一种有源箝位正－反激变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种有源箝位正－反激变换器，设有包括由箝位开关管与原边箝位电容组成的串联支路的原边箝位谐振电路，串联支路与隔离变压器原边的原级绕组并联，或者串联在隔离变压器原边的原级绕组的开始端与直流电源的负端之间；逆变开关管是工作在ＺＶＳ状态的逆变开关管，次级整流电路是正－反激工作整流回路和反激工作整流回路中的一种。本发明专利技术可以进入两个不同的工作模式，实现较大的输入、输出电压的调节范围，降低原边开关管及次级整流二极管的反向稳态电压、反向恢复谐振电压尖峰及原边开关管的电压应力、开关损耗，提高效率；本发明专利技术尤其适合在输入电压波动范围很宽、输出电压较宽且输出电压较高、半导体器件无法承受高压的场合广泛运用。

An active clamp forward flyback converter

The invention discloses an active clamp flyback converter is provided, including a clamp switch tube and primary side clamping capacitor series branch primary side clamped resonant circuit, primary winding parallel series branch and isolation transformer, or at the beginning of primary winding is connected in series between the primary isolation transformer the terminal and the negative terminal of the DC power supply; inverter switch inverter switch works in ZVS tube, the secondary rectifier circuit is a positive flyback rectifier circuit and flyback rectifier circuit in the. The invention can enter two different working modes, the adjustment range of input voltage and output voltage larger, reverse voltage, reduce the steady-state reverse primary switches and secondary rectifier diode recovery of resonant voltage spikes and voltage stress of the primary switches, the switching loss and improve efficiency; the invention is particularly suitable for input voltage the fluctuation range is very wide, wide output voltage and the output voltage is high and the semiconductor device unable to withstand the pressure of the occasion is widely used.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变换器，特别是涉及一种宽范围无输出电感有源箝位正-反激变换器。
技术介绍
属于软开关技术的LLC谐振、有源箝位反激、有源箝位正激及其改进方案已经在电源中广泛运用。美国专利US7301785B2公开了一种开关电源电路，是对美国专利US6262897B1、 US6356465B2的进一步改进，通过控制变压器的原副边线圈的耦合比例及原副边谐振频率的对应比例改变控制方法，既解决了 US6262897B1专利中出现的原边开关管电压应力随负载漂移到很高的问题，也从某种程度上改进了 US6356465B2中出现的在某个负载点的异常工作状况。但是，该开关电源电路原边的开关管的电压应力仍然与US6262897B1中的线路一样，会随着负载的状况而变化，且在满载时会偏移到很高，未从根本上克服典型谐振技术的缺点，因此，其可的功率范围、输入及输出电压变化范围受到限制。此外，由于谐振点的控制对于负载的变化相当敏感，其采用的PWM-PFM控制方法在输入电压波动范围很宽、输出电压较宽且输出电压较高、半导体器件无法承受高压的场合，如无输入电解电容的AC-DC单级高功率因素充电器中也受到限制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出一种有源箝位正-反激变换器。 本专利技术的技术问题采用以下技术方案予以解决 这种有源箝位正-反激变换器，包括级联连接的输入电路、逆变开关管、驱动电路、隔离变压器、次级整流电路和次级输出滤波电容，以及连接在次级输出滤波电容与驱动电路之间的电压控制电路。 这种有源箝位正-反激变换器的特点是 设有原边箝位谐振电路，所述原边箝位谐振电路包括由箝位开关管与原边箝位电容组成的串联支路，所述串联支路与隔离变压器原边的原级绕组并联，或者串联在隔离变压器原边的原级绕组的开始端与直流电源的负端之间。原边箝位电容在原边的逆变开关管关断的时候与漏感产生谐振，使原边的箝位开关管和逆变开关管获得零电压切换(Zero Voltage Switch,简称ZVS)，通过谐振将漏感的能量传递到次级，避免漏感的能量损耗及瞬间造成逆变开关管的电压尖峰。通过控制箝位开关管可以控制谐振电流反向回路的通断。 所述逆变开关管是工作在ZVS状态的逆变开关管，其一端与所述隔离变压器原边的原级绕组的开始端连接，另一端与直流电源的负端连接。通过控制逆变开关管的门极电压，将直流电压转换成脉冲电压加在隔离变压器的原级绕组。 所述次级整流电路是正-反激工作整流回路和反激工作整流回路中的一种，包括五个二极管，第一二极管、第二二极管的阴极与输出滤波电容的一端连接，第三二极管、第四二极管、第五二极管的阳极与输出滤波电容的另一端连接，第四二极管的阴极与第二二极管的阳极连接，或者第四二极管的阴极与第二二极管的阳极之间串联连接一由隔离变压器次级绕组的开始端向外延伸的附加绕组，第五二极管的阴极与隔离变压器次级绕组的末尾端及次级隔直分压电容的一端连接；第三二极管的阴极与第一二极管的阳极及次级隔直分压电容的另一端连接。 本专利技术的技术问题采用以下进一步的技术方案予以解决 所述隔离变压器是磁芯开有气隙的隔离变压器，和原边串联有电感的隔离变压器的一种。磁芯气隙的大小由正、反激的比例和系统输入输出参数共同决定，原、副边耦合系数无需另外做特定的设置。 所述隔离变压器的次级绕组是独立的次级绕组，和其开始端有向外延伸的附加绕组的次级绕组的一种。 所述隔离变压器是单一反激工作模式下的变压器，和正-反激工作模式下的变压器中的一种。 所述隔离变压器是有正激线圈与反激线圈完全复用的单个副边绕组的变压器，和有正激线圈与反激线圈不完全复用的多个副边绕组的变压器中的一种所述次级隔直分压电容是直流(Direct capacitance ，简称DC)电容，即具有正负极性电容，其正向输入端与所述隔离变压器次级绕组的末尾端连接，负向输入端与第三二极管的阴极及第一二极管的阳极连接。次级隔直分压电容在正激工作回路时与输出端构成分压，用于隔直分压储能，并在反激回路工作时释放能量，以代替传统的储能电感。与漏感形成的固有谐振频率相比系统开关频率或者原边的谐振频率低很多，次级隔直分压电容的电压及电流变化近似线性变化。所述输入电路与DC输入电源，和AC输入电源中的一种连接。 所述与AC输入电源连接的输入电路是整流电路。 所述整流电路是全波整流电路，和半波整流电路中的一种。 所述与DC输入电源连接的输入电路是容量至少是零的输入滤波电容。 所述开关管驱动电路将PWM的IC产生的驱动信号直接或者进行处理后驱动逆变开关管及原边箝位谐振电路中的箝位开关管，这两个信号互补，且有一定的死区时间。 所述电压控制电路根据检测处理电路的反馈信号进行比较运算后发出频率恒定、on/off占空比可变的PWM信号。 所述检测处理电路是直流输出电压检测处理电路、原边电流检测处理电路、输出电流检测处理电路中的一种。 本专利技术与现有技术对比的有益效果是 本专利技术的正-反激有源箝位变换器利用其可以进入两个不同的工作模式单一反激工作模式及正-反激工作模式，能够实现较大的输入、输出电压的调节范围，即在较宽范围输入输出电压的情况下工作；原边的箝位电容与漏感谐振，使原边的箝位开关管和逆变开关管获得ZVS，并提高隔离变压器磁芯的利用率；采用原边开关管的ZVS、隔离变压器副边正、反激绕组的复用及次级隔直分压电容的分压储能，可以降低原边开关管及次级整流二极管的反向稳态电压、反向恢复谐振电压尖峰以及原边开关管的电压应 力、开关损耗，提高效率；在输入电压宽、输出工作电压宽的场合，特别是输出电压较 高时，这种降低原边开关管的电压应力、开关损耗，提高效率的效果更加明显。本专利技术 尤其适合在输入电压波动范围很宽、输出电压较宽且输出电压较高、半导体器件无法承 受高压的场合，如无输入电解电容的AC-DC单级高功率因素开关电源、较高电压的电池 充电器中广泛运用。附图说明 图1是本专利技术具体实施方式一的电路图； 图2是图1电路的变压器等效结构一示意图； 图3是图1电路的变压器等效结构二示意图； 图4是图1电路的变压器等效结构三示意图； 图5是图1电路的变压器等效结构四示意图； 图6是图1电路在正-反激工作模式下的主要器件的波形图； 图7是本专利技术具体实施方式二的电路图； 图8是本专利技术具体实施方式三的电路图； 图9是本专利技术具体实施方式四的电路图； 图10是本专利技术具体实施方式五的电路图。具体实施例方式下面将结合具体实施方式并对照附图对本专利技术作进一步说明。 具体实施方式一 —种如图1 6所示的有源箝位正-反激变换器，包括输入电路110、开关管驱 动电路180、逆变开关管130、隔离变压器140、原边箝位谐振电路120、次级整流电路 150、次级隔直分压电容160、输出滤波电容170、电压控制电路190。 输入电路IIO用来对交变的电压进行整流。因为其不接大容量的输入滤波电 容，能够较好的跟随输入电压，以保证输入电源的功率因数(Power Factor,简称PF)和总 谐波含量(Total Harmonics Distortion,简称THD) 逆变线路则由逆变开关管Q1和隔离变压器140共同构成，原边箝位谐振电路 120由箝位电容C2、箝位开关管Q2及变压器原边线圈共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源箝位正－反激变换器，包括级联连接的输入电路、逆变开关管、驱动电路、隔离变压器、次级整流电路和次级输出滤波电容，以及连接在次级输出滤波电容与驱动电路之间的电压控制电路，其特征在于：　　设有原边箝位谐振电路，所述原边箝位谐振电路包括由箝位开关管与原边箝位电容组成的串联支路，所述串联支路与隔离变压器原边的原级绕组并联，或者串联在隔离变压器原边的原级绕组的开始端与直流电源的负端之间；　　所述逆变开关管是工作在ＺＶＳ状态的逆变开关管，其一端与所述隔离变压器原边的原级绕组的开始端连接，另一端与直流电源的负端连接；　　所述次级整流电路是正－反激工作整流回路和反激工作整流回路中的一种，包括五个二极管，第一二极管、第二二极管的阴极与输出滤波电容的一端连接，第三二极管、第四二极管、第五二极管的阳极与输出滤波电容的另一端连接，第四二极管的阴极与第二二极管的阳极连接，或者第四二极管的阴极与第二二极管的阳极之间串联连接一由隔离变压器次级绕组的开始端向外延伸的附加绕组，第五二极管的阴极与隔离变压器次级绕组的末尾端及次级隔直分压电容的一端连接；第三二极管的阴极与第一二极管的阳极及次级隔直分压电容的另一端连接。...

【技术特征摘要】
一种有源箝位正-反激变换器，包括级联连接的输入电路、逆变开关管、驱动电路、隔离变压器、次级整流电路和次级输出滤波电容，以及连接在次级输出滤波电容与驱动电路之间的电压控制电路，其特征在于设有原边箝位谐振电路，所述原边箝位谐振电路包括由箝位开关管与原边箝位电容组成的串联支路，所述串联支路与隔离变压器原边的原级绕组并联，或者串联在隔离变压器原边的原级绕组的开始端与直流电源的负端之间；所述逆变开关管是工作在ZVS状态的逆变开关管，其一端与所述隔离变压器原边的原级绕组的开始端连接，另一端与直流电源的负端连接；所述次级整流电路是正-反激工作整流回路和反激工作整流回路中的一种，包括五个二极管，第一二极管、第二二极管的阴极与输出滤波电容的一端连接，第三二极管、第四二极管、第五二极管的阳极与输出滤波电容的另一端连接，第四二极管的阴极与第二二极管的阳极连接，或者第四二极管的阴极与第二二极管的阳极之间串联连接一由隔离变压器次级绕组的开始端向外延伸的附加绕组，第五二极管的阴极与隔离变压器次级绕组的末尾端及次级隔直分压电容的一端连接；第三二极管的阴极与第一二极管的阳极及次级隔直分压电容的另一端连接。2. 如权利要求1所述的有源箝位正-反激变换器，其特征在于所述隔离变压器是磁芯开有气隙的隔离变压器，和原边串联有电感的隔离变压器的 一种。3. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伦全，顾亦磊，王超，
申请(专利权)人：山特电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：94[]