含输出电流补偿支路的反激式变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种反激式变换器，包括：第一电感；第一晶体管，连接至第一电感；原边控制器，控制第一晶体管；第二电感，与第一电感耦合；电容，与负载并联；第一二极管，连接在第二电感和电容之间；输出电流补偿支路，具有第一、第二和第三端口，其中第一端口连接至第一二极管的阳极，第二端口连接至第一二极管的阴极，其中当第一晶体管截止时，输出电流补偿支路通过其第一端口从第二电感处分流一部分电流用于能量存储；当第一晶体管导通时，输出电流补偿支路通过其第二端口释放能量，为电容和负载提供电流；以及副边控制器，连接至输出电流补偿支路的第三端口，控制输出电流补偿支路能量存储或释放的工作状态。

Flyback Converter with Output Current Compensation Branch

【技术实现步骤摘要】
含输出电流补偿支路的反激式变换器
本专利技术涉及电子电路，尤其涉及反激式变换器。
技术介绍
传统反激式变换器的输出电流(指流过续流二极管至输出端的电流)是断续的，此特性会导致其输出电压纹波较大。要获得较小的输出电压纹波，通常的办法是加大输出电解电容的容量或着增加滤波器。但是，常见的铝电解电容对脉动电流的耐受能力差，其性能受温度影响严重；常见的滤波器(如：LC滤波器)会降低电路的动态响应速度。
技术实现思路
为克服传统反激式变换器输出电压纹波较大的不足，本专利技术提供一种含输出电流补偿支路的反激式变换器，目的在于改善输出电压纹波同时提升效率。根据本专利技术实施例的一种反激式变换器，包括：第一电感，具有第一端和第二端，其中第一端连接至直流电源的一端；第一晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端连接至第一电感的第二端，第二端连接至直流电源的另一端；原边控制器，具有连接至第一晶体管控制端的端口，通过该端口控制第一晶体管的开关状态；第二电感，与第一电感耦合，具有第一端和第二端；第一二极管，具有第一端和第二端，其中第一端连接至第二电感的第一端；电容，与负载并联，具有第一端和第二端，其中第一端连接至第一二极管的第二端，第二端连接至第二电感的第二端；输出电流补偿支路，具有第一端口、第二端口和第三端口，其中第一端口连接至第二电感的第一端与第一二极管的第一端，第二端口连接至第一二极管的第二端与电容的第一端，其中当第一晶体管截止时，输出电流补偿支路通过其第一端口从第二电感处分流一部分电流用于能量存储；当第一晶体管导通时，输出电流补偿支路通过其第二端口释放能量，为电容和负载提供电流；以及副边控制器，具有连接至输出电流补偿支路第三端口的端口，通过该端口控制输出电流补偿支路能量存储或释放的工作状态。本专利技术的实施例通过引入输出电流补偿支路，改善传统反激式变换器的输出电压纹波。本专利技术实施例的有益效果主要表现在：结合软开关控制器，所述含输出电流补偿支路的反激式变换器可具有低输出电压纹波和高效率的特点。附图说明图1是根据本专利技术实施例的反激变换器的电路框图。图2是本专利技术实施例1采用的输出电流补偿支路电路图。图3是本专利技术实施例2采用的输出电流补偿支路电路图。图4是本专利技术实施例3采用的输出电流补偿支路电路图。图5是本专利技术实施例4采用的输出电流补偿支路电路图。图6是本专利技术实施例1至实施例4采用的软开关控制信号时序图。图7是本专利技术实施例1的仿真波形图。图8是本专利技术实施例2的仿真波形图。图9是本专利技术实施例3的仿真波形图。图10是本专利技术实施例4的仿真波形图。具体实施方式下面将结合附图详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了便于对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，本领域普通技术人员可以理解，这些特定细节并非为实施本专利技术所必需。此外，在一些实施例中，为了避免混淆本专利技术，未对公知的电路、材料或方法做具体描述。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图均是为了说明的目的，其中相同的附图标记指示相同的元件。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。根据本专利技术的实施例为传统反激式变换器引入输出电流补偿支路，在不增加输出电解电容值的前提下通过补形输出电流来改善输出电压纹波。进一步地，在一些实施例中，可采用软开关控制器，变“硬开关”为“软开关”的工作方式，提升整体电路效率。图1是根据本专利技术实施例的反激变换器的电路框图。参考图1，根据本专利技术实施例的含输出电流补偿支路的反激式变换器包括电感L1、电感L2、N沟道MOS管M1、二极管D1、电容Co、输出电流补偿支路、原边控制器和副边控制器。所述电流补偿支路具有端口a、端口b和端口c，所述原边控制器具有端口g，所述副边控制器具有端口c。直流电源Vi的正端与电感L1的第一端相连，电感L1的第二端与N沟道MOS管M1的漏极相连，N沟道MOS管M1的源极与直流电源Vi的负端相连，原边控制器的端口g与N沟道MOS管M1的栅极相连。电感L2的第一端同时与输出电流补偿支路的端口a以及二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极同时与输出电流补偿支路的端口b、电容Co的一端以及负载RL的一端相连，负载RL的另一端同时与电容Co的另一端以及电感L2的第二端相连，输出电流补偿支路的端口c与副边控制器的端口c相连。电感L1和电感L2存在耦合关系，分别构成变压器的原边绕组和副边绕组，电感L1的第一端与电感L2的第一端是异名端。所述输出电流补偿支路的作用是：当N沟道MOS管M1截止时，通过其端口a从电感L2处分流一部分电流用于能量存储；当N沟道MOS管M1导通时，通过其端口b释放能量，为电容Co和负载RL提供电流。所述原边控制器的作用是：通过其端口g控制N沟道MOS管M1的开关状态。所述副边控制器的作用是：通过其端口c控制输出电流补偿支路能量存储或释放的工作状态。实施例1图2是本专利技术实施例1采用的输出电流补偿支路电路图。所述输出电流补偿支路包括电感La1、N沟道MOS管Ma1、二极管Da1和二极管Da2。电感La1的第一端与输出电流补偿支路的端口a相连，电感La1的第二端同时与二极管Da2的阳极以及二极管Da1的阳极相连，二极管Da1的阴极与输出电流补偿支路的端口b相连。二极管Da2的阴极与N沟道MOS管Ma1的漏极相连，N沟道MOS管Ma1的源极与电感L2的第二端相连，N沟道MOS管Ma1的栅极与输出电流补偿支路的端口c相连。二极管Da2的作用是屏蔽N沟道MOS管Ma1的体二极管。在一个实施例中，考虑N沟道MOS管Ma1存在寄生电容，添加振荡抑制支路。振荡抑制支路包括电容Ca1和电阻Ra1，电容Ca1的一端与二极管Da2的阳极相连，电容Ca1的另一端与电阻Ra1的一端相连，电阻Ra1的另一端与N沟道MOS管Ma1的栅极相连。在一些实施例中所述原边和副边控制器为软开关控制器，图6是本专利技术实施例的软开关控制信号时序图，其中vg为原边控制器端口g的电压，vc为副边控制器端口c的电压，T为开关周期，D为vg的占空比，Dc为vc的占空比。D和Dc的取值范围均为0至1，vg和vc分别满足式(1)和式(2)。为了实现软开关，可以采用“D为主Dc为辅”的控制策略，具体步骤包括：步骤一：根据直流电源Vi、负载RL或反激式变换器的输出电压Vo调节D，按式(1)设置vg；同时，赋值Dc＝D，按式(2)设置vc；步骤二：保持D和vg不变，调整Dc的大小并按式(2)设置vc直至N沟道MOS管M1符合零电压或准零电压开通的工作特征；步骤三：重复步骤一至步骤二直至反激式变换器进入稳态。原边和副本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反激式变换器，包括：第一电感(L1)，具有第一端和第二端，其中第一端连接至直流电源(Vi)的一端；第一晶体管(M1)，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端连接至第一电感(L1)的第二端，第二端连接至直流电源(Vi)的另一端；原边控制器，具有连接至第一晶体管(M1)控制端的端口(g)，通过该端口(g)控制第一晶体管(M1)的开关状态；第二电感(L2)，与第一电感(L1)耦合，具有第一端和第二端；第一二极管(D1)，具有第一端和第二端，其中第一端连接至第二电感(L2)的第一端；电容(Co)，与负载(RL)并联，具有第一端和第二端，其中第一端连接至第一二极管(D1)的第二端，第二端连接至第二电感(L2)的第二端；输出电流补偿支路，具有第一端口(a)、第二端口(b)和第三端口(c)，其中第一端口(a)连接至第二电感(L2)的第一端与第一二极管(D1)的第一端，第二端口(b)连接至第一二极管(D1)的第二端与电容(Co)的第一端，其中当第一晶体管(M1)截止时，输出电流补偿支路通过其第一端口(a)从第二电感(L2)处分流一部分电流用于能量存储；当第一晶体管(M1)导通时，输出电流补偿支路通过其第二端口(b)释放能量，为电容(Co)和负载(RL)提供电流；以及副边控制器，具有连接至输出电流补偿支路第三端口(c)的端口(c)，通过该端口(c)控制输出电流补偿支路能量存储或释放的工作状态。...

【技术特征摘要】
1.一种反激式变换器，包括：第一电感(L1)，具有第一端和第二端，其中第一端连接至直流电源(Vi)的一端；第一晶体管(M1)，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端连接至第一电感(L1)的第二端，第二端连接至直流电源(Vi)的另一端；原边控制器，具有连接至第一晶体管(M1)控制端的端口(g)，通过该端口(g)控制第一晶体管(M1)的开关状态；第二电感(L2)，与第一电感(L1)耦合，具有第一端和第二端；第一二极管(D1)，具有第一端和第二端，其中第一端连接至第二电感(L2)的第一端；电容(Co)，与负载(RL)并联，具有第一端和第二端，其中第一端连接至第一二极管(D1)的第二端，第二端连接至第二电感(L2)的第二端；输出电流补偿支路，具有第一端口(a)、第二端口(b)和第三端口(c)，其中第一端口(a)连接至第二电感(L2)的第一端与第一二极管(D1)的第一端，第二端口(b)连接至第一二极管(D1)的第二端与电容(Co)的第一端，其中当第一晶体管(M1)截止时，输出电流补偿支路通过其第一端口(a)从第二电感(L2)处分流一部分电流用于能量存储；当第一晶体管(M1)导通时，输出电流补偿支路通过其第二端口(b)释放能量，为电容(Co)和负载(RL)提供电流；以及副边控制器，具有连接至输出电流补偿支路第三端口(c)的端口(c)，通过该端口(c)控制输出电流补偿支路能量存储或释放的工作状态。2.如权利要求1所述的反激式变换器，其中所述输出电流补偿支路包括：第三电感(La1)，具有第一端与第二端，其中第一端连接至输出电流补偿支路的第一端口(a)；第二二极管(Da2)，具有第一端与第二端，其中第一端连接至第三电感(La1)的第二端；第二晶体管(Ma1)，具有第一端、第二端与控制端，其中第一端连接至第二二极管(Da2)的第二端，第二端连接至第二电感(L2)的第二端，控制端连接至输出电流补偿支路的第三端口(c)；以及第三二极管(Da1)，具有第一端与第二端，其中第一端连接至第三电感(La1)的第二端与第二二极管(Da2)的第一端，第二端连接至输出电流补偿支路的第二端口(b)。3.如权利要求1所述的反激式变换器，其中所述输出电流补偿支路包括：第四电感(Lb1)，具有第一端与第二端，其中第一端连接至输出电流补偿支路的第一端口(a)；第四二极管(Db2)，具有第一端与第二端，其中第一端连接至第四电感(Lb1)的第二端；第三晶体管(Mb1)，具有第一端、第二端与控制端，其中第一端连接至第四二极管(Db2)的第二端，第二端连接至第二电感(L2)的第二端，控制端连接至输出电流补偿支路的第三端口(c)；第五电感(Lb2)，与第四电感(Lb1)耦合，具有第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨益平，陈怡，胡文文，杨象校，
申请(专利权)人：杭州弘易科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33