一种反激变换器和电子设备制造技术

本发明专利技术公开了一种反激变换器和电子设备，所述反激变换器包括：变压器、第一功率开关、第二功率开关、吸收电容和吸收二极管；主级绕组和辅助绕组具有相同位置的同名端；主级绕组和次级绕组具有不同位置的同名端；主级绕组的第一端与输入电压耦接，主级绕组的第二端与第一功率开关的第一端耦接；辅助绕组的第一端与吸收电容的第一端耦接，辅助绕组的第二端与第二功率开关的第一端耦接；通过控制第一功率开关和第二功率开关的开关时序，本发明专利技术提出的反激变换器具有更低的开关损耗。变换器具有更低的开关损耗。变换器具有更低的开关损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种反激变换器和电子设备


[0001]本专利技术涉及电源转换
，具体涉及一种反激变换器和电子设备。

技术介绍

[0002]现有技术的反激变换器包括原边反馈反激变换器(PSR)和副边反馈反激变换器(SSR)，如图1a所示的第一现有反激变换器11，包括EMI滤波整流模块110、输入电容CIN、第一吸收模块151、变压器TS、第一现有驱动芯片121、第一反馈模块131、供电电容CP、第一输出模块141、第一功率开关MP和电流检测电阻Rcs。第一功率开关MP可采用功率三极管BJT或是功率金属半导体场效应管MOSFET，或是输出更大功率的IGBT或氮化镓功率管GaN。
[0003]EMI滤波整流模块110输入端耦接交流电源，输出经过EMI滤波和整流后的直流输入电压VIN；输入电容CIN用于滤除输入电压VIN的高频噪声；变压器TS包括主级绕组Lp、辅助绕组La和次级绕组Ls，主级绕组Lp与次级绕组Ls具有不同位置的同名端，次级绕组Ls和辅助绕组La具有相同位置的同名端；主级绕组Lp的同名端耦接输入电压VIN，非同名端耦接第一功率开关MP的第一端；第一输出模块141包括次级绕组Ls、续流模块DS、负载和输出电容CO，次级绕组Ls的非同名端耦接续流模块DS的第一端，续流模块DS的第二端耦接与负载并联的输出电容CO的第一端，输出电容CO的第二端耦接次级绕组Ls的第二端；辅助绕组La的同名端耦接地，非同名端耦接第一反馈模块131；第一反馈模块131用于取样第一现有反激变换器11的输出电压VO和对供电电容CP进行供电，包括供电二极管DC和比例分压电阻RF1/RF2；第一吸收模块151用于吸收变压器TS主级绕组Lp的漏感能量，包括吸收电容Clp、吸收电阻Rlp和吸收二极管Dlp；第一现有驱动芯片121包括5个引脚，分别是VCC引脚耦接供电电容CP；FB引脚耦接第一反馈模块131的分压电阻；GT引脚耦接第一功率开关MP的控制端；CS引脚耦接第一功率开关MP的第二端和电流检测电阻Rcs，电流检测电阻Rcs用于检测流过第一功率开关MP的电流；GND引脚耦接地。当续流模块DS为二极管时，构成非同步整流反激变换器；当续流模块DS为MOSFET时，构成同步整流反激变换器。
[0004]在第一现有驱动芯片121的GT引脚输出高电平到第一功率开关MP的控制端时，第一功率开关MP导通，输入电压VIN通过第一功率开关MP和电流检测电阻Rcs对变压器TS的主级绕组Lp充电，主级绕组Lp上的电压降近似为VIN；在第一现有驱动芯片121的GT引脚输出低电平到第一功率开关MP的控制端时，第一功率开关MP截止，输出电压VO对变压器TS的次级绕组Ls放电，主级绕组Lp上的电压降近似为
‑
Nps*VO；由于辅助绕组La和次级绕组Ls具有相同位置的同名端，当辅助绕组La和次级绕组Ls具有相同的绕组匝数时，辅助绕组La上的电压也为VO，所以相当于利用了输出电压VO通过供电二极管DC对供电电容CP供电，同时利用分压电阻RF1/RF2间接检测了输出电压VO反馈给第一现有驱动芯片121的FB引脚来控制第一功率开关MP导通和截止，实现对输出电压VO的反馈控制。第一现有反激变换器11通过在原边的辅助绕组La实现了对次级绕组Ls输出电压VO的反馈控制，所以被称为是原边反馈反激变换器(PSR)。
[0005]如图1b所示的第二现有反激变换器12是现有技术另一种常见的原边反馈反激变
换器(PSR)，与图1a所示的第一现有反激变换器11的主要区别是图1b所示的第二现有反激变换器12中的第二吸收模块152和第二现有驱动芯片122。第二吸收模块152还包括第二吸收电阻Rlp2；第二现有驱动芯片122与第一现有驱动芯片121不同点是，第二现有驱动芯片122集成了第一功率开关MP在芯片内部，DRN引脚耦接第一功率开关MP的第一引脚和主级绕组Lp的非同名端。
[0006]以上的原边反馈反激变换器(PSR)常用于小功率低成本的反激隔离电源，主要优点是不需要光耦，电路结构简单，成本较低；主要缺点是输出电压精度不高以及对输出电压的动态响应反应比较慢，整体效率不高，典型的5V1A的平均效率为75％左右，5V2A的平均效率在80％左右。要求更大功率的适配器或手机充电器而言，更多的是采用副边反馈反激变换器(SSR)。
[0007]如图1c所示的第三现有反激变换器13是现有技术一种常用的副边反馈反激变换器(SSR)，与图1a所示的第一现有反激变换器11的主要区别是图1c所示的第三现有反激变换器13中的第二输出模块142和第三现有驱动芯片123。第三现有反激变换器13的第二输出模块142还具有光耦模块DH，光耦模块DH中包括光耦、稳压模块TL431和反馈网络，光耦模块DH直接把输出电压VO隔离反馈到原边的第三现有驱动芯片123进行反馈控制；第三现有驱动芯片123还包括引脚CMP用于接收光耦输出信号。输出电压VO的瞬态变化都可以通过光耦实时反馈到第三现有驱动芯片123，副边反馈反激变换器(SSR)的输出电压VO具有更高的精度和响应速度，第三现有驱动芯片123具有6个引脚，分别是VCC供电引脚与供电电容CP耦接，GT引脚耦接第一功率开关MP的第一端，FB引脚耦接分压电阻RF1/RF2，CMP引脚耦接光耦的输出，CS引脚耦接第一功率开关MP的第二端和电流检测电阻Rcs，GND引脚耦接地。
[0008]如图1d所示的第四现有反激变换器14是现有技术另一种常用的副边反馈反激变换器(SSR)，与图1c所示的第三现有反激变换器13的主要区别是图1d所示的第四现有反激变换器14中的第四现有驱动芯片124，第四现有驱动芯片124与第三现有驱动芯片123不同点是，第四现有驱动芯片124集成了第一功率开关MP在芯片内部；第四现有驱动芯片124具有6个引脚，分别是VCC供电引脚耦接供电电容CP，DRN引脚耦接芯片内的第一功率开关MP的第一端和主级绕组Lp的非同名端，FB引脚耦接分压电阻RF1/RF2，CMP引脚耦接光耦的输出，CS引脚耦接芯片内的第一功率开关MP的第二端和电流检测电阻Rcs，GND引脚耦接地。
[0009]现有技术的反激变换器主要缺点是：1)反激变换器的漏感能量通过第一吸收模块151或是第二吸收模块152变成了热量消耗掉而降低了效率；2)反激变换器中的第一功率开关MP的开关损耗较大导致效率降低；3)反激变换器的EMI需要进一步优化。

技术实现思路

[0010]本专利技术实施例提供了一种反激变换器和电子设备。
[0011]第一方面，本专利技术实施例提供了一种反激变换器，所述反激变换器包括：
[0012]变压器、第一功率开关、第二功率开关、吸收电容和吸收二极管；
[0013]变压器具有主级绕组、辅助绕组和次级绕组；
[0014]主级绕组和辅助绕组具有相同位置的同名端；
[0015]主级绕组和次级绕组具有不同位置的同名端；
[0016]主级绕组的第一端与输入电压耦接，主级绕组的第二端与第一功率开关的第一端
耦接；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反激变换器，其特征在于，所述反激变换器包括：变压器、第一功率开关、第二功率开关、吸收电容和吸收二极管；变压器具有主级绕组、辅助绕组和次级绕组；主级绕组和辅助绕组具有相同位置的同名端；主级绕组和次级绕组具有不同位置的同名端；主级绕组的第一端与输入电压耦接，主级绕组的第二端与第一功率开关的第一端耦接；辅助绕组的第一端与吸收电容的第一端耦接，辅助绕组的第二端与第二功率开关的第一端耦接；吸收电容的第一端与和吸收二极管的阴极耦接，吸收电容的第二端与输入电压耦接；吸收二极管的阳极与主级绕组的第二端耦接；通过控制第一功率开关和第二功率开关的开关时序，所述反激变换器具有更低的开关损耗。2.根据权利要求1所述的反激变换器，其特征在于，所述反激变换器在控制第一功率开关从截止状态切换成导通状态之前，控制第二功率开关先导通一个脉冲时间，使电流流过吸收电容、辅助绕组和第二功率开关到地，通过变压器的耦合作用，流过辅助绕组的电流被耦合到变压器的主级绕组，使第一功率开关两端的跨压从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，反激变换器再控制第一功率开关从截止状态切换成导通状态，使反激变换器的开关损耗更低。3.根据权利要求1所述的反激变换器，其特征在于，所述反激变换器在控制第一功率开关从截止状态切换成导通状态之前，控制第二功率开关先导通一个脉冲时间，使流过吸收电容、辅助绕组和第二功率开关的电流对供电电容充电，通过变压器的耦合作用，流过辅助绕组的电流被耦合到变压器的主级绕组，使第一功率开关两端的跨压从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，反激变换器再控制第一功率开关从截止状态切换成导通状态，使反激变换器的开关损耗更低。4.根据权利要求1至3任一项所述的反激变换器，其特征在于，所述反激变换器还包括驱动芯片，所述驱动芯片至少具有4个引脚；第1引脚耦接第二功率开关的控制端；第2引脚耦接第一功率开关的控制端；第3引脚耦接第一功率开关的第二端；第4引脚耦接地。5.根据权利要求1至3任一项所述的反激变换器，其特征在于，所述反激变换器还包括驱动芯片，所述驱动芯片集成第二功率开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：郑如吉，
类型：发明
国别省市：