CN111917301A - 一种正反激辅助电路及包含该辅助电路的开关电源电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正反激辅助电路及包含该辅助电路的开关电源电路，所述辅助绕组正激时，第一电容、辅助开关管、辅助绕组形成正激储能回路，通过该回路给模块内部的储能元件充能，为主控IC供电；在辅助电路反激时，第一电容、辅助绕组、辅助开关管形成反激储能回路，通过该回路给模块内部的储能元件充能，为主控IC供电，在此阶段，通过在辅助开关管控制端施加驱动信号，将第一电容的能量注入到辅助绕组，并通过变压器耦合到原边绕组，为原边主开关管实现软开关提供条件。本发明能够在电路启动瞬间提供充足的能量供应，使用单绕组正反激辅助供电，同时复用辅助供电电路实现主开关管的软开关，降低其开关损耗，提升产品的效率。
Description
技术领域
本发明涉及开关电源领域，特别涉及一种正反激辅助电路及包含该辅助电路的开关电源电路。
背景技术
在开关电源领域里，反激拓扑及其拓展拓扑十分普及且实用，该类设计的发展对产品的升级有着非常重要的意义。
现有技术的开关电路常使用辅助绕组对主控IC进行供电，即电路正常工作时，主控IC的供电能量从辅助绕组中获取；但在电路启动时，由于辅助绕组暂无能量，所以需要通过其他方式给主控IC进行供电，常用的技术为通过添加一个启动电路给主控IC进行供电，即主控IC的供电方式为：启动时，由启动电路供电，在开关电路正常工作后，主控IC由辅助绕组进行供电。该类电路在设计时，为了降低产品能耗，往往会在主控IC启动后将启动电路供电切断，由辅助绕组单独进行主控IC供电。图1为现有技术中常见的一种辅助绕组供电方式，其实施方式为单绕组反激式辅助供电(该反激拓扑中，P1为原边绕组，S1为副边绕组，A1为反激辅助绕组)。该供电方式有一个较为明显的特点：供电能量充足但初始供电瞬间能量供应较缓慢。在主控IC启动瞬间，产品的功能电路越多，其所需瞬态能耗将越大，此时由于启动电路供电已切断，而反激式辅助绕组供电较缓慢，产品将会出现供电不足的情况，导致产品无法正常启动。在该供电方式下，为了提升产品的启动性能，一方面需要增加启动电路的供电电流，这会导致启动电路的损耗增加，器件温升高，降低产品的可靠性；另一方面需增加辅助供电电路中储能电容的容值(如图1中的储能电容C1)，这会导致产品的体积及成本增加，不利于产品小型化。
图2是另一种辅助绕组供电方式，即双绕组正反激分别辅助供电的方式(该反激拓扑中，P1为原边绕组，S1为副边绕组，A1为反激辅助绕组，A2为正激辅助绕组)。利用正激辅助供电电路瞬态能量较充足的特点，给产品提供充足的瞬态能量，以抵消功能电路带来的瞬态能耗，进而解决产品供电不足导致产品无法正常启动的问题。但该方式也存在以下缺点：1、该技术中需使用双绕组的方式实现正反激分别辅助供电，加大产品变压器设计难度，且工艺复杂；2、该电路较为复杂，加大产品电路辅助程度，降低产品可靠性。
为了解决上述问题，公开号为CN 210075088U的实用新型专利中公开了一种单绕组正反激辅助电路，具体实施例电路参考图3，该辅助供电方式在不增加变压器设计难度且保证产品可靠性的前提下解决由于功能电路较多而导致的启动时供电不足问题。
与此同时，随着开关电源领域的发展，产品体积小型化、高功率密度等指标成为人们追求的目标，高频化是实现该目标的主要手段。但是由于普通反激拓扑是硬开关，高频化会使得开关管的开关损耗增大，且发热严重，特别是高耐压开关管的导通阻抗和结电容都比较大，在实际高压应用场合中这些缺点将进一步扩大，导致变换器整体的效率低、可靠性低，难以满足绿色电源的发展要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种正反激辅助电路及包含该辅助电路的开关电源电路，在不增加变压器设计难度且保证产品可靠性的前提下解决由于功能电路较多而导致的启动时供电不足问题，采用辅助电路进行能量注入，实现反激变换器中主开关管的软开关功能(软开关：通过在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，降低它们的变化率，从而大大减小甚至消除开关损耗；也可以称为ZVS，ZVS：Zero Voltage Switching)，可以减小其开关损耗，提高变换器整体性能。
本发明采取的技术方案为：
一种正反激辅助电路，用于向开关电源辅助供电，包括辅助绕组、辅助开关管、第一电容、第二电容、第一开关二极管、第二开关二极管和稳压电路，辅助绕组的同名端与第一开关二极管的阳极、第一电容的一端相连，第一开关二极管的阴极与第二电容的一端、IC供电端相连，第二电容的另一端与参考地相连，第一电容的另一端与辅助开关管的导通电流流出端、参考地相连，辅助绕组的异名端与第一开关二极管的阳极、辅助开关管的导通电流流入端相连，第一开关二极管的阴极与稳压电路的输入端相连，稳压电路的输出端与第二电容的一端相连；
在辅助电路正激时，第一电容、辅助开关管的输出寄生电容、辅助绕组形成正激储能回路，通过该回路给第二电容输出正激供电电压；
在辅助电路反激时，第一电容、辅助绕组、辅助开关管的体二极管形成反激储能回路，通过该回路给第二电容输出反激供电电压。
一种正反激辅助电路的控制方法，在辅助绕组正激时，第一电容、辅助绕组、辅助开关管的输出寄生电容形成正激储能回路，辅助绕组通过该回路给辅助开关管的输出寄生电容充能，然后辅助开关管的输出寄生电容通过第二开关二极管、稳压电路给第二电容输出正激供电电压；在辅助绕组反激时，第一电容、辅助绕组、辅助开关管的体二极管形成反激储能回路，辅助绕组通过该回路给第一电容充能，然后第一电容通过第一开关二极管给第二电容输出反激供电电压。
一种开关电源电路，包括上述的正反激辅助电路，还包括输入电路，所述输入电路包括n个原边绕组单元和n个均压单元，n≥1，每级的原边绕组单元与均压单元并联，各级的原边绕组单元相互串联，各级的均压单元相互串联；首级原边绕组单元的输入端连接直流电压的正电压端，末级原边绕组单元的输出端连接参考地；每级原边绕组单元均包括原边绕组、吸收电路和主开关管，原边绕组的一端作为原边绕组单元的输入端，原边绕组的另一端连接主开关管的导通电流流入端，主开关管的导通电流流出端为原边绕组单元的输出端，吸收电路并联在原边绕组的两端；所述各级主开关管的控制端施加同步的驱动信号，各级原边绕组同相控制且共磁芯；原边绕组与辅助绕组共磁芯；
在辅助绕组反激时，通过在辅助开关管控制端施加驱动信号，将第一电容的能量注入到辅助绕组，并通过变压器耦合到原边绕组，为原边主开关管实现软开关提供条件。
优选的，所述辅助开关管的控制端施加的驱动信号在各级主开关管的控制端施加的驱动信号之前且具有一定死区时间。
优选的，所述稳压电路为线性稳压电路。
优选的，所述吸收电路为RCD吸收电路。
优选的，所述均压单元由电容组成。
本发明利用辅助开关管双向导通的特性，在实现正反激辅助供电的同时，通过控制辅助开关管在原边主开关管导通前先行导通一段时间，让辅助绕组进行反向励磁，然后在辅助开关管关断后原边主开关管未导通前设置一小段死区时间，在该死区时间内，辅助绕组反向励磁能量通过变压器耦合到原边绕组并抽走原边主开关管的结电容电压，通过合理设置辅助开关管的导通时间，使原边主开关管结电容电压被抽到零，即可实现原边主开关管的软开关功能。同时，在辅助绕组与原边绕组耦合度较好的情况下，变压器原边绕组的大部分漏感能量会通过辅助绕组电路吸收，用于提供辅助供电电源，进一步提升效率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、利用双向导通性的辅助开关管代替传统单向导通的开关二极管，实现方法简单，在能提供充足的辅助供电电压的同时还实现了原边主开关管的ZVS，提高整体效率，同时可提高该电路的开关频率，从而减小体积，提高功率密度；
2、在辅助绕组与原边绕组耦合度较好的情况下，大部分的变压器原边绕组漏感能量通过辅助绕组电路吸收，并用于提供辅助供电电源，变换器效率进一步提高；
3、通过合理地控制辅助开关管的时间点，使其在电压谐振的波谷点开通，即实现准谐振开通，可降低辅助开关管的开通损耗，有利于提升变换器的整体效率。
附图说明
图1为现有技术单绕组反激式辅助供电电路原理图；
图2为现有技术双绕组正反激分别辅助供电电路原理图；
图3为现有技术单绕组正反激辅助电路原理图；
图4为本发明第一实施例电路原理图；
图5为本发明第一实施例稳压电路原理图；
图6为本发明第一实施例辅助电路正激时的能量流向图；
图7为本发明第一实施例辅助电路反激时的能量流向图；
图8为本发明第一实施例辅助电路反激时的能量注入图；
图9为本发明第一实施例控制时序图；
图10为本发明第一实施例工作波形图；
图11为本发明第二实施例电路原理图。
具体实施方式
第一实施例
图4为本发明第一实施例的电路原理图，一种开关变换器包括输入电路、输出电路、正反激辅助电路和变压器T1；所述输入电路包括1个原边绕组单元和1个均压单元，原边绕组单元包括原边绕组P1、吸收电路和主开关管Q1，均压单元为均压电容Cin1，均压电容Cin1一端接输入电压的正极，同时接原边绕组P1的异名端，均压电容Cin1另一端接输入电压的负极，同时接主开关管Q1的源极，主开关管Q1的漏极接原边绕组P1的同名端，吸收电路的两端并联在原边绕组P1的两端。
吸收电路可以是常规的RCD吸收电路，也可以是其他吸收电路，主要作用是吸收漏感能量，降低主开关管的耐压，这里不做限定。
输出电路包括副边绕组S1、输出整流二极管D3、第三电容C3、输出负载R1，副边绕组S1的同名端接输出整流二极管D3的阳极，输出整流二极管D3的阴极接第三电容C3的一端，同时作为输出正极，第三电容C3的另一端接副边绕组S1的异名端，同时作为输出负极，输出负载R1的两端并联在第三电容C3的两端。
正反激辅助电路包括辅助绕组A1、辅助开关管Qa、第一电容C1、第二电容C2、第一开关二极管D1、第二开关二极管D2和稳压电路，辅助绕组A1的同名端与第一开关二极管D1的阳极、第一电容C1的一端相连，第一开关二极管D1的阴极与第二电容C2的一端、IC供电端VCC相连，第二电容C2的另一端与参考地相连，第一电容C1的另一端与辅助开关管Qa的导通电流流出端、参考地相连，辅助绕组A1的异名端与第一开关二极管D1的阳极、辅助开关管Qa的导通电流流入端相连，第一开关二极管D1的阴极与稳压电路的输入端相连，稳压电路的输出端与第二电容的一端相连。
稳压电路为线性稳压电路，如图5所示，线性稳压电路包括第一开关管Q1、第一电阻R1、第一稳压管Z1、输入端Vz1和输出端Vz2；输入端Vz1与第一开关管Q1的漏极相连，第一电阻R1的一端与第一开关管Q1的漏极相连，第一电阻R1的另一端与第一开关管Q1的栅极相连，第一稳压管Z1的阴极与第一开关管Q1的栅极相连，第一稳压管Z1的阳极与参考地相连，第一开关管Q1的源极与输出端Vz2相连。
在辅助绕组A1正激时，第一电容C1、辅助绕组A1、辅助开关管的输出寄生电容Ca之间形成正激储能回路，辅助绕组A1通过该回路给辅助开关管的输出寄生电容Ca充能，然后辅助开关管的输出寄生电容Ca通过第二开关二极管C2、稳压电路给第二电容C2输出正激供电电压，如图6所示。
在辅助绕组A1反激时，第一电容C1、辅助绕组A1、辅助开关管的体二极管Da之间形成反激储能回路，辅助绕组A1通过该回路给第一电容C1充能,然后第一电容C1通过第一开关二极管D2给第二电容C2输出反激供电电压，如图7所示。
在辅助绕组A1反激时，通过在辅助开关管Qa控制端施加驱动信号，将第一电容C1能量注入到辅助绕组A1，并通过变压器T1耦合到原边绕组P1，实现原边主开关管Q1的软开关，能量注入图如图8所示。
本实施例的开关管驱动时序采用后沿非互补的形式，具体如图9所示，其中Vg1为主开关管Q1的驱动信号，Vg2为辅助开关管Qa的驱动信号，控制辅助开关管Qa在主开关管Q1导通前某个时刻先导通一段时间，并且在辅助开关管Qa驱动信号关断后到主开关管Q1驱动信号Vg1导通前之间预留有一段死区时间，即0～t0时刻内Vg1和Vg2同时为低电平的时间区间，在该死区时间内让辅助绕组A1反向励磁能量充分抽走主开关管Q1的结电容电压，用以实现主开关管Q1的软开关功能。
具体的，所述辅助开关管Qa的开通时刻是在其端电压谐振至波谷时的那一时刻，此时刻开通辅助开关管Qa有助于减小其开通损耗，进一步提升变换器的效率。
本实施例的工作原理如下：
图10为本实施例电路工作仿真波形图，稳态工作时的波形如图10所示，其中Vg1为主开关管Q1的驱动信号波形；Vg2为辅助开关管的驱动信号波形；VDS、VDS_A分别为主开关管Q1、辅助开关管Qa的漏源极电压波形；VC1为第一电容C1端电压波形；Ip为原边绕组P1的励磁电流波形；Is为流过副边绕组S1的电流波形；Ia为流过辅助开关管Qa的电流波形。
t0～t1阶段：该阶段Vg1为高电平，Vg2为低电平，主开关管Q1导通，辅助开关管Qa截止，输入电压对变压器TI进行励磁，励磁电流Ip线性增加，原边绕组P1储能，输出整流二极管D1以及辅助开关管Qa的体二极管Da反向截止，与此同时，辅助绕组A1处于正激状态，其端电压较高，能为主控IC提供充足的瞬态能量；
t1～t2阶段：该阶段Vg1、Vg2均为低电平，主开关管Q1、辅助开关管Qa均截止，原边绕组P1传递能量到副边，输出整流二极管D3正向导通，给输出侧提供能量；因原边绕组和辅助绕组耦合得较好，故原边大部分漏感能量通过辅助开关管Qa的体二极管Da转移到第一电容C1。第一电容C1所存储的能量一部分用来给主控IC提供反激供电，另一部分用来为原边绕组提供能量注入，为实现主开关管软开关(即ZVS，或零电压启动)功能提供条件。该阶段中，随着传递到副边的电流逐渐减小下降到零，输出整流二极管D1将反向截止，原边励磁电感电压没有被钳位，故原边励磁电感电压工作在谐振状态，具体如图VDS、VDS_A波形所示；
t2～t3阶段：t2时刻，辅助开关管Qa的漏源极电压VDS_A刚好谐振至波谷，此时辅助开关管Qa的开关损耗较低，有利于提升变换器的效率；该阶段Vg1为低电平，Vg2为高电平，主开关管Q1截止，辅助开关管Qa导通，第一电容C1所存储的部分能量经辅助开关管Qa给辅助绕组A1反向励磁，原边励磁电感电压被辅助绕组A1电压钳位，与此同时，辅助绕组A1仍处于反激状态，能为主控IC提供反激供电能量；
t3～t4阶段：该阶段Vg1、Vg2均为低电平，该阶段为主开关管和辅助开关管驱动的死区时间。存储在辅助绕组A1上的能量被转移到原边励磁电感上，此时原边励磁电流的流动方向为从下向上(即由原边绕组的异名端向原边绕组的同名端)，为了维持原边绕组电流通路，该励磁电流会将主开关管Q1的结电容上的电荷抽走，回馈到输入电源，一直维持到主开关管Q1的漏源极电压VDS为负电压，且漏源极电压幅值刚好小于其体二极管的正向导通压降，此时，电流回路由主开关管结电容转移到主开关管体二极管，使得主开关管Q1的漏源极电压VDS被钳位，为进入下一个驱动周期时，给主开关管Q1实现软开关功能(即零电压导通，ZVS)提供条件。具体如图10所示，t4时刻后，Vg1为高电平、Vg2为低电平，主开关管Q1导通，且据VDS波形所示，主开关管Q1实现了软开关功能。
本实施例电路将一直循环上述驱动控制过程，能够满足主开关管实现软开关功能及辅助开关管实现准谐振开通，相应降低开关损耗，提高变压器的效率和可靠性，同时辅助绕组实现正反激辅助供电，在辅助绕组正激时可为主控IC提高充足的瞬态能量，且电路控制简单，满足标准开关电源发展要求。
第二实施例
图11为本发明第二实施例的电路原理图，与第一实施例不同之处在于第二实施例包括输入电路：2级原边绕组单元和均压单元，本实施电路为第一实施例电路应用拓展，输入电路拓展为包括n级，n≥2，串联的原边绕组单元、均压单元，串联叠加后电路的工作原理与第一实施例相同，这里不再赘述。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明中具体实施电路还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
Claims (7)
1.一种正反激辅助电路，用于向开关电源辅助供电，其特征在于：包括辅助绕组、辅助开关管、第一电容、第二电容、第一开关二极管、第二开关二极管和稳压电路，辅助绕组的同名端与第一开关二极管的阳极、第一电容的一端相连，第一开关二极管的阴极与第二电容的一端、IC供电端相连，第二电容的另一端与参考地相连，第一电容的另一端与辅助开关管的导通电流流出端、参考地相连，辅助绕组的异名端与第一开关二极管的阳极、辅助开关管的导通电流流入端相连，第一开关二极管的阴极与稳压电路的输入端相连，稳压电路的输出端与第二电容的一端相连；
在辅助电路正激时，第一电容、辅助开关管的输出寄生电容、辅助绕组形成正激储能回路，通过该回路给第二电容输出正激供电电压；
在辅助电路反激时，第一电容、辅助绕组、辅助开关管的体二极管形成反激储能回路，通过该回路给第二电容输出反激供电电压。
2.一种正反激辅助电路的控制方法，其特征在于：在辅助绕组正激时，第一电容、辅助绕组、辅助开关管的输出寄生电容形成正激储能回路，辅助绕组通过该回路给辅助开关管的输出寄生电容充能，然后辅助开关管的输出寄生电容通过第二开关二极管、稳压电路给第二电容输出正激供电电压；在辅助绕组反激时，第一电容、辅助绕组、辅助开关管的体二极管形成反激储能回路，辅助绕组通过该回路给第一电容充能，然后第一电容通过第一开关二极管给第二电容输出反激供电电压。
3.一种开关电源电路，包括权利要求1所述的正反激辅助电路，还包括输入电路，所述输入电路包括n个原边绕组单元和n个均压单元，n≥1，每级的原边绕组单元与均压单元并联，各级的原边绕组单元相互串联，各级的均压单元相互串联；首级原边绕组单元的输入端连接直流电压的正电压端，末级原边绕组单元的输出端连接参考地；每级原边绕组单元均包括原边绕组、吸收电路和主开关管，原边绕组的一端作为原边绕组单元的输入端，原边绕组的另一端连接主开关管的导通电流流入端，主开关管的导通电流流出端为原边绕组单元的输出端，吸收电路并联在原边绕组的两端；所述各级主开关管的控制端施加同步的驱动信号，各级原边绕组同相控制且共磁芯；原边绕组与辅助绕组共磁芯；
其特征在于：在辅助绕组反激时，通过在辅助开关管控制端施加驱动信号，将第一电容的能量注入到辅助绕组，并通过变压器耦合到原边绕组，为原边主开关管实现软开关提供条件。
4.根据权利要求3所述的一种开关电源电路，其特征在于：所述辅助开关管的控制端施加的驱动信号在各级主开关管的控制端施加的驱动信号之前且具有一定死区时间。
5.根据权利要求3所述的一种开关电源电路，其特征在于：所述稳压电路为线性稳压电路。
6.根据权利要求3所述的一种开关电源电路，其特征在于：所述吸收电路为RCD吸收电路。
7.根据权利要求3所述的一种开关电源电路，其特征在于：所述均压单元由电容组成。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113131745A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-07-16 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种反激电源的控制方法及控制电路 |
| CN113224952A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-06 | 深圳市联宇科技有限公司 | 一种反激电源变换器 |
| CN113258784A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-13 | 成都芯源系统有限公司 | 一种开关电源的供电电源电路及其控制方法 |
| CN113382506A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-10 | 深圳市必易微电子股份有限公司 | 一种基于分时复用的led驱动电路、驱动方法及其控制电路 |
| CN115967258A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-04-14 | 恩赛半导体(成都)有限公司 | 一种供电电路、电源系统和电子装置 |
| WO2024066495A1 (zh) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 上海新进芯微电子有限公司 | 一种利用辅助绕组实现Flyblack开关电源ZVS的电路 |
| WO2024066493A1 (zh) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 上海新进芯微电子有限公司 | 一种基于辅助绕组为开关电源控制电路供电的电路 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101686015A (zh) * | 2008-09-23 | 2010-03-31 | 台达电子工业股份有限公司 | 具有主动箝位电路的正-反激变换器 |
| CN104218806A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-12-17 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种零电压开关的反激式开关电源控制方法及电路 |
| CN105375783A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-03-02 | 广州金升阳科技有限公司 | 反馈控制方法和基于该方法的不对称半桥式反激变换器的控制方法及两方法的实现电路 |
| CN205490156U (zh) * | 2016-03-25 | 2016-08-17 | 成都大奇鹰科技有限公司 | 一种准谐振反激开关电源 |
| US20180062529A1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-01 | Delta Electronics, Inc. | Converter and control method thereof |
| CN107896068A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-04-10 | 绵阳伟成科技有限公司 | 一种同步整流驱动电路 |
| CN209562410U (zh) * | 2019-02-19 | 2019-10-29 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种反激变换器 |
| CN110417270A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-11-05 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种单绕组正反激辅助供电电路 |
| CN110677013A (zh) * | 2018-07-03 | 2020-01-10 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 反激变换器的控制方法及装置 |
| CN210075088U (zh) * | 2019-07-19 | 2020-02-14 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种单绕组正反激辅助供电电路 |
| DE102019005896A1 (de) * | 2018-09-11 | 2020-03-12 | Semiconductor Components Industries Llc | Leistungswandler sowie verfahren und steuereinheit zu deren steuerung |
| US20200169180A1 (en) * | 2017-10-12 | 2020-05-28 | Rompower Technology Holdings, Llc | High Efficiency Passive Clamp |
-
2020
- 2020-06-17 CN CN202010554551.8A patent/CN111917301A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101686015A (zh) * | 2008-09-23 | 2010-03-31 | 台达电子工业股份有限公司 | 具有主动箝位电路的正-反激变换器 |
| CN104218806A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-12-17 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种零电压开关的反激式开关电源控制方法及电路 |
| CN105375783A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-03-02 | 广州金升阳科技有限公司 | 反馈控制方法和基于该方法的不对称半桥式反激变换器的控制方法及两方法的实现电路 |
| CN205490156U (zh) * | 2016-03-25 | 2016-08-17 | 成都大奇鹰科技有限公司 | 一种准谐振反激开关电源 |
| US20180062529A1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-01 | Delta Electronics, Inc. | Converter and control method thereof |
| US20200169180A1 (en) * | 2017-10-12 | 2020-05-28 | Rompower Technology Holdings, Llc | High Efficiency Passive Clamp |
| CN107896068A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-04-10 | 绵阳伟成科技有限公司 | 一种同步整流驱动电路 |
| CN110677013A (zh) * | 2018-07-03 | 2020-01-10 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 反激变换器的控制方法及装置 |
| DE102019005896A1 (de) * | 2018-09-11 | 2020-03-12 | Semiconductor Components Industries Llc | Leistungswandler sowie verfahren und steuereinheit zu deren steuerung |
| CN209562410U (zh) * | 2019-02-19 | 2019-10-29 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种反激变换器 |
| CN110417270A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-11-05 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种单绕组正反激辅助供电电路 |
| CN210075088U (zh) * | 2019-07-19 | 2020-02-14 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种单绕组正反激辅助供电电路 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113131745A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-07-16 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种反激电源的控制方法及控制电路 |
| CN113224952A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-06 | 深圳市联宇科技有限公司 | 一种反激电源变换器 |
| CN113382506A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-10 | 深圳市必易微电子股份有限公司 | 一种基于分时复用的led驱动电路、驱动方法及其控制电路 |
| CN113258784A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-13 | 成都芯源系统有限公司 | 一种开关电源的供电电源电路及其控制方法 |
| CN113258784B (zh) * | 2021-06-08 | 2022-12-16 | 成都芯源系统有限公司 | 一种开关电源的供电电源电路及其控制方法 |
| WO2024066495A1 (zh) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 上海新进芯微电子有限公司 | 一种利用辅助绕组实现Flyblack开关电源ZVS的电路 |
| WO2024066493A1 (zh) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 上海新进芯微电子有限公司 | 一种基于辅助绕组为开关电源控制电路供电的电路 |
| CN115967258A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-04-14 | 恩赛半导体(成都)有限公司 | 一种供电电路、电源系统和电子装置 |
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