缓冲吸收电路、能量回馈缓冲电路、有源缓冲吸收电路、谐振型软开关电路等等。参看图5和图6，对于LDC缓冲吸收电路和能量回馈缓冲电路：附加了这两种缓冲吸收电路的反激开关电源的功率开关管S的漏源电压Vds和漏源电流Ids如图7所示。这两种电路结构都能大大削弱由于功率变压器的原边漏感所引起的Vds尖峰，并能将电容C上储存的能量回馈电源，因此是一种优良的漏感尖峰吸收电路。这两种吸收电路也能在一定程度上减缓功率开关管S关断瞬间的Vds上升速度，但是对由于电压、电流重叠所产生的功率损耗的克服效果作用比较有限。对于有源缓冲吸收电路和谐振型软开关电路：有源缓冲吸收电路、谐振型软开关电路都是现代开关电源中的精品技术，它们能够相当彻底地解决功率开关管在关断瞬间由于电压、电流重叠所产生的功率损耗所导致的发热问题以及由于功率变压器的原边漏感所引起的Vds尖峰问题。遗憾的是这类技术的电路构成过于复杂，因而在开关电源中很少被采用。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本技术的目的是提供一种应用于开关电源的能量回馈型缓冲吸收电路。它在传统的RCD缓冲吸收电路的基础上增加了能量回馈性缓冲吸收电路，不仅大大提高开关电源的效率，还能避免开关电源的发热。为了达到上述专利技术目的，本技术的技术方案以如下方式实现：一种应用于开关电源的能量回馈型缓冲吸收电路，它应用于加了RDC缓冲吸收电路的开关电源。其结构特点是，它包括电阻二、微型变压器和二极管二。电阻二和微型变压器的低压侧串联后并联连接在所述RDC缓冲吸收电路中电阻一的两端。微型变压器的高压侧输出经二极管二回馈至开关电源的输入端。在上述能量回馈型缓冲吸收电路中，所述微型变压器使用材质为8-7k的鯭锌铁氧体磁环，外径14mm，内径8mm，厚7mm；所述微型变压器的原边为1匝，副边为10匝。本技术由于采用了上述结构，使用微型变压器附加在RDC缓冲吸收电路之上，再通过一只二极管将被转移到功率开关管外部的能量回馈到供电电源，同时用一只电阻限制最大放电电流。实践证明，本技术结构能大大提高开关电源工作效率，并避免开关电源的发热。本技术能量回馈型缓冲吸收电路，不仅可以应用在单端反激式拓扑中，也可以应用在其他形式的拓扑中，有广泛的应用前景。下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步说明。附图说明图1为现有技术中反激开关电源的结构示意图；图2为图1中功率开关管关断瞬间漏源电压和漏源电流的波形图；图3为现有技术中附加了RDC缓冲吸收电路的反激开关电源结构示意图；图4为图3中功率开关管关断瞬间漏源电压和漏源电流的波形图；图5为现有技术中附加了LDC缓冲吸收电路的反激开关电源结构示意图；图6为现有技术中附加了能量回馈缓冲电路的反激开关电源结构示意图；图7为图5和图6中功率开关管关断瞬间漏源电压和漏源电流的波形图；图8为附加了本技术能量回馈型缓冲吸收电路的反激开关电源结构示意图；图9为图3中RDC缓冲吸收电路的电阻R上的电压信号波形图；图10为图9中RDC缓冲吸收电路的电阻一R1上的电压信号波形图；图11为本技术实施例中的开关电源示例图；图12为本技术的扩展应用示例图。具体实施方式参看图8，本技术应用于附加了RDC缓冲吸收电路开关电源的能量回馈型缓冲吸收电路，包括电阻二R2、微型变压器T和二极管二D2。电阻二R2和微型变压器T的低压侧串联后并联连接在所述RDC缓冲吸收电路中电阻一R1的两端，微型变压器T的高压侧输出经二极管二D2回馈至开关电源的输入端。微型变压器T使用材质为8-7k的鯭锌铁氧体磁环，外径14mm，内径8mm，厚7mm；所述微型变压器T的原边为1匝，副边为10匝。本技术工作时，在功率开关管S关断瞬间，由于二极管一D1的正向导通，电容C充电至电源电压（上正下负），电阻一R1上的电压VR基本为零，微型变压器T基本没有输出。在功率开关管S导通瞬间，由于二极管一D1截止，电容C通过功率开关管S放电，在电阻一R1上出现了上负下正的电压跳变，该电压跳变经微型变压器T反向耦合、再经二极管二D2回馈电源。由于微型变压器T的原副边变比为1:10，因而只要电阻一R1上的电压的绝对值大于1/10的电源电压，微型变压器T的副边电压就会超过电源电压，使得二极管二D2通导进而能量馈入电源。参看图9和图10，对比现有技术中图3电路中电阻R和本技术电路中电阻一R1上的电压信号波形，可知采用本技术结构时，电阻一R1上的电压已经变成了很窄的脉冲。正因为如此，在本技术电路中，电阻一R1的耗散功率几乎为零。事实上，此电阻一R1已经没有什么存在的意义，它的阻值可以很大。之所以仍然保留电阻一R1，是让它在微型变压器T原边电压降到电源电压的1/10之后、能量回馈停止之后仍然可以继续释放电容C的残余能量。本技术电路中的电阻二R2用于限制电容C放电的最大电流。实施例：我们的试验是在一个环境温度为23℃、输入电压为24V、输出为18V/2A、开关频率为140kHz的反激开关电源设计上进行。在缓冲吸收电路为如图3所示的RCD形式的情况下（电容C为6.8nF，电阻R为10Ω/8W），满功率输出时，电阻R的温度达到70℃以上。而在缓冲吸收电路为如图8所示的本技术结构形式的情况下（电容C仍为6.8nF，电阻一R1为1.5k/0.125W，电阻二R2为1/0.5W），满功率输出时，电阻一R1的温度低于30℃，电阻二R2的温度低于50℃。具体实例连接如图11所示。本技术是在反激开关电源设计上实施的。实际上，这种能量回馈型缓冲吸收电路并不只限于应用在反激开关电源设计上。在多个RCD型缓冲吸收电路均需要将能量回馈电源的情况下，可以只使用一个具有多个原边的微型变压器进行能量回馈。例如推挽拓扑开关电源，可以如图12实施。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于开关电源的能量回馈型缓冲吸收电路，它应用于加了RDC缓冲吸收电路的开关电源，其特征在于，它包括电阻二（R2）、微型变压器（T）和二极管二（D2），电阻二（R2）和微型变压器（T）的低压侧串联后并联连接在所述RDC缓冲吸收电路中电阻一（R1）的两端，微型变压器（T）的高压侧输出经二极管二（D2）回馈至开关电源的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种应用于开关电源的能量回馈型缓冲吸收电路，它应用于加了RDC缓冲吸收电路的开关电源，其特征在于，它包括电阻二（R2）、微型变压器（T）和二极管二（D2），电阻二（R2）和微型变压器（T）的低压侧串联后并联连接在所述RDC缓冲吸收电路中电阻一（R1）的两端，微型...

【专利技术属性】
技术研发人员：何国霖，郭殿鹏，
申请(专利权)人：同方泰德国际科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11