CN102158056B - 一种实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法 - Google Patents

一种实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法，该方法包括下列顺序的步骤：设定电阻Rg1、Rg2的阻值均为R0；增大电阻Rg2的阻值；调节输入电压从零开始不断增大，判断输入电压是否到达上限电压，若没有达到上限电压，则判断电流波形是否出现震荡，若判断结果为是，则返回步骤2，否则返回步骤3，若达到上限电压，则进入步骤4；减小电阻Rg1的阻值，取恒温条件下、额定工作一段时间内的温升最低的电阻Rg1的阻值。本发明仅仅改动了驱动回路最重要的参数Rg，进而使电路得工作状态变成三个稳态加上两个过渡过程。由于存在了过渡过程，电流特性变软，大幅降低回路自身的尖峰干扰，大幅度提高开关回路的稳定性。

Description

一种实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法
技术领域
本发明涉及一种双管正激电路，尤其是一种实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法。
背景技术
现有的双管正激电路如图1所示，双管正激电路具有三个工作阶段：能量转移阶段、变压器磁复位阶段和死区阶段。在能量转移阶段,原边的开关管Q1、Q2都导通，二极管D1、D2处于关闭状态,能量通过高频变压器T从输入端向输出端转移；在变压器磁复位阶段,原边的两个二极管D1、D2都导通，而开关管Q1、Q2都关闭,使变压器T绕组承受反相输入电压,从而实现变压器T磁复位；当变压器T完全复位后,变换器T工作在死区阶段,即原边无电压、电流，在复位过程中,双管正激开关被箝位在输入电压。
可见，图1中，双管正激电路的两个开关管Q1、Q2同时开通，没有过渡状态，在开通时由于分步参数的存在而产生一个很大的脉冲尖峰，这个脉冲尖峰被控制电路接收到以后，会干扰控制电路的判断，进而产生震荡，系统无法稳定工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够大幅度降低回路干扰、提高开关回路稳定性的实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）设定电阻Rg1、电阻Rg2的阻值均为R0；
（2）在负载额定的情况下，增大电阻Rg2的阻值；
（3）调节输入电压，使输入电压从零开始不断增大，判断输入电压是否到达上限电压，若输入电压没有达到上限电压，则继续判断电流波形是否出现震荡，若判断结果为是，则返回步骤（2），否则返回步骤（3）；若输入电压达到上限电压，则进入步骤（4）；
（4）保持负载不变、环境温度不变、电阻Rg2的阻值不变，减小电阻Rg1的阻值，取恒温条件下、额定工作一段时间内的温升最低的电阻Rg1的阻值；
所述的电阻Rg1、电阻Rg2的一端接驱动信号输入端，电阻Rg1的另一端与开关管Q1的栅极相连，开关管Q1的源极接电源VCC，开关管Q1的源极与二极管D1的阴极相连，开关管Q1的漏极分别与变压器T的次级线圈、二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极与开关管Q2的漏极相连，开关管Q2的栅极与电阻Rg2的另一端相连，开关管Q2的源极分别与二极管D1的阳极、变压器T的次级线圈相连，二极管D2的阳极接地。
由上述技术方案可知，本发明没有改动电路的拓扑结构和控制回路的控制方式和参数，仅仅改动了驱动回路最重要的参数Rg，进而使电路得工作状态由三个稳态变成三个稳态加上两个过渡过程。由于存在了过渡过程，电流特性变软，大幅降低回路自身的尖峰干扰，大幅度提高开关回路的稳定性。同时，没有增加热量的产生，也没有增加电路的复杂程度。
附图说明
图1是现有技术的电路图；
图2是本发明的电流波形图；
图3是本发明的工作流程图。
具体实施方式
一种实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法，该方法包括下列顺序的步骤：（1）设定电阻Rg1、电阻Rg2的阻值均为R0；（2）在负载额定的情况下，增大电阻Rg2的阻值；（3）调节输入电压，使输入电压从零开始不断增大，判断输入电压是否到达上限电压，若输入电压没有达到上限电压，则继续判断电流波形是否出现震荡，若判断结果为是，则返回步骤（2），否则返回步骤（3）；若输入电压达到上限电压，则进入步骤（4）；（4）保持负载不变、环境温度不变、电阻Rg2的阻值不变，减小电阻Rg1的阻值，取恒温条件下、额定工作一段时间内的温升最低的电阻Rg1的阻值，如图2所示。
如图1所示，所述的电阻Rg1、电阻Rg2的一端接驱动信号输入端，电阻Rg1的另一端与开关管Q1的栅极相连，开关管Q1的源极接电源VCC，开关管Q1的源极与二极管D1的阴极相连，开关管Q1的漏极分别与变压器T的次级线圈、二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极与开关管Q2的漏极相连，开关管Q2的栅极与电阻Rg2的另一端相连，开关管Q2的源极分别与二极管D1的阳极、变压器T的次级线圈相连，二极管D2的阳极接地。
如图3所示，设定电阻Rg1、电阻Rg2的阻值均为10欧姆，在负载额定时，增大电阻Rg2的阻值，使电阻Rg2的阻值增大至12欧姆，使用调压器使输入电压从0V开始上调，在还没有达到上限电压420V时，电流波形开始出现震荡现象，此时继续增加电阻Rg2的阻值。在一般情况下，还没有达到上限420V时，电流波形就开始出现震荡现象，此时增加电阻Rg2的阻值，重复前面的调整，会发现电流波形震荡的输入电压点不断升高。
    如图3所示，不断增大电阻Rg2的阻值，当电阻Rg1=10Ω，Rg2=18Ω时，使用调压器使输入电压从0V开始上调，当输入电压到达上限电压420V若电流波形都没有发生震荡、输出稳定，则认为电阻Rg2阻值足够大，取一定的安全余量，采用电阻Rg2的阻值为20欧姆。
    如图3所示，保持负载不变、环境温度不变、电阻Rg2的阻值不变，减小电阻Rg1的阻值，分别采取电阻Rg1=10Ω，电阻Rg1=7.5Ω，电阻Rg1=5.1Ω在40°C恒温环境下、额定工作状态下运行20分钟，取温升最小的电阻Rg1=5.1Ω。电阻Rg阻值的大小与开关速度有着一定的关联，电阻Rg的阻值小，开关器件通断快，开关损耗小，温度上升慢；电阻Rg的阻值大，开关器件通断慢，同时开关损耗大，温度上升快。在本发明中，当电阻Rg1≠电阻Rg2时，两个开关管Q1、Q2的开关速度不同，从而实现了软开关的效果。开关管Q1的开关速度比开关管Q2要快，于是，产生了传统电路没有的两个特殊过度状态：开通过度和关断过度。
如图2所示，开通过度：在t0-t1过度过程,a为开关管Q1开通电流波形，b为开关管Q2开通电流波形。开关管Q1开通速度快，开关管Q2开通速度慢。由于高频的变压器T的电流上升率是由这两个开关管中最慢的决定的，所以，电流上升速度比传统的要慢，分步参数影响变小，开关特性偏软，电流尖峰小，开关噪声小，不干扰控制电路，有利于提高系统稳定性和可靠性。在热量产生方面，由于先开通的开关管Q1开通速度快，在开通过程中，电流上升变化率小，发热量很小，几乎没有温度产生，优于传统电路。后开通的开关管Q2开通比较慢，且承受了几乎所有的电流变化率，发热量大，几乎产生了所有的开通热损耗。
如图2所示，关断过度：在t3-t4过度过程，c为开关管Q1关断电流波形，d为开关管Q2关断电流波形。开关管Q1关断速度快，开关管Q2关断速度慢。由于高频的变压器T的电流关断速度是由这两个开关管中最快的决定的，所以，电流关断速度比传统的要快。在热量产生方面，由于先关断的开关管Q1关断速度快，电流变化率大，发热量很小，几乎没有温度产生，优于传统电路。后关断的开关管Q2关断比较慢，在开关管Q2上没有电流的变化，由此不产生热量。
总的来说，发热量总体要比传统的要低，但热量产生不均匀。由于发热量低，效率也会有所提升。
本发明相比其他改进型双管正激开关电源电路，没有改动任何电路结构，解决了在大功率（300w以上）时，电源主回路自生干扰问题，提高电路安全性和可靠性。

Claims (4)

1.一种实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）设定电阻Rg1、电阻Rg2的阻值均为R0；
（2）在负载额定的情况下，增大电阻Rg2的阻值；
（3）调节输入电压，使输入电压从零开始不断增大，判断输入电压是否到达上限电压，若输入电压没有达到上限电压，则继续判断电流波形是否出现震荡，若判断结果为是，则返回步骤（2），否则返回步骤（3）；若输入电压达到上限电压，则进入步骤（4）；
（4）保持负载不变、环境温度不变、电阻Rg2的阻值不变，减小电阻Rg1的阻值，取恒温条件下、额定工作一段时间内的温升最低的电阻Rg1的阻值；
所述的电阻Rg1、电阻Rg2的一端接驱动信号输入端，电阻Rg1的另一端与开关管Q1的栅极相连，开关管Q1的源极接电源VCC，开关管Q1的源极与二极管D1的阴极相连，开关管Q1的漏极分别与变压器T的次级线圈、二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极与开关管Q2的漏极相连，开关管Q2的栅极与电阻Rg2的另一端相连，开关管Q2的源极分别与二极管D1的阳极、变压器T的次级线圈相连，二极管D2的阳极接地。
2.根据权利要求1所述的实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法，其特征在于：设定电阻Rg1、电阻Rg2的阻值均为10欧姆，在负载额定时，增大电阻Rg2的阻值，使电阻Rg2的阻值增大至12欧姆，使用调压器使输入电压从0V开始上调，在还没有达到上限电压420V时，电流波形开始出现震荡现象，此时继续增加电阻Rg2的阻值。
3.根据权利要求1所述的实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法，其特征在于：不断增大电阻Rg2的阻值，当电阻Rg1=10Ω，Rg2=18Ω时，使用调压器使输入电压从0V开始上调，当输入电压到达上限电压420V若电流波形都没有发生震荡、输出稳定，则认为电阻Rg2足够大，取一定的安全余量，取电阻Rg2的阻值为20欧姆。
4.根据权利要求1所述的实现双管正激开关电源电路软电流特性的方法，其特征在于：保持负载不变、环境温度不变、电阻Rg2的阻值不变，减小电阻Rg1的阻值，分别采取电阻Rg1=10Ω，电阻Rg1=7.5Ω，电阻Rg1=5.1Ω在40°C恒温环境下、额定工作状态下运行30分钟，取温升最小的电阻Rg1=5.1Ω。
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