CN101783605B - 一种开关电源中输出吸收电路及开关电源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种开关电源中输出吸收电路及开关电源，其中吸收电路包括：电容、第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感和开关管；整流桥的正输出端依次通过串联的电容和第一二极管接地，其中，第一二极管的阴极接地，阳极与电容的一端连接；整流桥的正输出端依次通过串联的第二电感、第二二极管和第一电感接地；其中，第二二极管的阴极连接第一电感的一端，阳极连接第二电感的一端；所述开关管连接于所述第一二极管的阳极和第二二极管的阳极之间；当变压器的次级绕组有方波输出时，所述开关管导通；当变压器的次级绕组没有方波输出时，所述开关管关闭。该吸收电路可以有效地吸收振荡电压尖峰，并且不损耗能量。
Description
技术领域
本发明涉及吸收电路技术领域，特别涉及一种开关电源中输出吸收电路及开关电源。
背景技术
开关电源具有体积小，效率高以及电流大的优点，因此被广泛应用于手机充电器和笔记本电脑适配器等场合。
开关电源的输出整流电路基本是由二极管组成的整流桥。由于二极管这种整流器件存在电荷的反向恢复现象，因此，二极管上会产生振荡的电压尖峰，所以在开关电源的输出电路中要增加一个吸收电路。吸收电路的作用是为了使整流器件上振荡的电压尖峰不超过整流器件的标称耐压值，以此来保护整流器件。
现有的吸收电路大部分是由电阻和电容组成的RC电路或由电阻、电容和二极管组成的RDC电路。
参见图1，该图为现有技术中的RDC吸收电路。
变压器T的次级绕组的输出端连接整流桥，整流桥是由四个二极管(D2、D3、D4和D5)，整流桥的输出端连接吸收电路。该吸收电路包括二极管D1、电容C1和电阻R1。所述整流桥的正输出端依次通过串联的二极管D1和电容C1接地。二极管D1和电容C1的公共端通过电阻R1连接整流电路的正输出端。整流桥的正输出端通过电感L1连接整流电路的正输出端。
整流桥的输入端连接变压器的次级绕组，当次级绕组有方波输出时，整流桥整流后的电压经过二极管D1和电容C1对地构成通路。电容C1吸收整流桥中的二极管产生的振荡电压尖峰。当次级绕组停止方波的输出时，电容C1上的电能通过电阻R1释放，此时，电阻R1以发热来消耗该能量。
但是，实践证明这种RDC吸收电路吸收后的振荡电压尖峰绝对值和方波的幅值几乎是相等的，如图2所示，可以看出振荡电压尖峰还是很高。因此，这种RDC吸收电路的吸收效果不好。并且，吸收的能量是由电阻R1以热能来消耗掉的，这样造成能量损耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种开关电源中输出吸收电路及开关电源，能够更好地吸收振荡电压尖峰。
本发明实施例提供一种开关电源中输出吸收电路，包括：电容、第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感和开关管；
整流桥的正输出端依次通过串联的电容和第一二极管接地，其中，第一二极管的阴极接地，阳极与电容的一端连接；
整流桥的正输出端依次通过串联的第二电感、第二二极管和第一电感接地；其中，第二二极管的阴极连接第一电感的一端，阳极连接第二电感的一端；
所述开关管连接于所述第一二极管的阳极和第二二极管的阳极之间；当变压器的次级绕组有方波输出时，所述开关管导通；当变压器的次级绕组没有方波输出时，所述开关管关闭。
优选地，还包括限流电阻，所述限流电阻连接于所述第二电感和第二二极管之间。
优选地，所述开关管为MOS管或IGBT管。
优选地，当所述开关管为NMOS管时，所述NMOS管漏极连接所述电容和第一二极管的公共端，所述NMOS管的源极连接所述第二二极管和第一电感的公共端，所述NMOS管的栅极连接控制单元；当变压器的次级绕组有方波输出时，所述控制单元控制所述开关管导通；当变压器的次级绕组没有方波输出时，所述控制单元控制所述开关管关闭。
优选地，所述变压器的次级绕组为至少两个，每个所述次级绕组的输出端连接一个整流桥；所述整流桥的每个桥臂上仅有一个二极管；
所有整流桥的输出端串联在一起作为整流输出端；所述整流输出端连接所述吸收电路。
优选地，所述次级绕组为两个，分别为第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组的输出端连接第一整流桥，所述第二次级绕组的输出端连接第二整流桥；
所述第一整流桥的第一输出端作为整流输出电路的正输出端；所述第一整流桥的第二输出端与所述第二整流桥的第一输出端连接，所述第二整流桥的第二输出端作为所述整流输出电路的负输出端。
优选地，所述整流桥为全桥整流、半波整流或全波整流。
本发明实施例还提供一种开关电源，包括：变压器和整流桥，所述变压器的次级绕组的输出端连接所述整流桥的输入端；还包括以上所述的吸收电路，所述整流桥的输出端连接所述吸收电路。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
该吸收电路包括电容、第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感和开关管；整流桥的正输出端依次通过串联的电容和第一二极管接地，其中，第一二极管的阴极接地，阳极与电容的一端连接；整流桥的正输出端依次通过串联的第二电感、第二二极管和第一电感接地；其中，第二二极管的阴极连接第一电感的一端，阳极连接第二电感的一端；所述开关管连接于所述第一二极管的阳极和第二二极管的阳极之间；当变压器的次级绕组有方波输出时，所述开关管导通；当变压器的次级绕组没有方波输出时，所述开关管关闭。由于当次级绕组有方波输出时，开关管导通，电容开始吸收整流桥上的振荡电压尖峰，同时，电容与第一电感发生谐振，电容上的能量转移到第一电感上，第一电感以磁能将该能量储存起来，电容上的能量被清空，为下一次吸收振荡电压尖峰做准备。当次级绕组停止方波输出时，开关管关闭，此时，第一电感上的磁能通过第二二极管向负载释放能量。该吸收电路可以有效地吸收振荡电压尖峰，并且不损耗能量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的RDC吸收电路；
图2是图1对应的吸收电路输出的波形图；
图3是本发明提供的吸收电路实施例一结构图；
图4是图3对应的吸收电路输出的波形图；
图5是本发明提供的吸收电路又一实施例结构图；
图6是本发明提供的吸收电路实施例二结构图；
图7是本发明提供的吸收电路实施例三结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一：
参见图3，该图为本发明提供的吸收电路实施例一结构图。
本实施例提供的开关电源中输出吸收电路，包括：电容C11、第一二极管D11、第二二极管D22、第一电感L11、第二电感L22和开关管33。
整流桥的正输出端依次通过串联的电容C11和第一二极管D11接地，其中，第一二极管D11的阴极接地，阳极与电容C11的一端连接。
整流桥的正输出端依次通过串联的第二电感L22、第二二极管D22和第一电感L11接地；其中，第二二极管D22的阴极连接第一电感L11的一端，阳极连接第二电感L22的一端。
所述开关管33连接于所述第一二极管D11的阳极和第二二极管D22的阳极之间；当变压器的次级绕组有方波输出时，所述开关管33导通；当变压器的次级绕组没有方波输出时，所述开关管33关闭。
由于当次级绕组有方波输出时，开关管33导通，电容C11开始吸收整流桥上的振荡电压尖峰，同时，电容C11与第一电感L11发生谐振，电容C11上的能量转移到第一电感L11上，第一电感L11以磁能将该能量储存起来，电容C11上的能量被清空，为下一次吸收振荡电压尖峰做准备。当次级绕组停止方波输出时，开关管33关闭，此时，第一电感L11上的磁能通过第二二极管D22向负载释放能量。
本实施例利用电容C11和第一电感L11发生谐振来转移电容C11上吸收的振荡电压尖峰的能量，这样电容C11可以为下一次吸收振荡电压尖峰做准备，这样吸收的效果较好。如图4所示，该吸收电路输出的波形中的振荡电压尖峰被有效抑制了。并且，本发明提供的吸收电路不需要通过电阻释放吸收的振荡电压尖峰的能量，而是通过电感和二极管直接释放到负载，这样可以避免使用金属外壳的功率电阻来释放能量，节省成本，而且有效利用了吸收的能量。
需要说明的是，本实施例提供的吸收电路还可以包括限流电阻R11，所述限流电阻R11连接于所述第二电感L22和第二二极管D22之间，如图5所示。该限流电阻R11仅仅起到限制第一电压L11放电的电流大小的作用，几乎不消耗能量。因此，不像现有技术那样通过电阻以热能将能量消耗掉。
实施例二：
参见图6，该图为本发明提供的吸收电路实施例二结构图。
需要说明的是，本发明实施例提供的吸收电路中的开关管可以为MOS管或IGBT管等。下面以该开关管为NMOS管为例进行详细介绍该吸收电路的工作原理。
如图6所示，所述NMOS管33漏极D连接所述电容C11和第一二极管D11的公共端，所述NMOS管33的源极S连接所述第二二极管D22和第一电感L11的公共端，所述NMOS管33的栅极G连接控制单元44。
当变压器的次级绕组有方波输出时，所述控制单元44控制所述NMOS管33导通。此时，电容C11、NMOS管33和第一电感L11构成通路，电容C11吸收整流桥上产生的振荡电压尖峰，同时电容C11和第一电感L11发生谐振，电容C11的能量转移到第一电感L11中，这样，C11中的能量被清空，以便于吸收下一个周期的振荡电压尖峰。第一二极管D11的作用是为电容C11提供对地的通路。
当变压器的次级绕组没有方波输出时，所述控制单元44控制所述NMOS管33关闭。此时，第一电感L11上储存的能量通过第二二极管D22释放到负载。
实施例三：
参见图7，该图为本发明提供的吸收电路实施例三结构图。
本实施例提供的吸收电路与整流桥连接，当整流桥输出的直流电压很高时，所述变压器的次级绕组可以为至少两个，这样可以通过次级绕组来强制分压，以避免整流桥上的整流器件被击穿。所述每个次级绕组的输出端连接一个整流桥；所述整流桥的每个桥臂上仅有一个二极管。
所有整流桥的输出端串联在一起作为整流输出端；所述整流输出端连接以上实施例提供的所述吸收电路。
下面以次级绕组为两个为例进行介绍，如图7所示。
所述次级绕组为两个，分别为第一次级绕组TX1和第二次级绕组TX2(具体的绕组没有画出)，所述第一次级绕组TX1的输出端连接第一整流桥，第一整流桥由四个二极管D2、D3、D4和D5组成，所述第二次级绕组TX2的输出端连接第二整流桥，第二整流桥由四个二极管D6、D7、D8和D9组成。
所述第一整流桥的第一输出端作为整流输出电路的正输出端；连接吸收电路的上端。所述第一整流桥的第二输出端与所述第二整流桥的第一输出端连接，所述第二整流桥的第二输出端作为所述整流输出电路的负输出端，连接吸收电路的下端。
需要说明的是，所述整流桥为全桥整流、半波整流或全波整流。
本发明实施例还提供一种开关电源，该开关电源包括：变压器和整流桥，所述变压器的次级绕组的输出端连接所述整流桥的输入端；还包括以上实施例所述的吸收电路。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种开关电源中输出吸收电路，其特征在于，包括：电容、第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感和开关管；
整流桥的正输出端依次通过串联的电容和第一二极管接地，其中，第一二极管的阴极接地，阳极与电容的一端连接；
第二电感的第一端连接整流桥的正输出端，第二端连接负载端；第二二极管的阳极连接第一电感的一端，阴极连接第二电感的第二端；第一电感的另一端接地；
所述开关管连接于所述第一二极管的阳极和第二二极管的阳极之间；当变压器的次级绕组有方波输出时，所述开关管导通；当变压器的次级绕组没有方波输出时，所述开关管关闭；所述变压器的次级绕组的输出端连接所述整流桥的输入端；所述整流桥的输出端连接该吸收电路。
2.根据权利要求1所述的开关电源中输出吸收电路，其特征在于，还包括限流电阻，所述限流电阻的一端连接负载端，另一端连接第二二极管的阴极。
3.根据权利要求1所述的开关电源中输出吸收电路，其特征在于，所述开关管为MOS管或IGBT管。
4.根据权利要求3所述的开关电源中输出吸收电路，其特征在于，当所述开关管为NMOS管时，所述NMOS管漏极连接所述电容和第一二极管的公共端，所述NMOS管的源极连接所述第二二极管和第一电感的公共端，所述NMOS管的栅极连接控制单元；当变压器的次级绕组有方波输出时，所述控制单元控制所述开关管导通；当变压器的次级绕组没有方波输出时，所述控制单元控制所述开关管关闭。
5.根据权利要求1至4任一项所述的开关电源中输出吸收电路，其特征在于，所述变压器的次级绕组为至少两个，每个所述次级绕组的输出端连接一个整流桥；所述整流桥的每个桥臂上仅有一个二极管；
所有整流桥的输出端串联在一起作为整流输出端；所述整流输出端连接所述吸收电路。
6.根据权利要求5所述的开关电源中输出吸收电路，其特征在于，所述次级绕组为两个，分别为第一次级绕组和第二次级绕组，所述第一次级绕组的输出端连接第一整流桥，所述第二次级绕组的输出端连接第二整流桥；
所述第一整流桥的第一输出端作为整流输出电路的正输出端；所述第一整流桥的第二输出端与所述第二整流桥的第一输出端连接，所述第二整流桥的第二输出端作为所述整流输出电路的负输出端。
7.根据权利要求1至4任一项所述的开关电源中输出吸收电路，其特征在于，所述整流桥为全桥整流、半波整流或全波整流。
8.一种开关电源，包括：变压器和整流桥，所述变压器的次级绕组的输出端连接所述整流桥的输入端；其特征在于，还包括如权利要求1-7任一项所述的吸收电路，所述整流桥的输出端连接所述吸收电路。
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