CN100461603C - 一种隔离式自振荡反激变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隔离式自振荡反激变换器，包括耦合变压器T1、场效应管TR1、晶极管TR2、光电耦合隔离器OC1和负载反馈电路Adj，其中耦合变压器T1的反馈绕组Nfb同名端的一路经电容C1和电阻R2连接到场效应管TR1的栅极，另一路经电容C2连接晶极管TR2的基极；晶极管TR2的基极同时还连接光电耦合隔离器OC1的发射极，光电耦合隔离器OC1经反馈电路连接到输出电压正极，反馈绕组Nfb的异名端经电阻R5连接光电耦合隔离器OC1的集电极，同时经电容C5接地；在反馈绕组Nfb同名端还连接二极管D的阴极，二极管D的阳极接地。这样通过反馈绕组Nfb与光耦合隔离器OC1之间有形成直接回路，省去一组绕组。

Description

一种隔离式自振荡反激变换器
技术领域
本发明涉及一种用于自振荡反激式电源模块中可简化变压器绕组结构的隔离式自振荡反激变换器。
背景技术
现有的隔离式自振荡反激变换器包括变压器、场效应管、晶极管、光电耦合隔离器和Adj电路，如图1所示，电路输入端经变压器T的原边绕组P1连接场效应管TR1的源极，电路输入端经电阻R1和电阻R2连接晶极管TR2的集电极，场效应管TR1的栅极与晶极管TR2的集电极连接，变压器T的次级绕组P2的同名一端的其中一路经电阻R2和电容C1连接到晶极管TR2的集电极和场效应管TR1的栅极，另一路经电容C2连接晶极管TR2的基极；绕组P2的另一端接地；场效应管TR1的源极一路经电阻R4接地，另一路经电阻R3和电容C3的并联体连接晶极管TR2的基极，晶极管TR2的基极一路连接光电耦合隔离器OC1的发射极，光电耦合隔离器OC1经Adj电路连接到负载端。当输入加上电压后，电流直接流过电阻R1、R2使晶体管TR1趋于导通，初级线圈P1有电流流过，耦合作用使次级绕组P2的极性为上负下正，通过C1、R2形成正反馈，使得晶体管TR1迅速导通。TR1导通后，流经初级绕组P1、晶体管TR1的电流在电阻R4上产生压降，其上正下负的极性经电阻R3、电容C3使晶体管TR2导通。晶体管TR2导通后，使得晶体管TR1的栅极分流，晶体管TR1将关断。晶体管TR1关断后，绕组P1极性开始翻转，由于耦合作用，其它所有绕组极性也开始翻转，变压器中储存的能量通过绕组P3传送给输出负载。直到变压器中储存的能量释放完毕，所有绕组上的电压变为零，即绕组P2上的电压也为零。晶体管TR1通过电容C1趋于导通，初级线圈P1上又有电流流过，耦合作用使反馈绕组P2的极性为上负下正，通过C1、R2形成正反馈，使得晶体管TR1又迅速导通。如此往复不断，形成自激振荡。在此电路中，光耦是由一独立绕组P4供电，当晶体管TR1处于导通时，由电容C5储存的能量给光耦提供偏置电流。
由于上述电路中的耦合变压器需要有四个绕组，变压器的生产工序复杂，加工难度也大，在实际应用中会产生很大的问题和困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可简化变压器绕组结构，改善变压器工艺难度的隔离式自振荡反激变换器。
为了实现上述目的，本发明提供的一种隔离式自振荡反激变换器，包括耦合变压器T1、场效应管TR1、三极管TR2、光电耦合隔离器OC1和负载反馈电路Adj，其中耦合变压器T1的反馈绕组Nfb同名端的一路经第一电容C1和第一电阻R2连接到场效应管TR1的栅极，另一路经第二电容C2连接三极管TR2的基极；三极管TR2的基极同时还连接光电耦合隔离器OC1的发射极，光电耦合隔离器OC1经负载反馈电路Adj连接到负载端，反馈绕组Nfb的异名端经第二电阻R51连接光电耦合隔离器OC1的集电极，同时经电解电容C51接地；在反馈绕组Nfb同名端还连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极接地；反馈绕组Nfb在变压器储存能量的过程中提供驱动场效应管TR1的栅极的电压，在变压器释放能量的过程中为电解电容C51充电，给光电耦合隔离器提供所需的能量。这样通过反馈绕组Nfb与光耦合隔离器OC1之间有形成直接回路，省去一组绕组。
本发明还可以通过以下的技术措施来实现：一种隔离式自振荡反激变换器，包括耦合变压器T1、场效应管TR1、三极管TR2、光电耦合隔离器OC1和负载反馈电路Adj，其中耦合变压器T1的反馈绕组Nfb同名端的一路经第一电容C1和第一电阻R2连接到场效应管TR1的栅极，另一路经第二电容C2连接三极管TR2的基极；三极管TR2的基极同时还连接光电耦合隔离器OC1的发射极，光电耦合隔离器OC1经负载反馈电路连接到负载端，反馈绕组Nfb的异名端接地，反馈绕组Nfb的同名端还连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极经第二电阻R51连接光电耦合隔离器OC1的集电极，同时二极管D3的阴极经电解电容C51接地。
本发明与现有技术相比主要有以下优点：1、省去一个绕组，布线结构简化，减少了变压器的生产工序，改善了变压器的生产工艺；2、绕组Nfb在正激时的电压是电解电容C51与变压器绕组电压Vnfb之和，由此可以减少反馈绕组Nfb的圈数；3、将反馈的圈数适当减少之后，驱动MOS管的电压随输入电压变化减少。
附图说明
图1为现有隔离式自振荡反激变换器的电路原理图；
图2为本发明实施例一的电路原理图；
图3为图2所示实施例正反馈时的电流流向图；
图4为图2所示实施例反激时的电流流向图；
图5为本发明实施例二的电路原理图。
具体实施方式
如图2所示，本实施例一包括耦合变压器T1、场效应管TR1、晶极管TR2、光电耦合隔离反馈器OC1和Adj电路，电路输入端经耦合变压器T1的原边绕组Np连接场效应管TR1的源极，电路输入端经电阻R1和电阻R13连接晶极管TR2的集电极，场效应管TR1的栅极与晶极管TR2的集电极连接，晶极管TR2的集电极的另一路经电阻R2和电容C1连接到次级反馈绕组Nfb；场效应管TR1的源极一路经电阻R4接地，另一路经电阻R3和电容C3的并联体连接晶极管TR2的基极，晶极管TR2的基极一路连接光电耦合隔离反馈器OC1的发射极，另一路经电容C2连接反馈绕组Nfb同名端；光电耦合隔离反馈器OC1经反馈电路Adj连接到负载端，负载端经二极管D1连接变压器输出绕组Ns；反馈绕组Nfb的异名端经电阻R51连接光电耦合隔离器OC1的集电极，同时经电解电容C51接地；在反馈绕组Nfb同名端还连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极接地。这样通过反馈绕组Nfb与光耦合隔离器OC1之间有形成直接回路，省去一组绕组。
在电路输入端输入电压Vin后，通过由电阻R1、R13和电容C4组成的软启动电路给MOS管TR1的栅极电容(即Cgs)充电，当栅极电容电压Vgs充到MOS管TR1的开启电压Uth时，MOS管TR1开通，输入电流ip开始流过变压器原边绕组Np并在绕组上建立电压，如图2所示，变压器绕组标有黑点的为同名端，此时原边绕组电压Vnp为上正下负，即同名端为正。这时反馈绕组Nfb感应出反馈电压Vnfb，如图中参考方向，Vnfb也为正。Vnfb通过C1、R2支路进一步向MOS管TR1的栅极电容Cgs充电，即Nfb形成了一个正反馈通道，使MOS管TR1迅速导通。Vnp为正时，输出绕组Ns感应电压Vns也为正(参考方向如图所示)，由于二极管D1的反向截止作用，Vns不能和输出电路与负载形成回路，负载由输出电容供电。MOS管TR1完全导通后，输入电流ip≈ΔtVnp/Lnp，即ip线性上升。当限流电阻R4上的电压上升到使Ve达到三极管TR2的开启电压Ube时，TR2开始导通，MOS管TR1栅极电容开始通过三极管放电，MOS管TR1开始由恒流区进入恒阻区。当栅极电容Cgs放电到Vgs<Uth时，MOS管TR1截止。根据愣次定律，变压器绕组电压Vnp，Vns，Vnfb开始反向。此时，二极管D2开始导通，Vnfb开始给电容C51充电同时给光耦中三极管供电(Vnfb为正时，光耦中三极管由电容C51供电)；输出整流二极管D1开始导通，Vns向负载供电，同时给输出电容充电；输入电压Vin和Vnp一起加在MOS管TR1漏极上。光耦OC1起到输出反馈型号与输入电路之间的隔离作用。电阻R51限制光耦的传输电流ie(又成为误差电流)，ie通过电阻R3和R4产生误差电压Ve。输出电压经过Adj的调节控制误差电压，电阻R3和电容C3又组成加速电路，加速三极管TR2的开通与关断。当变压器中储存的能量释放完毕，变压器绕组上的电压Vnp，Vns，Vnfb都变为零，MOS管TR1栅极电容Cgs由电容C51通过反馈绕组Nfb，电容C1，电阻R2充电，一旦Vgs达到Uth，MOS管TR1开始导通，输入绕组Np上开始建立电压，同时反馈绕组Nfb也感应出电压Vnfb，通过电阻C1和电容R2又形成正反馈，MOS管TR1迅速完全导通。新的周期又开始了。
从上所述的工作过程可以看出，反馈绕组Nfb既起到构成正反馈的作用，又起到给光耦中的三极管提供偏置电流(即电源)的作用，而以前需单独增加一绕组来给光耦供电的电路。反馈绕组Nfb正反馈时，电流流向如图3所示；反馈绕组Nfb反激时，电流流向如图4所示。因此，本实用新型能省去一组绕组，简化布线结构，减少了变压器的生产工序，改善了变压器的生产工艺，此外，绕组Nfb在正激时的电压是电容C51与变压器绕组电压Vnfb之和，由此可以减少绕组Nfb的圈数，再次，将反馈的圈数适当减少之后，驱动MOS管的电压随输入电压变化小于之前的电路。
如图5所示，本实施例二包括耦合变压器T1、场效应管TR1、晶极管TR2、光电耦合隔离反馈器OC1和Adj电路，电路输入端经耦合变压器T1的原边绕组Np连接场效应管TR1的源极，电路输入端经电阻R1和电阻R13连接晶极管TR2的集电极，场效应管TR1的栅极与晶极管TR2的集电极连接，晶极管TR2的集电极的另一路经电阻R2和电容C1连接到次级反馈绕组Nfb；场效应管TR1的源极一路经电阻R4接地，另一路经电阻R3和电容C3的并联体连接晶极管TR2的基极，晶极管TR2的基极一路连接光电耦合隔离反馈器OC1的发射极，另一路经电容C2连接反馈绕组Nfb同名端；光电耦合隔离反馈器OC1经反馈电路连接到负载端，负载端经二极管D1连接变压器输出绕组Ns；反馈绕组Nfb的异名端接地，反馈绕组Nfb的同名端还连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极经电阻R51连接光电耦合隔离器OC1的集电极，同时二极管D3的阴极经电解电容C51接地。这样通过反馈绕组Nfb与光耦合隔离器OC1之间有形成直接回路，省去一组绕组。具体的工作原理与图2所示的实施例一基本相同。

Claims (2)

1.一种隔离式自振荡反激变换器，包括耦合变压器、场效应管、三极管、光电耦合隔离器和负载反馈电路，其中耦合变压器的反馈绕组(Nfb)同名端的一路经第一电容(C1)和第一电阻(R2)连接到场效应管(TR1)的栅极，另一路经第二电容(C2)连接三极管(TR2)的基极；三极管(TR2)的基极同时还连接光电耦合隔离器(OC1)的发射极，光电耦合隔离器(OC1)经负载反馈电路连接到负载端，其特征在于：反馈绕组(Nfb)的异名端经第二电阻(R51)连接光电耦合隔离器(OC1)的集电极，同时经电解电容(C51)接地；在反馈绕组(Nfb)同名端还连接二极管(D2)的阴极，二极管(D2)的阳极接地；反馈绕组(Nfb)在变压器储存能量的过程中提供驱动场效应管(TR1)的栅极的电压，在变压器释放能量的过程中为电解电容(C51)充电，给光电耦合隔离器提供所需的能量。
2.一种隔离式自振荡反激变换器，包括耦合变压器(T1)、场效应管(TR1)、三极管(TR2)、光电耦合隔离器(OC1)和负载反馈电路(Adj)，其中耦合变压器(T1)的反馈绕组(Nfb)同名端的一路经第一电容(C1)和第一电阻(R2)连接到场效应管(TR1)的栅极，另一路经第二电容(C2)连接三极管(TR2)的基极；三极管(TR2)的基极同时还连接光电耦合隔离器(OC1)的发射极，光电耦合隔离器(OC1)经负载反馈电路(Adj)连接到负载端，其特征在于：反馈绕组(Nfb)的异名端接地，反馈绕组(Nfb)的同名端还连接二极管(D3)的阳极，二极管(D3)的阴极经第二电阻(R51)连接光电耦合隔离器(OC1)的集电极，同时二极管(D3)的阴极经电解电容(C51)接地。
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