CN102497106A - 一种单端正激功率变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种单端正激变换器，包括变压器T、原边开关管Q1、整流滤波模块和箝位模块，整流滤波模块包括：整流管D1、续流管D2、滤波电感L、滤波电容C2；箝位模块包括箝位管Q2、箝位电容C1、放电管Q3、放电反向二极管D3，箝位管Q2和箝位电容C1组成的串联支路并联在整流管D1的两端，放电管Q3和放电反向二极管D3组成的串联支路并联在续流管D2的两端；箝位管Q2和放电管Q3与原边开关管Q1是反向开通和关断的。
Description
技术领域
本发明属于高频开关技术领域，尤其涉及一种单端正激功率变换器。
背景技术
单端正激电路结构是中小功率高频开关电源技术领域的一种最通用的技术，其电路简单可靠，磁性元件体积较小，而且容易设计。当原边开关导通时，输入电源通过变压器向负载传送能量，同时，变压器的励磁电流达到最大值。由于励磁电流无法通过变压器传递到副边，所以需要增加励磁电流复位电路，否则会由于变压器饱和，即需要增加磁复位电路。
而箝位技术是众多磁复位技术中最为可靠、转换效率和综合性能最高的技术，也是国内外众多电源厂商研究的热点技术之一。箝位技术有很多优点，例如提高变压器的利用率，降低开关管的电压应力，提高功率转换的效率和功率密度等。
目前已经有处于变压器副边的箝位电路技术，这个技术都只能解决副边是同步整流的电路结构的磁复位问题，这就使得这个技术无法应用在副边二极管整流的电路形式中。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单端正激变换器，能够在副边二极管整流的电路中实现磁复位。
为实现上述目的，本发明的一个实施例提供一种单端正激变换器，包括：变压器T、原边开关管Q1、整流滤波模块和箝位模块，所述整流滤波模块包括：整流管D1、续流管D2、滤波电感L、滤波电容C2，其中，所述整流管D1的阴极与变压器T的副边异名端相连，整流管D1的阳极与输出负端和续流管D2的阳极相连，所述续流管D2的阴极与变压器T副边的同名端和电感L的一端相连，所述电感L的另一端与输出正端相连，所述滤波电容C2连接在输出正端和输出负端之间；
所述箝位模块包括：箝位管Q2、箝位电容C1、放电管Q3、放电反向二极管D3，所述箝位管Q2和箝位电容C1组成的串联支路并联在整流管D1的两端，所述放电管Q3和放电反向二极管D3组成的串联支路并联在续流管D2的两端；
所述箝位管Q2和放电管Q3与原边开关管Q1是反向开通和关断的。
优选地，所述箝位管Q2和放电管Q3均为NMOS管；
所述箝位管Q2的源极与所述箝位电容C1的一端相接，所述箝位电容C1的另一端与整流管D1的阴极相连，所述箝位管Q2的漏极与整流管D1的阳极相连，所述箝位管Q2的栅极通过电阻R1接到变压器T的辅助绕组的异名端；
所述放电管Q3的源极与续流管D2的阳极相连，所述放电管Q3的漏极与放电反向二极管D3的阴极相连，所述放电反向二极管D3的阳极与续流管D2的阴极相连，所述放电管Q3的栅极通过电阻R2接到所述变压器T的辅助绕组的异名端；所述放电管Q3的源极还与所述变压器T的辅助绕组的同名端相连。
优选地，所述箝位管Q2和放电管Q3均为PMOS管；
所述箝位管Q2的漏极与所述箝位电容C1一端相接，所述箝位电容C1的另一端与整流管D1的阴极相连，所述箝位管Q2的源极与整流管D1的阳极相连，所述箝位管Q2的栅极通过电阻R1接到变压器T辅助绕组的同名端；
所述放电管Q3的源极与续流管D2的阴极相连，所述放电管Q3的漏极与放电反向二极管D3的阳极相连，所述放电反向二极管D3的阴极与续流管D2的阳极相连，所述放电管Q3的栅极通过电阻R2接到所述变压器T的辅助绕组的同名端；所述放电反向二极管D3的阴极还与所述变压器T的辅助绕组的异名端相连。
根据本发明实施例，能够在副边二极管整流电路中实现的磁复位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明提供的一种单端正激变换器的示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种单端正激变换器的具体电路示意图；
图3是本发明实施例二提供的一种单端正激变换器的具体电路示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明提供的一种单端正激变换器的示意图，如图1所示，该单端正激变换器包括：变压器T、原边开关管Q1、整流滤波模块和箝位模块。
变压器T原边的同名端与电路正输入端+VIN相连，变压器T原边的异名端通过原边开关管Q1与电路负输入端-VIN相连。
整流滤波模块包括整流管D1、续流管D2、滤波电感L和滤波电容C2。其中，整流管D1的阴极与变压器T的副边异名端相连，整流管D1的阳极与输出负端-VOUT以及电感L的一端相连，电感L的另一端与输出正端+VOUT相连。
滤波电容C2连接在输出正端+VOUT和输出负端-VOUT之间。
箝位模块包括箝位管Q2、箝位电容C1、放电管Q3、放电反向二极管D3。箝位管Q2和箝位电容C1组成的串联支路并联在整流管D1的两端，放电管Q3和放电反向二极管D3组成的串联支路并联在续流管D2的两段。
箝位管Q2和放电管Q3与原边开关管Q1是反向开通和关断的。
在实际中，上述箝位管Q2和放电管Q3可以有很多种类型，以下仅以NMOS管和PMOS管两种类型具体详细说明。
实施例一
图2示出了本实施例提供的单端正激变换器的具体电路示意图，如图2所示，在本实施例中，箝位管Q2和放电管Q3均为NMOS管。
图2中与图1中相同的元件以及连接关系在这里不再赘述，仅仅对于箝位管Q2和放电管Q3有关的元件的连接关系做说明。
箝位管Q2的源极与箝位电容C1的一端相连，箝位电容C1的另一端与整流管D1的阴极相连，箝位管Q2的栅极通过电阻R1接到变压器T的辅助绕组的异名端。
放电管Q3的源极与续流管D2的阳极相连，放电管Q3的漏极与放电反向二极管D3的阴极相连，所述放电反向二极管D3的阳极与续流管D2的阴极相连。放电管Q3的栅极通过电阻R2接到变压器T的辅助绕组的异名端。此外放电管Q3的源极还与变压器T的辅助绕组的同名端相连。
以下详细说明图2示出的单端正激变换器的实施例的工作原理。
当原边开关管Q1导通时，变压器T的原边正向励磁，并且原边的同名端为正电压，变压器T的副边绕组的同名端也为正电压。整流管D1导通，变压器T向负载传送能量，同时输出滤波电感L的电流增大，存储能量。变压器T的辅助绕组的异名端为负电压，该负电压通过电阻R1和R2分别夹在箝位管Q2和放电管Q3的栅极，使得箝位管Q2和放电管Q3关断，所以放电反向二极管D3、放电管Q3和原边开关管Q1的回路不能对变压器T的副边构成短路。
当原边开关管Q1关断时，变压器T的副边会感应反向电压，即变压器T的副边的异名端为正电压。整流管D1关断时，输出滤波电感L通过续流管D2进行续流，同时向负载释放能量。在原边开关管Q1关断初期，由于电磁感应的作用，变压器的励磁电流从副边异名端流出，经过箝位电容C1、箝位管C2的寄生体二极管、续流管D2，回流到变压器T的副边的同名端，励磁电流逐渐减小，箝位电容C1因此被充电，电压升高。当励磁电流减小到零时，将产生反向电流。由于变压器T的辅助绕组的异名端也为正电压，这个电压通过驱动电阻R1和R2分别加到箝位管Q2和放电管Q3的栅极，使得箝位管Q2和放电管Q3导通，所以在励磁电流减小到零以后，箝位电容C1就通过变压器副边绕组、续流支路、箝位管Q2使得励磁电流反向增加，一直到下一个周期导通为止，这就实现了变压器的磁复位。
续流支路会随着负载的变化而变化，当电感电流连续，续流管D2导通时，续流支路为续流管D2；当电感电流断续时，续流管D2关断，续流支路则为放电反向二极管D3和放电管Q3。
因为半导体二极管和MOS管的导通压降几乎可以忽略，所说这就保证了整个变换器工作在任何负载状态时，在原边开关管关断，副边进行磁复位时，复位电容加在变压器副边的电压是相同的，复位功能可靠，如果箝位电容足够大，复位电压只和输出电压以及电压工作的占空比有关，与其他参数都无关，这使得复位电压不会产生突变，整个电路能够可靠工作。
实施例二
图3示出了本实施例提供的一种单端正激变换器的具体电路示意图，如图3所示，在本实施例中，箝位管Q2和放电管Q3均为PMOS管。
图3中与图1中相同的元件以及连接关系在这里不再赘述，仅仅对于箝位管Q2和放电管Q3有关的元件以及连接关系做说明。
箝位管Q2的漏极与箝位电容C1的一端相连，所述箝位电容C1的另一端与整流管D1的阴极相连。因此箝位管Q2的漏极就和变压器T的副边绕组异名端相连。
箝位管Q2的源极与整流管D1的阳极相连，所以箝位管Q2的源极也和输出负端-VOUT、以及续流管D2的阳极相连。
箝位管Q2的栅极通过电阻R1接到变压器T辅助绕组的同名端。
放电管Q3的源极与续流管D2的阴极相连，所以放电管Q3也与变压器T的副边绕组同名端相连。
放电管Q3的漏极与放电反向二极管D3的阳极相连，放电反向二极管D3的阴极与续流管D2的阳极相连，因此放电反向二极管D3的阴极也与输出负端-VOUT以及整流管D1的阳极相连。
放电管Q3的栅极通过电阻R2接到变压器T的辅助绕组的同名端。
放电反向二极管D3的阴极还与变压器T的辅助绕组的异名端相连。
本实施例中电路与实施例一中的电路的工作原理类似，这里不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种单端正激变换器，其特征在于，包括：变压器T、原边开关管Q1、整流滤波模块和箝位模块，所述整流滤波模块包括：整流管D1、续流管D2、滤波电感L、滤波电容C2，其中，所述整流管D1的阴极与变压器T的副边异名端相连，整流管D1的阳极与输出负端和续流管D2的阳极相连，所述续流管D2的阴极与变压器T副边的同名端和电感L的一端相连，所述电感L的另一端与输出正端相连，所述滤波电容C2连接在输出正端和输出负端之间；
所述箝位模块包括：箝位管Q2、箝位电容C1、放电管Q3、放电反向二极管D3，所述箝位管Q2和箝位电容C1组成的串联支路并联在整流管D1的两端，所述放电管Q3和放电反向二极管D3组成的串联支路并联在续流管D2的两端；
所述箝位管Q2和放电管Q3与原边开关管Q1是反向开通和关断的。
2.根据权利要求1所述的单端正激变换器，其特征在于，所述箝位管Q2和放电管Q3均为NMOS管；
所述箝位管Q2的源极与所述箝位电容C1的一端相接，所述箝位电容C1的另一端与整流管D1的阴极相连，所述箝位管Q2的漏极与整流管D1的阳极相连，所述箝位管Q2的栅极通过电阻R1接到变压器T的辅助绕组的异名端；
所述放电管Q3的源极与续流管D2的阳极相连，所述放电管Q3的漏极与放电反向二极管D3的阴极相连，所述放电反向二极管D3的阳极与续流管D2的阴极相连，所述放电管Q3的栅极通过电阻R2接到所述变压器T的辅助绕组的异名端；所述放电管Q3的源极还与所述变压器T的辅助绕组的同名端相连。
3.根据权利要求1所述的单端正激变换器，其特征在于，所述箝位管Q2和放电管Q3均为PMOS管；
所述箝位管Q2的漏极与所述箝位电容C1一端相接，所述箝位电容C1的另一端与整流管D1的阴极相连，所述箝位管Q2的源极与整流管D1的阳极相连，所述箝位管Q2的栅极通过电阻R1接到变压器T辅助绕组的同名端；
所述放电管Q3的源极与续流管D2的阴极相连，所述放电管Q3的漏极与放电反向二极管D3的阳极相连，所述放电反向二极管D3的阴极与续流管D2的阳极相连，所述放电管Q3的栅极通过电阻R2接到所述变压器T的辅助绕组的同名端；所述放电反向二极管D3的阴极还与所述变压器T的辅助绕组的异名端相连。
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