一种自激推挽式变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种自激推挽式变换器，利用二个以上的磁芯组合到一起来实现和整体磁芯一样的磁饱和，来实现推挽三极管的转换，实现的方法采用，磁芯接触面采用镜面工艺，在镜面结合处添加磁液，或置于高温中焗烤来实现磁饱和。具有变换效率较高，变压器体积小，同时获得变压器绕制工艺简单，一致性好、可靠性高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种自激推挽式变换器
本专利技术涉及开关电源，特别涉及自激推挽式变换器类开关电源。
技术介绍
现有的自激推挽式变换器，电路结构来自1955年美国罗耶（G.H.Royer)专利技术的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，也作Royer电路，这也是实现高频转换控制电路的开端；部分电路来自1957年美国查赛（JenSen，有的地方译作“井森”)专利技术的自激式推挽双变压器电路，后被称为自振荡Jensen电路或Jensen电路；这两种电路，后人统称为自激推挽式变换器。自激推挽式变换器的相关工作原理在电子工业出版社的《开关电源的原理与设计》第67页至70页有描述，该书ISBN号7-121-00211-6。电路的主要形式为上述著名的Royer电路和自振荡Jensen电路。图1示出的为自激推挽式变换器常见应用，电路结构为Royer电路；图2示出的电路就是著名的自振荡Jensen电路，中文常音译为“井森”电路，在图1和图2中，电路都要利用变压器B1的磁芯饱和特性进行振荡，在图2的Jensen电路中，电路的自振荡频率和驱动功能，改由磁饱和的变压器B1来实现，因此，主功率变压器B2能工作在不饱和状态。Royer电路的振荡频率是电源电压的函数，在电子工业出版社的《开关电源的原理与设计》第68页第18行有描述，该书ISBN号7-121-00211-6。这里引用如下：式中：f为振荡频率；BW为工作磁感应强度(T)，一般取50%～70%磁饱和点Bm值；N为线圈匝数；S为磁芯有效截面积；Vs为工作电源电压。从公式(1)可以看出，Royer电路的工作电压一定的前提下，其工作频率是很稳定的。为了方便理解Royer电路的工作原理，从而进一步理解本申请，特别是电路利用磁芯饱和特性进行推挽振荡这一点，这里以图1为例，说明其工作原理。图1的电路结构为：输入滤波电容C连接于电压输入端与地之间，对输入电压进行滤波；滤波后的输入电压接入启动电路，启动电路由偏置电阻R1和电容C1并联组成；偏置电阻R1的两端分别与电压输入端以及为两个推挽晶体管TR1、TR2基极提供正反馈的变压器B1原边线圈NB1和NB2的中心抽头连接；两个推挽晶体管TR1、TR2的发射极共地，两个集电极分别连接变压器原边线圈NP1和NP2的两个端头，基极连接变压器原边线圈NB1和NB2的两个端头，原边线圈NP1和NP2中的中心抽头连接电压输入端；变压器B1的副边线圈NS连接输出电路至电压输出端。其工作原理简述为：参见图1，接通电源瞬间，偏置电阻R1和电容C1并联回路通过线圈NB1和NB2绕组为三极管TR1和TR2的基极、发射极提供了正向偏压，两只三极管TR1和TR2开始导通，由于两个三极管特性不可能完全一样，因此，其中一只三极管会先导通，假设三极管TR2先导通，产生集电极电流IC2，其对应的线圈NP2绕组的电压为上正下负，根据同名端关系，其基极线圈NB2绕组也出现上正下负的感应电压，这个电压增大了三极管TR2的基极电流，这是一个正反馈的过程，因而很快使三极管TR2饱和导通；相应地，三极管TR1对应的线圈NB1绕组的电压为上正下负，这个电压减小了三极管TR1的基极电流，三极管TR1很快完全截止。三极管TR2对应的线圈NP2绕组里的电流，以及这个电流产生的磁感应强度随时间而线性增加，但磁感应强度增加到接近或达到变压器B1磁芯的饱和点Bm时，线圈NP2的电感量迅速减小，从而使三极管TR2的集电极电流急剧增加，增加的速率远大于基极电流的增加，三极管TR2脱离饱和，三极管TR2的集电极到发射极的压降UCE增大，相应地，变压器NP2绕组上的电压就减小同一数值，线圈NB2绕组感应的电压减小，结果使三极管TR2基极电压也降低，造成三极管TR2向截止方向变化，此时，变压器B1线圈上的电压将反向，使另一只三极管TR1导通，此后，重复进行这一过程，形成推挽振荡。绕组Ns的输出端的波形如图3所示。图4为变压器B1磁芯的方形磁滞回线，其中+Bm、－Bm为磁芯的两个磁饱和点，在图3的半个周期内，变压器B1磁芯的工作点运动的路线为ABCDE，在下半个周期内运动路线为EFGHA。事实上，三极管TR2或TR1对应的线圈绕组里的电流，以及这个电流产生的磁感应强度随时间而线性增加到图4中D点或H点时，电路就会进行推挽转换，即另一只三极管导通，而对应的三极管会截止。由于三极管存在一个存储时间(storagetime)，即三极管基极接收到关断信号，而集电极电流要延时小段时间才开始下降直到关断，存储时间会产生在图4中，磁芯工作点运动路线从D点向E点移动，对应地，或磁芯工作点运动路线从H点向A点移动。图2示出的相似结构，就是开关驱动功能与主功率变压器脱离的电路，如图2所示。前文描述过，电路的自振荡频率和驱动功能，改由磁饱和的变压器B1来实现，因此，主功率变压器B2能工作在不饱和状态。虽然B1出现磁饱和，因为B1的体积相对较小，磁饱和消耗的能量小，在相同条件下，Jensen电路的总体效率略高。上述Royer、Jensen电路特点为：利用磁芯饱和特性进行推挽振荡，变压器输出波形为近似方波，电路的变换效率较高。磁芯要在特定的时间瞬间接近饱和状态，所以无法采用存在气隙的磁芯。上述自激推挽式变换器必需使用磁饱和式磁芯，而磁芯加气隙是公知的抗磁饱和的手段。自激推挽式变换器中，也存在不是利用磁芯饱和特性进行推挽振荡的电路，如集极谐振型Royer电路，其输出为正弦波或近似正弦波，集极谐振型Royer电路又称“冷阴极灯管逆变器(CCFLinverter)”，也会简称为CCFL逆变器或CCFL变换器，CCFL变换器在供电回路串入主功率绕组十倍电感量以上的电感，以及在两只推挽三极管集电极之间并联一只容量很大的谐振电容，以获得输出正弦波或近似正弦波。另一种不利用磁芯饱和特性进行推挽振荡的自激推挽式变换器，在人民邮电出版社1990年出版，王桂英编著的《电源变换技术》第57页至70页有描述，该书ISBN号为7-115-04229-2/TN·353。在该书中57页第三节的第三段第二行(图2-28上的第三行)已提到：变压器工作在非饱和状态，变压器的体积比较大。图5中的“有气隙”所指的实线为图4对应的磁芯开很小的气隙后的磁滞回线；图5中的“无气隙”所指的虚线为对比用的磁滞回线，和图4相同。公知技术认为，开了气隙以后，矫顽力和磁饱和点不变，但是要达到磁饱和点所需的H值急聚增大，即线圈中的电流增大，这需要更粗的漆包线来绕制变压器B1，否则原来的漆包线无法承受更大的电流，这样一来，变压器B1的成本和体积都会增加；要达到磁饱和点所需的H值急聚增大，另一个方法是变压器B1的线圈所绕制匝数成倍增加，同样，匝数成倍增加，带来内阻增大，损耗增加，自激推挽式变换器的效率下降。这也是上述《电源变换技术》提及的“变压器工作在非饱和状态，变压器的体积比较大”产生原因。自激推挽式变换器在目前的开关电源领域中，由于在小信号模型中，唯一的交流小信号输入阻抗为正的电源，而其它开关电源的交流小信号输入阻抗为负，交流小信号输入阻抗为负的开关电源并联使用时极不方便，自激推挽式变换器的交流小信号输入阻抗为正，并联、级联使用极为方便，所以得到广泛使用。为了方便，利用磁芯饱和特性进行推挽振荡的自激推本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自激推挽式变换器，包括一推挽变压器，其特征在于：所述的推挽变压器的磁芯为二个以上磁芯组合而成，磁通经过的结合面为镜面，所述的镜面结合处气隙用磁液填补。

【技术特征摘要】
1.一种自激推挽式变换器，包括一推挽变压器，其特征在于：所述的推挽变压器的磁芯为二个以上磁芯组合而成，磁通经过的结合面为镜面，所述的镜面结合处气隙用磁液填补,所述的磁液是将纳米磁性微粒均匀分散在载液中形成的稳定胶体溶液,所述的纳米磁性微粒的粒径为500目以下。2.一种自激推挽式变换器，包括一推挽变压器，其特征在于：所述的推挽变压器的磁芯为二个以上磁芯组合而成，磁通经过的结合面为镜面，所述的镜面结合在一起产生的结合力在4.3N/cm2以上，绕制好的绕组装上所述的磁芯后，置于所述的磁芯居里...

【专利技术属性】
技术研发人员：王保均，杨声斌，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：