CN107592007A - 反激式开关电源电路 - Google Patents

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曹丹
李文东
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Abstract

本发明涉及一种反激式开关电源电路。该反激式开关电源电路包括开关管(QM106)，变压器(TM103)，整流滤波模块，电压反馈模块，以及脉冲宽度调制芯片，还包括初级侧尖峰吸收模块，该初级侧尖峰吸收模块一端连接该变压器(TM103)初级侧绕组的第一端子，另一端接地；该初级侧尖峰吸收模块包括：第一电容(C1)一端连接该变压器(TM103)初级侧绕组的第一端子，另一端连接第一二极管(D1)的阳极，该第一二极管(D1)的阴极接地；第一电阻(R1)一端连接该第一二极管(D1)的阳极，另一端接地。本发明的反激式开关电源电路能够吸收电压尖峰，改善电路EMI，提高效率。

Description

反激式开关电源电路
技术领域
本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种反激式开关电源电路。
背景技术
反激式开关电源广泛运用于各类电子产品，据统计80％的消费电子采用反激式开关电源，反激式开关电源具有简单，方便调试，成本低廉等特点。
反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源。现有的反激式开关电源通常由脉冲宽度调制芯片(PWM IC)、变压器、整流滤波模块、电压反馈模块、及开关器件等所组成，其工作过程为：接入外部的高压交流电压后，PWM IC发出脉冲信号控制开关器件的开启和关闭，当开关器件开启时，外接的交流电压经整流后进入变压器的初级线圈并将能量进行储存；当开关器件关闭时，变压器初级线圈中存储的能量通过次级线圈释放，经整流滤波模块的作用后向负载稳定输出直流电压。反激式开关电源的电压反馈模块接入输出电压，在输出电压增加或者减少的时候，产生反馈信号，反馈信号传输至PWM IC的反馈引脚，PWM IC调整脉冲信号以控制开关器件的开关时间比例，使输出电压值得到调整，稳定输出电压。反激式开关电源的电压反馈模块的电压反馈功能主要由光电耦合器来完成。
如图1所示，其为现有反激式开关电源初级侧开关管的电压尖峰示意图。在反激电路中，当MOS管作为开关管，关断时产生电压尖峰，容易击穿开关管。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种反激式开关电源电路，可以吸收电压尖峰。
为实现上述目的，本发明提供了一种反激式开关电源电路，包括开关管(QM106)，变压器(TM103)，整流滤波模块，电压反馈模块，以及脉冲宽度调制芯片，还包括初级侧尖峰吸收模块，该初级侧尖峰吸收模块一端连接该变压器(TM103)初级侧绕组的第一端子，另一端接地。
其中，该初级侧尖峰吸收模块包括：第一电容(C1)，第一二极管(D1)以及第一电阻(R1)；第一电容(C1)一端连接该变压器(TM103)初级侧绕组的第一端子，另一端连接第一二极管(D1)的阳极，该第一二极管(D1)的阴极接地；第一电阻(R1)一端连接该第一二极管(D1)的阳极，另一端接地。
其中，该脉冲宽度调制芯片的栅极引脚(Gate)连接开关管(QM106)的栅极，该脉冲宽度调制芯片的控制信号引脚(CS)连接开关管(QM106)的源极，该脉冲宽度调制芯片的反馈引脚(FB)连接该电压反馈模块的一端以输入反馈信号。
其中，该电压反馈模块的另一端连接该反激式开关电源电路的电压输出端(Vout)。
其中，该开关管(QM106)的漏极连接该变压器(TM103)初级侧绕组的第一端子。
其中，该开关管(QM106)为耗尽型N沟道MOS管。
其中，还包括次级侧尖峰吸收模块，该次级侧尖峰吸收模块连接于该变压器(TM103)次级侧绕组的输出端子与该反激式开关电源电路的电压输出端(Vout)之间，该变压器(TM103)次级侧绕组的接地端子接地。
其中，该次级侧尖峰吸收模块包括串联在一起的第二电阻(R2)和第二电容(C2)。
其中，该整流滤波模块包括第二二极管(D2)，该第二二极管(D2)的阳极连接该变压器(TM103)次级侧绕组的输出端子，阴极连接该反激式开关电源电路的电压输出端(Vout)。
其中，该第二二极管(D2)由两个相同的二极管并联组成。
综上，本发明的反激式开关电源电路能够吸收电压尖峰，改善电路EMI，提高效率。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为现有反激式开关电源初级侧开关管的电压尖峰示意图；
图2为本发明反激式开关电源电路一较佳实施例的电路示意图；
图3为本发明反激式开关电源电路一较佳实施例初级侧开关管的电压尖峰示意图；
图4为本发明反激式开关电源电路一较佳实施例次级侧的震荡示意图；
图5为变压器次级侧震荡电路设计原理示意图；
图6为本发明反激式开关电源电路一较佳实施例次级侧消除震荡后的示意图。
具体实施方式
图2为本发明反激式开关电源电路一较佳实施例的电路示意图，本发明对现有反激式开关电源电路进行改进，对电路中与本发明无关的部分省略说明。本发明通过在初次级增加电压尖峰吸收回路，将电压尖峰吸收掉，保护开关管及次级整流二极管，改善EMI，提高转换效率。
本发明的反激式开关电源电路主要包括：开关管QM106，变压器TM103，整流滤波模块，电压反馈模块，以及脉冲宽度调制芯片，还包括初级侧尖峰吸收模块，该初级侧尖峰吸收模块一端连接该变压器TM103初级侧绕组的第一端子，另一端接地。初级侧尖峰吸收模块包括：第一电容C1，第一二极管D1以及第一电阻R1；第一电容C1一端连接该变压器TM103初级侧绕组的第一端子，另一端连接第一二极管D1的阳极，该第一二极管D1的阴极接地；第一电阻R1一端连接该第一二极管D1的阳极，另一端接地。
脉冲宽度调制芯片的栅极引脚Gate连接开关管QM106的栅极，控制信号引脚CS连接开关管QM106的源极，反馈引脚FB连接该电压反馈模块的一端以输入反馈信号。脉冲宽度调制芯片的电压引脚VCC经由电阻RM121和二极管DM110连接变压器TM1033初级侧绕组的第二端子。电压反馈模块的另一端连接该反激式开关电源电路的电压输出端Vout。开关管QM106的漏极连接该变压器TM103初级侧绕组的第一端子。开关管QM106可以为耗尽型N沟道MOS管。
对于初级MOS开关管QM106上的电压尖峰，如图2所示由C1，R1，D1组成缓冲吸收网络，QM106关断时，QM106漏极(D脚)电压开始上升，D1导通，C1限制QM106电压上升速度，减小电压上升和电流下降的重叠，从而降低开关管QM106的损耗，在下次开关管关断之前，C1必须将已充电放完，放电路径为C1，R1，QM106的体二极管，加入缓冲吸收网络后初级侧开关管的电压尖峰如图3所示。
现有反激式开关电源电路的次级关闭时，同样有电压尖峰，易损坏整流二极管，电压尖峰对效率，EMI(电磁干扰)都有很大影响。为此，本发明的反激式开关电源电路在变压器TM103的次级侧增加一个尖峰吸收模块。
本发明的反激式开关电源电路还包括：变压器TM103次级侧绕组的一末端接地，另一末端连接二极管D2的阳极；二极管D2的阴极连接电容CM119的一端，电容CM119的另一端接地，此较佳实施例中电容CM119为电解电容，其负极接地；电阻R2和电容C2串联在一起后，两端分别连接该二极管D2的阳极和阴极。二极管D2由两个相同的二极管并联组成。
参见图4，其为本发明反激式开关电源电路一较佳实施例次级侧的震荡示意图，显示震荡未消除的状态。图5为变压器次级侧震荡电路设计原理示意图。设计电路时，作为整流管的二极管D2先不并联电阻、电容，在合适的电压下测试D2两端原始震荡频率，如图2所示实施例中原始震荡频率可为33.3MHz，次级侧原始震荡电路如图5左侧所示，其等效电路如图5右侧所示。然后在整流管D2两端并联电容，如图2所示的C2，适当调整C2电容值C大小，直到震荡频率降为原始震荡频率的一半，如此设计需要增加电容470Pf，也就是C2设定为470Pf，此时频率为16.7MHz，约为原来的一半，此时C2电容值C＝3Cc，震荡主体由LL和Cc变为LL和C，然后选择接上如图2中所示设计中的电阻R2，当R2阻值R≥1/2πfC＝20Ω，则震荡是阻尼的，此设计选择阻值R＝33Ω，可以看到完全消除震荡。
如图6所示，其为本发明反激式开关电源电路一较佳实施例次级侧消除震荡后的示意图。通过上述过程设定次级侧的元件，本发明可以完全消除侧级侧的震荡。
综上，本发明的反激式开关电源电路能够吸收电压尖峰，改善电路EMI，提高效率。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种反激式开关电源电路，包括开关管(QM106)，变压器(TM103)，整流滤波模块，电压反馈模块，以及脉冲宽度调制芯片，其特征在于，还包括初级侧尖峰吸收模块，该初级侧尖峰吸收模块一端连接该变压器(TM103)初级侧绕组的第一端子，另一端接地。
2.如权利要求1所述的反激式开关电源电路，其特征在于，该初级侧尖峰吸收模块包括：第一电容(C1)，第一二极管(D1)以及第一电阻(R1)；第一电容(C1)一端连接该变压器(TM103)初级侧绕组的第一端子，另一端连接第一二极管(D1)的阳极，该第一二极管(D1)的阴极接地；第一电阻(R1)一端连接该第一二极管(D1)的阳极，另一端接地。
3.如权利要求1所述的反激式开关电源电路，其特征在于，该脉冲宽度调制芯片的栅极引脚(Gate)连接开关管(QM106)的栅极，该脉冲宽度调制芯片的控制信号引脚(CS)连接开关管(QM106)的源极，该脉冲宽度调制芯片的反馈引脚(FB)连接该电压反馈模块的一端以输入反馈信号。
4.如权利要求3所述的反激式开关电源电路，其特征在于，该电压反馈模块的另一端连接该反激式开关电源电路的电压输出端(Vout)。
5.如权利要求1所述的反激式开关电源电路，其特征在于，该开关管(QM106)的漏极连接该变压器(TM103)初级侧绕组的第一端子。
6.如权利要求1所述的反激式开关电源电路，其特征在于，该开关管(QM106)为耗尽型N沟道MOS管。
7.如权利要求1所述的反激式开关电源电路，其特征在于，还包括次级侧尖峰吸收模块，该次级侧尖峰吸收模块连接于该变压器(TM103)次级侧绕组的输出端子与该反激式开关电源电路的电压输出端(Vout)之间，该变压器(TM103)次级侧绕组的接地端子接地。
8.如权利要求7所述的反激式开关电源电路，其特征在于，该次级侧尖峰吸收模块包括串联在一起的第二电阻(R2)和第二电容(C2)。
9.如权利要求7所述的反激式开关电源电路，其特征在于，该整流滤波模块包括第二二极管(D2)，该第二二极管(D2)的阳极连接该变压器(TM103)次级侧绕组的输出端子，阴极连接该反激式开关电源电路的电压输出端(Vout)。
10.如权利要求9所述的反激式开关电源电路，其特征在于，该第二二极管(D2)由两个相同的二极管并联组成。
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