CN102761267B - 一种反激式电源转换装置及应用该装置的液晶显示产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种反激式电源转换装置及应用该装置的液晶显示产品，反激式电源转换装置包括接收交流电压并输出滤波电压的整流滤波模块、接收该滤波电压并产生呈交流的感应电压的变压器、使变压器产生感应电压的初级侧开关电路、接收感应电压并进行滤波以得到第一输出电压的第一输出滤波电路、提供或中断输出滤波电路与变压器的次级侧绕组之间的电流传输路径的次级侧开关电路，及决定是否将次级侧开关电路由导通快速地设定成不导通的电位极性侦测电路。本发明的反激式电源转换装置不需采用耐高压规格的晶体管，产品成本低，能操作在电源转换效率较高的连续电流模式，符合高负载的大尺寸面板等多功能的液晶显示产品的应用需求。

Description

一种反激式电源转换装置及应用该装置的液晶显示产品

技术领域

本发明是有关于一种产品及装置，特别是指一种反激式电源转换装置及应用该装置的液晶显示产品。

背景技术

现有中小尺寸的液晶显示产品所使用的电源，基本采用反激式开关电源，反激式开关电源具有设计成本低、产品架构稳定的优点，但其因采用肖特基二极管做输出整流而使电源转换效率通常较低，现有输出功率小于75W以内的液晶显示产品所采用的反激式开关电源通常具有第一输出端及第二输出端，且该第一输出端是提供输出一5V直流电压，该第二输出端是提供输出一16V直流电压。

该5V直流电压用以提供给该液晶显示产品内部用以处理图像信号的主基板电路（Main board circuit）；该16V直流电压用以提供给该液晶显示产品的二极管灯管的驱动电路。

该反激式开关电源的第一及第二输出端的两电流I1、I2会随着负载增加而增加，例如：该反激式开关电源应用于22寸的液晶显示产品时，该两个电流分别为I1=2A及I2=1A，则此时该反激式开关电源的转换效率通常只有82%~85%；若同样的该反激式开关电源应用于24寸的液晶显示产品时，该两个电流I1、I2则分别增加为I1=3.5A及I2=1.5A，则此时该转换效率通常降低为78%~82%。

目前市面上的液晶显示器产品，特别是销售全球地区的液晶显示器产品，其整机在能效方面通常需要满足美国能源之星的EPA5.1标准，即不同尺寸、像素的液晶显示器产品其整机的功率消耗上限都有被规范，尤其到了2013年的第二季之后，这些销售全球的液晶显示器产品还必须满足美国能源之星的EPA6.0新标准，且EPA6.0标准相较目前的EPA5.1标准对于功率消耗上限的规范将更严格，这意味着到时应用于等多功能的液晶显示产品的电源就需要有更高的电源转换效率。

目前反激式开关电源的工作模式可分为连续电流模式（continues inductor current mode, CCM）和不连续电流模式（discontinues inductor current mode, DCM）两种，且工作在连续电流模式时的电源其整体转换效率较工作在不连续电流模式时来得高，故电源工程师在设计应用于大尺寸的液晶显示产品的反激式开关电源时，通常希望能设计在连续电流模式中。

而目前反激式开关电源的大约有40%左右的功耗来自用以次级侧输出整流的肖特基二极管，所以现今的电源工程师已经开始尝试使用场效应晶体管来取代该肖特基二极管（即通常所说的同步整流技术），以降低功耗而提升电源转换效率。

现今反激式开关电源的同步整流技术主要有自驱式同步整流技术和采用控制芯片控制的同步整流技术，但目前不管是电源工程师自已开发设计出来的自驱式同步整流技术还是由芯片设计工程师开发出来的同步整流技术，一般都只适合工作在不连续电流模式，而较难适合工作在连续电流模式，即便目前有些控制芯片厂家声称新设计出来的同步整流控制芯片可工作在连续及不连续电流模式，但实际工作在连续电流模式时仍然会因该同步整流控制芯片需要一定反应时间而仍存在电流倒灌的问题。

上述同步整流控制芯片工作在连续电流模式时，由于该同步整流控制芯片从侦测到次级侧同步整流的场效应晶体管漏极端的关断信号，到根据该关断信号输出一关断控制信号给该同步整流的场效应晶体管的控制端的过程中存在一定反应时间，使得该变压器的次级侧绕组容易形成电流倒灌问题，进而使得该同步整流的场效应晶体管在关断之时，产生一施加于该同步整流的场效应晶体管的漏极与源极的尖峰电压，且该尖峰电压很可能使该同步整流场效应晶体管的漏极与源极之间因耐压问题而被击穿，针对此问题，目前电源工程师只能采用具有较高耐压规格的场效应晶体管作为同步整流之用，但缺点在于具有越高耐压规格的场效应晶体管在价格方面就越昂贵。

此外，目前市面上的同步整流控制芯片因没有普遍得到应用所以价格往往较高，但液晶显示器产品的市场价格却逐年下降，所以该液晶显示器产品若采用该种具有同步整流控制芯片的电源将不具市场竞争优势。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需采用耐高压规格的晶体管，电源转换效率、产品成本低的反激式电源转换装置及应用该装置的液晶显示产品。

本发明的技术方案为：一种反激式电源转换装置，其包括：整流滤波模块、变压器、初级侧开关电路、第一输出滤波电路、次级侧开关电路及电位极性侦测电路；

其中，所述整流滤波模块接收交流电压，并将该交流电压进行整流滤波呈直流的滤波电压输出；

变压器包括初级侧绕组、第一次级侧绕组，及次级侧侦测绕组，每一绕组具有第一端和第二端，所述初级侧绕组的第二端电连接于整流滤波模块的输出端接收滤波电压；

初级侧开关电路电连接于初级侧接地与初级侧绕组的第一端之间，根据脉宽调制信号进行开关切换，改变初级侧绕组的二端电位极性，使第一次级侧绕组与次级侧侦测绕组的二端电位极性对应改变，且第一次级侧绕组产生呈交流的感应电压；

第一输出滤波电路的第一端电连接于第一次级侧绕组以接收其感应电压，并进行滤波得到第一输出电压；

次级侧开关电路的第一端电连接于第一次级侧绕组的第二端，次级侧开关电路的第二端电连接于第一输出滤波电路的次级侧接地端，受控制切换开关，提供或中断第一输出滤波电路与第一次级侧绕组之间的电流传输路径；

电位极性侦测电路电连接于次级侧侦测绕组与次级侧开关电路之间，根据次级侧侦测绕组两端的电位极性侦测初级侧开关电路是否导通，控制次级侧开关电路的切换开关。

所述次级侧开关电路包括整流晶体管，整流晶体管包括电连接于第一次级侧绕组第二端的第一端、电连接于第一输出滤波电路的次级侧接地端的第二端，及一控制端。

所述电位极性侦测电路在侦测到初级侧开关电路导通时，将次级侧开关电路设定成不导通，电位极性侦测电路包括：侦测晶体管、电阻和齐纳二极管；

其中，侦测晶体管包括电连接于整流晶体管的控制端的第一端、电连接于次级侧接地端的第二端，及控制端；

电阻包括电连接于次级侧侦测绕组的第一端的第一端，及电连接于侦测晶体管的控制端的第二端；

齐纳二极管的阳极与次级侧接地电连接，其阴极与电阻第二端电连接。

本发明所述的反激式电源转换装置还包括次级侧电流侦测电路，所述次级侧电流侦测电路电连接于第一次级侧绕组与次级侧开关电路之间，侦测流经第一次级侧绕组的一个次级侧电流的大小，控制次级侧开关电路切换开关。

所述次级侧电流侦测电路包括：电流侦测互感器、电容、第一电阻、齐纳二极管、第二电阻、第一开关、第三电阻、第二开关和第三开关；

其中，电流侦测互感器包括第一绕组及第二绕组，第一绕组及第二绕组分别具有第一端和第二端，第一绕组的第一端电连接第一整流晶体管的第一端，第一绕组的第二端电连接于第一次级侧绕组的第二端；

电容包括电连接于第二绕组第一端的第一端，及电连接于第二绕组的第二端的第二端；

第一电阻包括电连接于第二绕组第一端的第一端，及电连接于第二绕组第二端的第二端；

齐纳二极管的阳极电连接于第二绕组的第一端，其阴极电连接于第二绕组的第二端；

第二电阻包括电连接第二绕组第二端的第一端，及第二端；

第一开关包括电连接于第一输出滤波电路的第二端（即第一输出滤波电路的输出端）的第一端、电连接于齐纳二极管阳极的第二端，及电连接于第二电阻的第二端的控制端；

第三电阻包括电连接于第一开关第二端的第一端，及电连接于次级侧接地的第二端；

第二开关包括电连接第一输出滤波电路第二端的第一端和第二端，及电连接于次级侧电流侦测电路的齐纳二极管的阳极的控制端；

第三开关包括电连接于次级侧接地的第一端、电连接于第二开关第二端的第二端，及电连接该第二开关控制端的控制端。

所述变压器还包括：第二次级侧绕组、输出模块；

所述第二次级侧绕组具有第一端和第二端，第二次级侧绕组两端的电位极性对应初级侧绕组两端的电位极性作改变，于第二次级侧绕组产生呈交流的第二感应电压；

所述输出模块包括：第二输出滤波电路和第二次级侧开关电路及准位移位电路，第二输出滤波电路电连接于第二次级侧绕组以接收第二感应电压，并进行滤波以得到第二输出电压；第二次级侧开关电路电连接于第一次级侧绕组与第二次级侧绕组之间，受控制于切换开关，提供或中断第二输出滤波电路与第一及第二次级侧绕组之间的电流传输路径；

所述准位移位电路电连接次级侧开关电路与第二次级侧开关电路之间，并根据次级侧开关电路的控制端信号控制第二次级侧开关电路导通与否。

所述第二次级侧开关电路包括第二整流晶体管，第二整流晶体管包括电连接第二次级侧绕组第二端的第一端、电连接第一次级侧绕组第一端的第二端，及控制端；

所述准位移位电路包括：电阻、电容和二极管；

所述电阻包括电连接次级侧开关电路的整流晶体管的控制端的第一端，及电连接该第二整流晶体管控制端的第二端；

电容包括分别电连接于电阻的第一端及第二端的两端；

二极管包括电连接第二整流晶体管的第二端的阳极，及电连接第二整流晶体管的控制端的阴极；

第二次级侧开关电路根据次级侧开关电路的整流晶体管的控制端信号来控制第二次级侧开关电路与次级侧开关电路做同步的开与关动作。

应用所述的反激式电源转换装置的液晶显示产品，其包括液晶屏幕和反激式电源转换装置，该反激式电源转换装置包括整流滤波模块、变压器、初级侧开关电路、第一输出滤波电路、次级侧开关电路及电位极性侦测电路；

其中，所述整流滤波模块接收交流电压，并将该交流电压进行整流滤波呈直流的滤波电压输出；

变压器包括初级侧绕组、第一次级侧绕组，及次级侧侦测绕组，每一绕组具有第一端和第二端，所述初级侧绕组的第二端电连接于整流滤波模块的输出端接收滤波电压；

初级侧开关电路电连接于初级侧接地与初级侧绕组的第一端之间，根据脉宽调制信号进行开关切换，改变初级侧绕组的二端电位极性，使第一次级侧绕组与次级侧侦测绕组的二端电位极性对应改变，且第一次级侧绕组产生呈交流的感应电压；

第一输出滤波电路的第一端电连接于第一次级侧绕组以接收其感应电压，并进行滤波得到第一输出电压，第一输出电压为液晶屏幕供电；

次级侧开关电路的第一端电连接于第一次级侧绕组的第二端，次级侧开关电路的第二端电连接于第一输出滤波电路的次级侧接地端，受控制切换开关，提供或中断第一输出滤波电路与第一次级侧绕组之间的电流传输路径；

电位极性侦测电路电连接于次级侧侦测绕组与次级侧开关电路之间，根据次级侧侦测绕组两端的电位极性侦测初级侧开关电路是否导通，控制次级侧开关电路的切换开关。

本发明的反激式电源转换装置具有以下优点：

1.能操作于连续电流模式，采用电位极性侦测电路侦测次级侧侦测绕组的两端的电位极性以判断初级侧开关电路是否导通，并于初级侧开关电路导通时控制第一及第二整流晶体管由导通快速地设定成不导通，故可避免因变压器次级侧绕组出现电流倒灌问题使得现有第一及第二整流晶体管漏极与源极间出现尖峰电压问题造成该整流电晶体耐压不足而被击穿的问题，因此不需采用耐高压规格的晶体管而得以降低产品成本。

2.能操作在电源转换效率较高的连续电流模式，所以符合高负载之大尺寸面板等多功能的液晶显示产品的应用需求。

3.可同时以多个晶体管做同步整流以分别提供多个不同准位的输出电压，以分别供应给不同的负载。

4.不同整流晶体管做整流的损失相较现有以肖特基二极管做整流的功耗损失小得多，因而使本发明反激式电源转换装置具有较高的电源转换效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明液晶显示产品实施例1的示意图；

图2是本发明实施例1的时序图；

图3是本发明液晶显示产品实施例2的示意图。

具体实施方式

实施例1

参阅图1，本发明反激式电源转换装置100包括整流滤波模块3、变压器4、初级侧开关电路5、第一输出滤波电路6、次级侧开关电路7、电位极性侦测电路8及次级侧电流侦测电路9。

该整流滤波模块3用以接收交流电压，并将交流电压进行整流滤波以得到呈直流的滤波电压。更详细的说明是：该整流滤波模块3具有EMI滤波电路31及桥式整流及工频滤波电路32。该EMI滤波电路31用以接收来自外界电网（图未示）的交流电压，并对接收的交流电压进行EMI滤波以产生一滤波后的工频交流输出电压，且反激式电源转换装置100利用自身的EMI滤波电路31避免将自身所产生的高频噪声干扰该电网，也避免被来自该电网的高频噪声所干扰。桥式整流及工频滤波电路32电连接EMI滤波电路31以接收该输出的工频交流电压，并将所接收到的输出的工频交流电压进行全波整流及电容滤波后产生具有一定电压波纹的滤波电压（即:具有较低电压纹波的直流电压）。

变压器4具有初级侧绕组Np、第一次级侧绕组Ns及次级侧侦测绕组Ndet。每一绕组Np、Ns、Ndet具有第一端及第二端，且初级侧绕组Np的第一端、第一次级侧绕组Ns的第一端及次级侧侦测绕组Ndet的第一端具有相同的电位极性，该等绕阻Np、Ns、Ndet的第二端也具有相同的电位极性并与该等绕阻Np、Ns、Ndet的第一端的电位极性相反。初级侧绕组Np的第二端电连接于桥式整流及工频滤波电路32以接收该输出的滤波电压。

初级侧开关电路5电连接于初级侧接地GND1与初级侧绕组Np的第一端之间，且根据脉宽调制（PWM）信号控制以在导通与不导通之间做切换，以对应地改变该初级侧绕组Np的两端的电位极性，而使第一次级侧绕组Ns与次级侧侦测绕组Ndet的两端的电位极性对应改变，而于第一次级侧绕组Ns产生呈交流的感应电压。

初级侧开关电路5具有初级侧开关51及电阻52。初级侧开关51具有电连接该初级侧绕组Np的第一端的第一端，及第二端，及接收该脉宽调制（PWM）信号的控制端。电阻52具有电连接初级侧开关51的第二端的第一端，及电连接初级侧接地GND1的第二端。电阻52主要作用是采样流过该初级侧开关51的第二端的开关电流，并利用该开关电流于自身的第一端产生一初级回馈电压到调变控制芯片（图未示）的初级电流回馈引脚，脉宽调制控制芯片还采样变压器4的第一次级侧绕组Ns的次级侧输出电压，并根据次级侧输出电压经采样回馈给脉宽调制控制芯片的次级回馈电压与该初级回馈电压进行比较的结果调整该脉宽调制控制芯片所输出的脉宽调制（PWM）方波的占空比（duty），以使相对应的反激式电源转换装置100输出稳定直流的第一输出电压。

在该实施例1中，初级侧开关51是N型场效应晶体管（MOSFET），且第一端是漏极（drain），第二端是源极（source），控制端是栅极（gate）。

第一输出滤波电路6电连接于第一次级侧绕组Ns以接收感应电压，并进行滤波以得到直流的第一输出电压。该第一输出滤波电路6具有第一电感61、第一电容62及第二电容63。第一电感61具有电连接次级侧绕组Ns的第一端的第一端，及第二端。第一电容62具有电连接第一电感61第一端的第一端，及电连接次级侧接地GND2的第二端。第二电容63具有一电连接第一电感61的第二端的第一端，及电连接次级侧接地GND2的第二端，且第二电容63的第一端输出第一输出电压。

次级侧开关电路7电连接于第一输出滤波电路6与第一次级侧绕组Ns之间，且受控制切换于导通与不导通之间，以提供或中断第一输出滤波电路6与第一次级侧绕组Ns之间的电流传输路径。

次级侧开关电路7具有一第一整流晶体管71，第一整流晶体管71具有一电连接第一次级侧绕组Ns的第二端的第一端、电连接次级侧接地GND2的第二端，及一控制端。在实施例1中，第一整流晶体管71是N型场效应晶体管，且第一端是漏极，第二端是源极，控制端是栅极。

电位极性侦测电路8电连接于次级侧侦测绕组Ndet与次级侧开关电路7之间，并根据次级侧侦测绕组Ndet的两端的电位极性来侦测初级侧开关电路(5)是否导通，以决定是否将次级侧开关电路7设定成不导通。更详细地说明，电位极性侦测电路8是在侦测到初级侧开关电路(5)导通时，将次级侧开关电路7设定成不导通。电位极性侦测电路8具有侦测晶体管81、电阻82及齐纳二极管83。

侦测晶体管81具有电连接于第一整流晶体管71的控制端的第一端、电连接次级侧接地GND2的第二端，及控制端。在实施例1中，侦测晶体管81是PNP晶体管，且第一端是发射极（emitter），第二端是集电极（collector），控制端是基极（base）。并且为了便于示图，侦测晶体管81的第一端与第一整流晶体管71的控制端都各标示一个符号G，用以表示标有相同符号G的等端点是电连接在一起。

电阻82具有电连接次级侧侦测绕组Ndet的第一端的第一端，及电连接侦测晶体管81的控制端的第二端。齐纳二极管83具有电连接次级侧接地GND2的阳极，及电连接电阻82的第二端的阴极。

次级侧电流侦测电路9电连接于第一次级侧绕组Ns与次级侧开关电路7之间，并侦测流经第一次级侧绕组Ns的一个次级侧电流的大小，以决定将该次级侧开关电路7设定成导通或不导通。当初级侧开关51截止时，次级侧开关电路7导通，次级侧电流由次级侧地GND2依序流经第一整流晶体管71的第二端到第一端、第一次级侧绕组Ns的第二端到第一端，最后流至第一电容62的第一端。

次级侧电流侦测电路9具有一电流侦测互感器91、电容92、第一电阻93、齐纳二极管94、第二电阻95、第一开关96、第三电阻97、第二开关98及第三开关99。

电流侦测互感器91具有第一绕组N1及第二绕组N2。第一绕组N1及第二绕组N2分别具有第一端及第二端，第一绕组N1的第一端电连接第一整流晶体管71的第一端，第一绕组N1的第二端电连接第一次级侧绕组Ns的第二端，且第一绕组N1的第一端与第二绕组N2的第一端极性相同，第一绕组N1的第二端与第二绕组N2的第二端极性也相同，当有变化的电流流过第一绕组N1时，第一及第二绕组N1、N2的等第一端与该等N1、N2绕组的第二端的电位极性相反。

电容92具有电连接第二绕组N2的第一端的第一端，及电连接第二绕组N2的第二端的第二端。第一电阻93具有电连接第二绕组N2的第一端的第一端，及电连接第二绕组N2的第二端的第二端。齐纳二极管94具有电连接第二绕组N2的第一端的阳极，及电连接第二绕组N2的第二端的阴极。

第二电阻95具有电连接第二绕组N2的第二端的第一端，及第二端。第一开关96具有电连接第一输出滤波电路6的第一电感61的第二端的第一端、电连接齐纳二极管94的阳极的第二端，及电连接第二电阻95的第二端的控制端。第三电阻97具有一电连接第一开关96的第二端的第一端，及一电连接次级侧接地GND2的第二端。第二开关98具有电连接第一输出滤波电路6的第一电感61的第二端的第一端，及第二端，及电连接齐纳二极管94的阳极的控制端。第三开关99具有电连接次级侧接地GND2的第一端、电连接第二开关98的第二端的第二端，及电连接第二开关98的控制端的控制端。

应用所述的反激式电源转换装置(100)的液晶显示产品包含液晶屏幕1及具有同步整流功能且可工作在连续及不连续电流模式的反激式电源转换装置100。

液晶屏幕1用于显示画面并接收呈直流的第一输出电压以作为电力来源。

在实施例1中，第一开关96及第二开关98是NPN晶体管，且各自的第一端是集电极，第二端是发射极，控制端是基极；第三开关99是PNP晶体管，且第一端是集电极，第二端是发射极，控制端是基极。

参阅图1及图2，实施例1操作于连续电流模式（CCM）时的动作原理详述如下。

(1)当该脉宽调制（PWM）信号为从高准位切换到低准位时：

初级侧开关51由导通切换成不导通，初级侧绕组Np的第二端的电极性由正变负，第一端的电位极性由负变正。由于第一次级侧绕组Ns的第一端、次级侧侦测绕组Ndet的第一端与初级侧绕组Np的第一端的电位极性均相同，所以第一次级侧绕组Ns及次级侧侦测绕组Ndet的第一端的电位极性追随初级侧绕组Np的第一端的电位极性而由负变正，第一次级侧绕组Ns及次级侧侦测绕组Ndet的第二端的电位极性均由正变负，且第一次级侧绕组Ns的第一端的感应电压的大小实质地为第一输出滤波电路6输出的第一输出电压的大小。

同时，第一整流晶体管71的第一端接收到第一次级侧绕组Ns的第二端的负电位，第一整流晶体管71的第二端的电位是次级侧地GND2的0V电位，使得第一整流晶体管71的一寄生二极管711的阳极的电位高于阴极的电位而先导通。

接着，该寄生二极管711导通后的次级侧电流经过该侦测电流的互感器91的第一绕组N1而使第二绕组N2产生一感应电流通过第一电阻93转变成控制电压，当控制电压达到并超过该第一开关96的导通电压时，第一开关96导通，从而使第二开关98导通且第三开关99不导通，使得第一输出滤波电路6输出的第一直流输出电压通过第二开关98的第一及第二端快速地输出到第一整流晶体管71的控制端，也就是Vgs(71)=Vout－Vce(98)>Vgs(th)，参数Vgs(71)为第一整流晶体管71的栅极与源极之间的电压、Vout为第一输出滤波电路6输出的第一输出电压、Vce(98)为第二开关98的集极与射极间的饱和导通电压、Vgs(th)为第一整流晶体管71的栅极与源极之间的开启电压，进而驱动第一整流晶体管71导通，并且第一整流晶体管71导通后的一次级侧电流传输路径依序经由该次级侧接地GND2、第一整流晶体管71的源极到漏极、变压器4的第一次级侧绕组Ns的第二端到第一端，最后到达第一输出滤波电路6的第一及第二电容62、63的第一端及电感61进行储能。

当第一整流晶体管71导通时，变压器4的气隙（gap）中在初级侧开关51导通期间所储存的能量依序透过该第一次级侧绕组Ns及该第一整流晶体管71释放给该第一输出滤波电路6，以提供给该液晶屏幕1。

由于第一整流晶体管71的源极与漏极之间的阻抗很小，故当电流流过该第一整流晶体管71的源极与漏极时，所产生的功耗也很小，达到利用第一整流晶体管71作同步整流以提升电源转换效率，而避免现有液晶显示器产品的反激式开关电源因采用肖特基二极管做整流而使电源转换效率低的缺点。

(2)当该脉宽调制（PWM）信号从低准位切换到高准位时：

初级侧开关51由不导通切换成导通，初级侧绕组Np的第二端的电位极性由负变正，第一端的电位极性由正变负。由于第一次级侧绕组Ns的第一端、次级侧侦测绕组Ndet的第一端与初级侧绕组Np的第一端极性均相同，所以第一次级侧绕组Ns及该次级侧侦测绕组Ndet的第一端的电位极性均追随初级侧绕组Np的第一端的电极性由正变负，第一次级侧绕组Ns及次级侧侦测绕组Ndet的第二端的电极性均由负变正，且次级侧侦测绕组Ndet的第二端的电位是次级侧接地GND2的0V电位。

由于齐纳二极管83的阳极电连接0V电位的次级侧接地GND2，阴极经由电阻82电连接到次级侧侦测绕组Ndet的第一端（负电位），所以此时齐纳二极管83正向导通，在齐纳二极管83的阴极产生－0.7V的电压，并施加于PNP的该侦测晶体管81的控制端，侦测晶体管81迅速导通，第一整流晶体管71的该控制端的电荷经由该侦测晶体管81的第一端、第二端到次级侧接地GND2被迅速地泄放掉，第一整流晶体管71迅速地由导通切换成不导通状态，从而避免在初级侧开关51由不导通切换为导通时，第一整流晶体管71未及时被切换成不导通而造成该第一输出滤波电路6的电能被倒灌回该变压器4中，因此产生一逆向电流由该第一整流晶体管71的漏极流向源极最后到达该次级侧地GND2，使得第一整流晶体管71在做关断时在自身的漏极与源极间产生该较高的尖峰电压，且该尖峰电压最终可能导致先前技术中所述的该同步整流场效应晶体管的漏极与源极之间，因耐压不足而被击穿。

当实施例1操作于不连续电流模式（DCM）时，其动作模式与工作在连续电流模式的差异在于：初级侧开关51不导通期间Toff，变压器4在初级侧开关51导通时所储存在变压器4的气隙中的能量从第一次级侧绕组Ns释放给第一输出滤波电路6，变压器4气隙中的能量于一释能期时toff＜Toff全部释放完毕，此时该电流侦测互感器91的该第一绕组N1因没有电流流过，使得第二绕阻N2的第一端与第二端之间无感应电压，该NPN的第一开关96由导通切换为不导通状态，该PNP的第三开关99由不导通变为导通状态，第一整流晶体管71的控制端（栅极）的电荷被快速泄放掉，即：当初级侧开关51由导通变为不导通时，经过释能期间toff后，第一整流晶体管71就会被该次级侧电流侦测电路9关断，以防止初级侧开关51不导通期间Toff的剩余△toff时间（△toff=Toff－toff）出现第一输出滤波电路6中的电能倒灌到变压器4中引起第一整流晶体管71的漏极与源极因耐压不足而被该尖峰电压击穿的问题。

实施2

参阅图3，是本发明液晶显示产品的实施例2，其与实施例1类似，差异在于：实施例2的变压器4相较于实施例1（见图1）还具有一第二次级侧绕组Ns2，且该实施例2还包含一提供直流的第二输出电压的输出模块10，及主基板电路20，且第一及第二开关96、98的第一端是电连接该输出模块10输出该第二输出电压的一输出端101。

主基板电路20主要功能为图像处理，并电连接该第一输出滤波电路6以接收该第一输出电压，如：5V。该液晶屏幕1是电连接该输出模块10以接收该第二输出电压，如：16V。

第二次级侧绕组Ns2具有一第一端及一第二端，且该第二次级侧绕组Ns2的两端的电位极性对应该初级侧绕组Np的两端的电位极性作改变，并于该第二次级侧绕组Ns2产生一呈交流的第二感应电压。在该第二较佳实施例，该初级侧绕组Np的第一端与该第二次级侧绕组Ns2的第一端具有相同的电位极性，该初级侧绕组Np的第二端与该第二次级侧绕组Ns2的第二端也具有相同的电位极性。

输出模块10包括一第二输出滤波电路13、一第二次级侧开关电路14及一准位移位（level-shift）电路15。

第二输出滤波电路13电连接于该第二次级侧绕组Ns2以接收该第二感应电压，并进行滤波以得到从该输出端101输出的该第二输出电压。在该第二较佳实施例中，该第二输出滤波电路13与该第一输出滤波电路6的设计方式相同，所以相关实施方式可以参阅图1的说明而不再赘述。

第二次级侧开关电路14电连接于该第一次级侧绕组Ns与该第二次级侧绕组Ns2之间，且受控制切换于导通与不导通之间，以提供或中断该第二输出滤波电路13与该第一次级侧绕组Ns之间的电流传输路径。

第二次级侧开关电路14具有一第二整流晶体管141，且该第二整流晶体管141具有一寄生二极管1411。该第二整流晶体管141具有一电连接该第二次级侧绕组Ns2的第二端的第一端、一电连接该第一次级侧绕组Ns的第一端的第二端，及一控制端。在该第二较佳实施例中，该第二整流晶体管141是N型场效应晶体管，且第一端是漏极，第二端是源极，控制端是栅极。

准位移位电路(15)电连接第一次级侧开关电路(7)中第一整流电晶体71的栅极端与第二次级侧开关电路(14)中第二整流电晶体141的栅极端之间，并根据次级侧开关电路(7) 中第一整流电晶体71的栅极端信号，来控制第二次级侧开关电路(14)与第一次级侧开关电路(7)做同步的开与关。

准位移位电路15具有一电阻151、一电容152及一二极管153。该电阻151具有一电连接该第一次级侧开关电路(7)中第一整流电晶体71的栅极端的第一端，及一电连接该第二整流晶体管141的控制端的第二端。该电容152的两端分别电连接于该电阻151的第一端及第二端。该二极管153具有一电连接该第二整流晶体管141的第二端的阳极，及一电连接该第二整流晶体管141的控制端的阴极。

实施例2提供第一输出电压的方式相同于实施例1，故可参考上述该实施例1的说明，以下仅就实施例2提供第二输出电压的动作原理作说明。

(1)当该反激式电源转换装置100工作在连续或不连续电流模式且该脉宽调制（PWM）信号为从高准位切换到低准位时：

变压器4开始释放能量且第一次极侧绕组Ns、第二次极侧绕组Ns2、次极侧侦测绕组Ndet的电位极性均反转，该等绕组Ns、Ns2、Ndet的第二端的电位极性由正变为负，该等绕组Ns、Ns2、Ndet的第一端的电位极性由负变为正，此时第一整流晶体管71的寄生二极管711、第二整流晶体管141的寄生二极管1411正向导通，同时电流侦测互感器91的第一绕组N1得到一基本呈线性下降的电流，使得电流侦测互感器91的第二绕组N2的第二端相对第一端感应一正电压，进而使得第一开关96导通，第二开关98导通，第一整流晶体管71的控制端所接收到的一电压由低电位VL变为高电位VH，而使第一整流晶体管71切换成导通。

举例说明，低电位VL=Vec81=Vec99=0.2V，参数Vec81为侦测晶体管81的发射极与集电极之间的饱和导通压降（如：0.2V），参数Vec99为第三开关99的发射极与集电极之间的饱和导通压降（如：0.2V）；高电位VH=Vout2－Vce98=16V－0.2V=15.8V，参数Vout2为该第二输出电压（如：16V），参数Vce98为第二开关98饱和导通时集电极与发射极间的压降（如：0.2V）；第一整流晶体管71的栅极与源极间的压差为该低电位VL=0.2V时不导通，且第一整流晶体管71的栅极与源极间的压差为该高电位VH=15.8V时为导通。

同时根据电容两端电压不能突变的原理，第二整流晶体管141的控制端被施加的一电压Vgs141=Vg141-Vs141＝V61－Vf153＋VH－VL-V61=VH-VL-Vf153＞Vgs(th)，故此时该第二整流晶体管141也开始导通。参数V61为该第一电感61的第一端的电压，参数Vf153为该二极管153的正向导通电压，参数Vgs(th)为该第二整流晶体管141的栅极与源极之间的开启电压。

举例说明，V61＝15.8V、Vf153＝0.7V、VH＝15.8、VL＝0.2V、Vgs(th)＝3.5V，则施加于第二整流晶体管141的栅极与源极之间的电压Vgs141＝Vg141－V61＝VH－VL－Vf153＝15.8V－0.2V－0.7V＝14.9V＞Vgs(th)，该第二整流晶体管141导通。

第一整流晶体管71及该第二整流晶体管141均导通，变压器4的气隙中的能量除了透过该第一次级侧绕组Ns释放给第一输出滤波电路6，还透过第一次级侧绕组Ns及第二次级侧绕组Ns2释放给第二输出滤波电路13。

(2)当反激式电源转换装置100工作在连续或不连续电流模式且该脉宽调制（PWM）信号为从低准位切换到高准位时：

变压器4开始储能且该等绕组Ns、Ns2、Ndet的电位极性反转，该等绕组Ns、Ns2、Ndet的第二端的电位极性由负变正，等绕组Ns、Ns2、Ndet的第一端的电位极性由正变负，变压器4的该次级侧侦测绕组Ndet的第二端电连接该次级侧地GND2，故此时该齐纳二极管83正向导通并于阴极产生一约为－0.7V的电压使该侦测晶体管81导通，第一整流晶体管71的控制端由高电位VH变为低电位VL=Vec81=0.2V，参数Vec81为PNP的侦测晶体管81饱和导通时发射极与集电极之间的压降（例如0.2V），第一整流晶体管71切换为不导通，同时根据电容两端电压不能突变的原理，第二整流晶体管141的控制端与源极端产生一电压Vgs141”＝Vgs141－(VH－VL)＝VH－VL－Vf153－(VH－VL)＝－Vf153＝－0.7V＜Vgs(th)，参数Vgs(th)为第二整流晶体管141的栅极与源极之间的开启电压（例如3.5V），故此时第二整流晶体管141也开始停止导通。

（3）当反激式电源转换装置100工作在不连续电流模式且变压器4全部的能量都释放给第一输出滤波电路6与第二输出滤波电路13时，电流侦测互感器91的第一绕阻N1因没有电流流过而最终使得该第三开关99导通，第一整流晶体管71的控制端由高电位VH变为低电位VL＝Vec99＝0.2V，参数Vec99为第三开关99饱和导通时射极与集极之间的压降，例如0.2V，第一整流晶体管71停止通导，同时根据电容两端电压不能突变的原理，第二整流晶体管141的控制端与源极端产生一电压Vgs141”＝Vgs141－(VH－VL)＝VH－VL－Vf153－(VH－VL)＝－Vf153＝－0.7V＜Vgs(th)，参数Vgs(th)为第二整流晶体管141的栅极与源极之间的开启电压，例如3.5V，故此时第二整流晶体管141也开始停止导通。

而该电阻151作用是当反激式电源转换装置100输入的交流电压被移除时，用来泄放第二整流晶体管141控制端残余的电荷，以便能让下一次该反激式电源转换装置100输入交流电压（即为市电）时，第二整流晶体管141能按正常的时序动作。

Claims (5)

1. 一种反激式电源转换装置(100)，其特征在于：其包括：整流滤波模块(3)、变压器(4)、初级侧开关电路(5)、第一输出滤波电路(6)、次级侧开关电路(7)、次级侧电流侦测电路（9）及电位极性侦测电路(8)；

其中，所述整流滤波模块(3)接收交流电压，并将该交流电压进行整流滤波呈直流的滤波电压输出；

变压器(4)包括初级侧绕组、第一次级侧绕组，及次级侧侦测绕组，每一绕组具有第一端和第二端，所述初级侧绕组的第二端电连接于整流滤波模块(3)的输出端接收滤波电压；

初级侧开关电路(5)电连接于初级侧接地端与初级侧绕组的第一端之间，根据脉宽调制信号进行开关切换，改变初级侧绕组的二端电位极性，使第一次级侧绕组与次级侧侦测绕组的二端电位极性对应改变，且第一次级侧绕组产生呈交流的感应电压； 

第一输出滤波电路(6)的第一端电连接于第一次级侧绕组以接收其感应电压，并进行滤波得到第一输出电压；

次级侧开关电路(7)的第一端通过次级侧电流侦测电路(9)电连接于第一次级侧绕组的第二端，次级侧开关电路(7)的第二端电连接于第一输出滤波电路(6) 的次级侧接地端（GND2），受控制切换开关，提供或中断第一输出滤波电路(6)与第一次级侧绕组之间的电流传输路径；

电位极性侦测电路(8)电连接于次级侧侦测绕组与次级侧开关电路(7)之间，根据次级侧侦测绕组两端的电位极性侦测初级侧开关电路(5)是否导通，控制次级侧开关电路(7)的切换开关，

所述次级侧开关电路(7)包括第一整流晶体管(71)，第一整流晶体管(71)包括电连接于次级侧电流侦测电路（9）的第一端、电连接于第一输出滤波电路(6)的次级侧接地端(GND2)的第二端，及一控制端，

所述次级侧电流侦测电路(9)电连接于第一次级侧绕组与次级侧开关电路(7)之间，侦测流经第一次级侧绕组的一个次级侧电流的大小，控制次级侧开关电路(7)切换开关；

所述次级侧电流侦测电路(9)包括：电流侦测互感器(91)、第一电容(92)、第一电阻(93)、第二齐纳二极管(94)、第二电阻(95)、第一开关(96)、第三电阻(97)、第二开关(98)和第三开关(99)；

其中，电流侦测互感器(91)包括第一绕组(N1)及第二绕组(N2)，第一绕组(N1)及第二绕组(N2)分别具有第一端和第二端，第一绕组(N1)的第一端电连接第一整流晶体管(71)的第一端，第一绕组(N1)的第二端电连接于第一次级侧绕组的第二端；

第一电容(92)包括电连接于第二绕组(N2)第一端的第一端，及电连接于第二绕组(N2)的第二端的第二端；

第一电阻(93)包括电连接于第二绕组(N2)第一端的第一端，及电连接于第二绕组(N2)第二端的第二端；

第二齐纳二极管(94)的阳极电连接于第二绕组(N2)的第一端，其阴极电连接于第二绕组(N2)的第二端；

第二电阻(95)包括电连接第二绕组(N2)第二端的第一端，及第二端；

第一开关(96)包括电连接于第一输出滤波电路（6）的第二端的第一端、电连接于第二齐纳二极管(94)阳极的第二端，及电连接于第二电阻(95)的第二端的控制端；

第三电阻(97)包括电连接于第一开关(96)第二端的第一端，及电连接于次级侧接地端的第二端；

第二开关(98)包括电连接第一输出滤波电路(6)第二端的第一端和第二端，及电连接于次级侧电流侦测电路(9)的第二齐纳二极管(94)的阳极的控制端；

第三开关(99)包括电连接于次级侧接地端的第一端、电连接于第二开关(98)第二端的第二端，及电连接该第二开关(98)控制端的控制端。

2. 根据权利要求1所述的反激式电源转换装置(100)，其特征在于：所述电位极性侦测电路(8)在侦测到初级侧开关电路(5)导通时，将次级侧开关电路(7)设定成不导通，电位极性侦测电路(8)包括：侦测晶体管(81)、第四电阻(82)和第一齐纳二极管(83)；

其中，侦测晶体管(81)包括电连接于第一整流晶体管(71)的控制端的第一端、电连接于次级侧接地端的第二端，及控制端；

第四电阻(82)包括电连接于次级侧侦测绕组的第一端的第一端，及电连接于侦测晶体管(81)的控制端的第二端；

第一齐纳二极管(83)的阳极与次级侧接地端电连接，其阴极与第四电阻(82) 第二端电连接。

3. 根据权利要求1所述的反激式电源转换装置(100)，其特征在于：所述变压器(4)还包括：第二次级侧绕组、输出模块(10)；

所述第二次级侧绕组具有第一端和第二端，第二次级侧绕组两端的电位极性对应初级侧绕组两端的电位极性作改变，于第二次级侧绕组产生呈交流的第二感应电压；

所述输出模块(10)包括：第二输出滤波电路(13)和第二次级侧开关电路(14)及准位移位电路(15)，第二输出滤波电路(13)电连接于第二次级侧绕组以接收第二感应电压，并进行滤波以得到第二输出电压；第二次级侧开关电路(14)电连接于第一次级侧绕组与第二次级侧绕组之间，受控制于切换开关，提供或中断第二输出滤波电路(13)与第一及第二次级侧绕组之间的电流传输路径；

所述准位移位电路(15)电连接次级侧开关电路(7)与第二次级侧开关电路(14)之间，并根据次级侧开关电路(7)的控制端信号控制第二次级侧开关电路(14)导通与否。

4. 根据权利要求3所述的反激式电源转换装置(100)，其特征在于：所述第二次级侧开关电路(14)包括第二整流晶体管(141)，第二整流晶体管(141)包括电连接第二次级侧绕组第二端的第一端、电连接第一次级侧绕组第一端的第二端，及控制端；

所述准位移位电路(15)包括：第五电阻(151)、第二电容(152)和二极管(153)；

所述第五电阻(151)包括电连接次级侧开关电路(7)的第一整流晶体管(71)的控制端的第一端，及电连接该第二整流晶体管(141)控制端的第二端；

第二电容(152)包括分别电连接于第五电阻(151)的第一端及第二端的两端；

二极管(153)包括电连接第二整流晶体管(141)的第二端的阳极，及电连接第二整流晶体管(141)的控制端的阴极；

第二次级侧开关电路(14)根据次级侧开关电路(7)的第一整流晶体管(71)的控制端信号来控制第二次级侧开关电路(14)与次级侧开关电路(7)做同步的开与关动作。

5. 应用权利要求1所述的反激式电源转换装置(100)的液晶显示产品，其特征在于：其包括液晶屏幕(1)和反激式电源转换装置(100)，该反激式电源转换装置(100)包括整流滤波模块(3)、变压器(4)、初级侧开关电路(5)、第一输出滤波电路(6)、次级侧开关电路(7)、次级侧电流侦测电路（9）及电位极性侦测电路(8)；

其中，所述整流滤波模块(3)接收交流电压，并将该交流电压进行整流滤波呈直流的滤波电压输出；

变压器(4)包括初级侧绕组、第一次级侧绕组，及次级侧侦测绕组，每一绕组具有第一端和第二端，所述初级侧绕组的第二端电连接于整流滤波模块(3)的输出端接收滤波电压；

初级侧开关电路(5)电连接于初级侧接地端与初级侧绕组的第一端之间，根据脉宽调制信号进行开关切换，改变初级侧绕组的二端电位极性，使第一次级侧绕组与次级侧侦测绕组的二端电位极性对应改变，且第一次级侧绕组产生呈交流的感应电压； 

第一输出滤波电路(6)的第一端电连接于第一次级侧绕组以接收其感应电压，并进行滤波得到第一输出电压，第一输出电压为液晶屏幕供电；

次级侧开关电路(7)的第一端通过次级侧电流侦测电路(9)电连接于第一次级侧绕组的第二端，次级侧开关电路(7)的第二端电连接于第一输出滤波电路(6)的次级侧接地端（GND2），受控制切换开关，提供或中断第一输出滤波电路(6)与第一次级侧绕组之间的电流传输路径；

电位极性侦测电路(8)电连接于次级侧侦测绕组与次级侧开关电路(7)之间，根据次级侧侦测绕组两端的电位极性侦测初级侧开关电路(5)是否导通，控制次级侧开关电路(7)的切换开关，

所述次级侧开关电路(7)包括第一整流晶体管(71)，第一整流晶体管(71)包括电连接于次级侧电流侦测电路（9）的第一端、电连接于第一输出滤波电路(6)的次级侧接地端(GND2)的第二端，及一控制端，

所述次级侧电流侦测电路(9)电连接于第一次级侧绕组与次级侧开关电路(7)之间，侦测流经第一次级侧绕组的一个次级侧电流的大小，控制次级侧开关电路(7)切换开关；

所述次级侧电流侦测电路(9)包括：电流侦测互感器(91)、第一电容(92)、第一电阻(93)、第二齐纳二极管(94)、第二电阻(95)、第一开关(96)、第三电阻(97)、第二开关(98)和第三开关(99)；

其中，电流侦测互感器(91)包括第一绕组(N1)及第二绕组(N2)，第一绕组(N1)及第二绕组(N2)分别具有第一端和第二端，第一绕组(N1)的第一端电连接第一整流晶体管(71)的第一端，第一绕组(N1)的第二端电连接于第一次级侧绕组的第二端；

第一电容(92)包括电连接于第二绕组(N2)第一端的第一端，及电连接于第二绕组(N2)的第二端的第二端；

第一电阻(93)包括电连接于第二绕组(N2)第一端的第一端，及电连接于第二绕组(N2)第二端的第二端；

第二齐纳二极管(94)的阳极电连接于第二绕组(N2)的第一端，其阴极电连接于第二绕组(N2)的第二端；

第二电阻(95)包括电连接第二绕组(N2)第二端的第一端，及第二端；

第一开关(96)包括电连接于第一输出滤波电路（6）的第二端的第一端、电连接于第二齐纳二极管(94)阳极的第二端，及电连接于第二电阻(95)的第二端的控制端；

第三电阻(97)包括电连接于第一开关(96)第二端的第一端，及电连接于次级侧接地端的第二端；

第二开关(98)包括电连接第一输出滤波电路(6)第二端的第一端和第二端，及电连接于次级侧电流侦测电路(9)的第二齐纳二极管(94)的阳极的控制端；

第三开关(99)包括电连接于次级侧接地端的第一端、电连接于第二开关(98)第二端的第二端，及电连接该第二开关(98)控制端的控制端。