CN105210279B - 开关变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有变压器的开关变换器，所述变压器包括初级绕组，所述初级绕组与两个开关元件（2、3）串联地接到输入电压（1）上，其中所述初级绕组被划分成第一分绕组（4）和第二分绕组（5），其中抽头（6）布置在其之间，并且其中所述抽头（6）通过阻尼元件（8）或者阻尼网络与电容分压器的中间抽头（7）连接。通过这种方式使高频振荡衰减，所述高频振荡否则将会导致较低的效率。

Description

开关变换器
技术领域
本发明涉及一种开关变换器，具有包括初级绕组的变压器，所述初级绕组与两个开关元件串联地接到输入电压上。
背景技术
开关变换器用于将输入电压转换为较高或者较低的输出电压。整流过的电源电压例如作为输入电压存在。借助于变压器的电压传输在此不是以电源频率而是以高得多的开关频率实现，初级绕组以所述开关频率被切换到输入电压。由此，变压器的结构尺寸减小。然而高频振荡是不利的，所述高频振荡在没有相应的去干扰的情况下导致不期望的副作用。
所述初级绕组常常借助于两个开关元件被接到输入电压上，以便确保足够的耐压强度。所述布置在此对称地被构建，使得一个开关元件被布置在变压器的正导线中，并且一个开关元件被布置在变压器的负导线中。
这样的布置带来附加的困难，因为分配给开关元件的各自的初级绕组半部并不是对称的。例如初级绕组半部和附属的屏蔽之间的电容仅能通过所应用的缠绕技术确定，其中按照经验发生直至50%的偏差。此外，变压器几何结构引起初级绕组半部之间的不对称，因为例如第二初级绕组半部的较长的绕组周长导致较高的屏蔽绕组电容。
为了掌握所述困难，按照现有技术变压器电容被精确地检测并且开关元件的操控相应地被调整。
发明内容
本发明所基于的任务是，对于开头所述的类型的开关变换器说明与现有技术相比的改进。
按照本发明，所述任务通过如下方案来解决。
在此，根据本发明的具有变压器的开关变换器，所述变压器包括初级绕组，所述初级绕组与两个开关元件串联地接到输入电压上，其中所述初级绕组被划分成第一分绕组和第二分绕组，其中抽头布置在其之间，在所述输入电压上还跨接具有中间抽头的电容分压器，其中所述抽头通过阻尼元件或者阻尼网络与电容分压器的中间抽头连接。通过这种方式，使高频振荡衰减，所述高频振荡否则将会导致较低的效率。在去磁阶段期间，施加在断开的开关元件上的电压彼此相称。由于两个开关元件的不同时切换引起的消极效应也通过按照本发明的电路在很大程度上被避免。具体地，所述电容分压器引起，固定的电势施加在中间抽头上。一旦在切换运行期间两个开关元件断开，并且所述初级绕组与输入电压分开，所述固定的中间抽头电势通过阻尼元件或者所述阻尼网络确定初级绕组的抽头电势。对称电流在此由阻尼元件或者阻尼网络限制，由此寄生振荡再次被衰减。
因为相对于现有技术更大的制造公差是允许的，所以按照本发明的开关变换器能够实现简化的变压器制造。此外，因为过电压被避免并且具有抑制二极管的过电压限制电路取消，所以设备安全性被提高。
在一种有利的表现形式中规定，所述电容分压器包括第一电容器和第二电容器，所述电容器串联地连接到输入电压，并且在电容器之间的中间抽头通过所阻尼元件或者阻尼网络与抽头连接。通过这种方式，实现具有两个相同大小的电容器的简单地构建的电容分压器。
此外，在简单的开关变换器结构情况下，所述抽头一方面通过第一分绕组和第一开关元件接到输入电压的正电势上，并且另一方面通过第二分绕组和第二开关元件接到输入电压的参考电势上。
如果各自的分压器电容是由初级绕组和开关元件组成的电路的寄生电容的5至100倍、尤其10倍，则分压器的中间抽头处的固定的电势在任何情况下均被确保。
有利地规定，每个开关元件被构造为电子半导体开关。这能够实现具有高的效率的简单的操控。
为了简单的操控，给每个开关元件分配自身的驱动器。各自的驱动器将调节器的控制信号转换成附属的开关元件的相应的控制电压。
此外有益的是，所述开关变换器被构造为正激变换器。在本发明的可替代的实施中，所述开关变换器被构造为反激变换器。因此视应用情况而定，本发明的优点对于不同的变换器类型变得是可使用的。
为了将电磁干扰最小化，有意义地给每个分绕组分配自身的屏蔽。
本发明的优点尤其在变压器情况下变得是中肯的，所述变压器具有用于提供辅助供电的附加的辅助绕组。也即包括漏电感和寄生电容的这样的辅助供电绕组影响主振荡回路，并且在没有按照本发明的措施的情况下将会导致较差的效率和附加的高频干扰。
附图说明
本发明接着以示例的方式参考附图被阐述。以示意图：
图1示出按照现有技术的具有两个开关元件的开关变换器，
图2示出具有两个开关元件和电容分压器的开关变换器。
具体实施方式
传统地构建的开关变换器包括初级绕组，所述初级绕组能与两个开关元件2、3串联地接到输入电压1上。在此所述初级绕组被布置在开关元件2、3之间，其中能够将初级绕组的部分4、5分配给每个开关元件2、3。在此出现缺点，即两个初级绕组部分4、5的电容不是相同大小的。按照现有技术，由此能引起的消极效应通过提高的调节和控制耗费来避免。
与此相对，本发明使用电容分压器，以便为初级绕组的抽头6预先给定固定的电势。在此抽头6将初级绕组划分成两个分绕组4、5。除了初级绕组之外，所述变压器包括未示出的次级绕组。在变压器铁芯处绕组的布置按照应用情况可以是不同的。例如，初级绕组的两个分绕组4、5相叠地缠绕，并且在之上缠绕所述次级绕组，或者次级绕组被缠绕在初级绕组的两个所述分绕组4、5之间。为了最小化电磁干扰，可选地围绕每个分绕组4、5缠绕屏蔽，例如以铜箔的形式。
所述分压器例如由两个电容器9、10组成，所述电容器串联地连接到输入电压1。两个电容器9、10之间的中间抽头7在此通过阻尼元件8或者阻尼网络与初级绕组的抽头6连接。通过所述方式，给抽头6预先给定分压器的中间抽头电势。在最简单的情况下使用阻尼电阻作为阻尼元件8。在其他实施中，LR环节或者LRC环节用作阻尼网络。
为了将电势保持在固定的值，电容器9、10相对于变压器的寄生电容足够大地被确定尺寸。如果电容器9、10的电容是变压器的寄生电容的总和的大约10倍，则大多给出电势的充分固定。通常所述倍数处于5和100之间。
两个开关元件2、3的同步的操控借助于合适的控制装置13进行。所述开关元件2、3有益地被构造为电子半导体开关（例如MOSFET）。在此自身的驱动器11、12被分配给每个开关元件2、3，所述驱动器将控制信号转换为各自的栅极电压。
一旦所述两个开关元件切断，并且分绕组4 、5与输入电压1分开，施加在开关元件上的漏极源极电压同步地运行直到下一个接通过程，因为抽头6的电容分压器预先给定固定的电势。在此不断的电势平衡通过所述阻尼元件8或者所述阻尼网络发生，其中由于所述阻尼元件8的阻尼作用而避免振荡。

Claims (11)

1.具有变压器的开关变换器，所述变压器包括初级绕组，所述初级绕组与两个开关元件（2、3）串联地接到输入电压（1）上，
其中所述初级绕组被划分成第一分绕组（4）和第二分绕组（5），其中抽头（6）布置在所述第一分绕组和所述第二分绕组之间，其特征在于，
在所述输入电压(1)上还跨接具有中间抽头（7）的电容分压器，
并且所述抽头（6）通过阻尼元件（8）或者阻尼网络与所述电容分压器的所述中间抽头（7）连接。
2.按照权利要求1所述的开关变换器，其特征在于，所述电容分压器包括第一电容器（9）和第二电容器(10)，所述电容器串联连接到输入电压（1），并且电容器（9、10）之间的中间抽头（7）通过阻尼元件（8）或者阻尼网络与所述抽头（6）连接。
3.按照权利要求1所述的开关变换器，其特征在于，所述抽头（6）通过第一分绕组（4）和第一开关元件（2）接到输入电压（1）的正电势上，并且所述抽头（6）通过第二分绕组（5）和第二开关元件（3）接到输入电压（1）的参考电势上。
4.按照权利要求1所述的开关变换器，其特征在于，各自的分压器电容是由初级绕组和开关元件（2、3）组成的电路的寄生电容的5至100倍。
5.按照权利要求4所述的开关变换器，其特征在于，各自的分压器电容是由初级绕组和开关元件（2、3）组成的电路的寄生电容的10倍。
6.按照权利要求1至5之一所述的开关变换器，其特征在于，每个开关元件（2、3）被构造为电子半导体开关。
7.按照权利要求1至5之一所述的开关变换器，其特征在于，给每个开关元件（2、3）分配自身的驱动器（11、12）。
8.按照权利要求1至5之一所述的开关变换器，其特征在于，所述开关变换器被构造为正激变换器。
9.按照权利要求1至5之一所述的开关变换器，其特征在于，所述开关变换器被构造为反激变换器。
10.按照权利要求1至5之一所述的开关变换器，其特征在于，给每个分绕组（4、5）分配自身的屏蔽。
11.按照权利要求1至5之一所述的开关变换器，其特征在于，所述变压器具有用于提供辅助供电的附加的辅助绕组。
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