CN117748957A - 一种双管反激拓扑电路及应用其的反激电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双管反激拓扑电路，其连接于进电端和变压器的初级侧之间，包括MOS管、PNP三极管、NPN三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管和第二二极管。此外，本发明还涉及一种反激电源，包括进电端、出电端、PWM模块、上述的反激拓扑模块、变压器和输出整流滤波模块。本发明通过PNP三极管和NPN三级管组成双开关管，加上第一二极管、第二二级管及变压器可以构成双管反激拓扑结构，反激噪声小、可靠性高。通过MOS管、第一电阻、第二电阻和第三电阻可以组成驱动电路，并有效解决双开关管反激拓扑天然带有的浮地驱动问题。本发明结构简单，相比于现有的双管反激电路，降低了驱动的复杂性，可以进一步缩小产品的尺寸，并降低产品成本。

Description

一种双管反激拓扑电路及应用其的反激电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种双管反激拓扑电路及应用其的反激电源。

背景技术

传统用于低压小功率电器的辅助电源大多为单管反激电源，存在噪声大，电压应力大等缺陷。目前低压小功率电器的辅助电源大多为双管反激电源，该双管反激电源是基于双MOS管作为开关管的方案，可以有效解决噪声大和电压应力大的问题，但是其存在双管反激拓扑天然带有的浮地驱动问题，对此，通常的解决方案是增加一个隔离驱动芯片或者隔离脉冲驱动变压器，这无疑增加了方案成本和电路的复杂性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双管反激拓扑电路及应用其的反激电源，其保留了双管反激噪声小、可靠性高的优点，不需要增设隔离驱动芯片或者隔离脉冲驱动变压器也可解决双管反激拓扑天然带有的浮地驱动问题，电路结构更简单，降低了电路的复杂性，产品成本也更低。

为达到上述目的，本发明公开了一种双管反激拓扑电路，连接于进电端和变压器的初级侧之间，其包括MOS管、PNP三极管、NPN三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管和第二二极管。

其中，MOS管的漏极与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第一电阻的一端及PNP三极管的基极连接，第一电阻的另一端与PNP三极管的发射极连接进电端正极Vblk，PNP三极管的集电极与第一二极管的负极连接变压器的初级侧一端，第一二极管的正极连接进电端负极GndBlk；MOS管的栅极用于接收PWM控制信号；MOS管的源极与第三电阻的一端及NPN三极管的基极连接，第三电阻的另一端与NPN三极管的发射极连接进电端负极GndBlk，NPN三极管的集电极与第二二极管的正极连接变压器的初级侧另一端，第二二极管的负极连接进电端正极Vblk。

本发明还公开了一种反激电源，其包括进电端、出电端、PWM模块、反激拓扑模块、变压器和输出整流滤波模块，所述反激拓扑模块为上述的双管反激拓扑电路。

其中，所述PWM模块连接进电端取电，所述PMW模块的输出端与MOS管的栅极连接，所述PWM模块的输出端输出PWM控制信号；所述反激拓扑模块中，进电端正极Vblk连接PNP三极管的发射极和第二二极管的负极，PNP三极管的集电极与变压器的初级侧一端连接，进电端负极GndBlk连接NPN三极管的发射极和第一二极管的正极，NPN三极管的集电极与变压器的初级侧另一端连接；所述出电端经输出整流滤波模块与变压器的次级侧连接。

优选地，所述PWM模块包括芯片IC104、电阻R113、电容C110和电容CF7；其中，芯片IC104的7脚与进电端正极Vblk连接，芯片IC104的8脚与电阻R113的一端及电容CF7的一端连接，电阻R113的另一端与芯片IC104的4脚及电容C110的一端连接，电容CF7的另一端、电容C110的另一端及芯片IC104的5脚接进电端负极GndBlk；芯片IC104的6脚接MOS管的栅极。

优选地，芯片IC104的型号为UC3845。

优选地，还包括启动电压模块，芯片IC104的7脚经所述启动电压模块与进电端正极Vblk连接；所述启动电压模块包括电阻R102、滤波电容C41和稳压二极管DZ1；其中，电阻R102的一端与进电端正极Vblk连接，电阻R102的另一端与稳压二极管DZ1的负极、滤波电容C41的正极及芯片IC104的7脚连接；稳压二极管DZ1的正极和滤波电容C41的负极接进电端负极GndBlk。

优选地，还包括过流保护模块，NPN三极管的发射极经过流保护模块与进电端负极GndBlk连接，且所述过流保护模块与PWM模块连接；所述过流保护模块包括二级管D3、电阻R130、电阻R135、电阻R150和电容C118；其中，NPN三极管的发射极与二极管D3的正极、电阻R130的一端及电阻R150的一端连接，电阻R130的另一端与芯片IC104的3脚及电容C118的一端连接，电容C118的另一端和电阻R150的另一端接进电端负极GndBlk，二极管D3的负极经电阻R135接进电端负极GndBlk。

优选地，PNP三极管的集电极接变压器的1脚，NPN三极管的集电极接变压器的3脚，变压器的2脚悬空。

优选地，还包括电压反馈控制模块，所述电压反馈控制模块包括肖特基二极管DS3、二极管D110、电阻R119、电阻R137、电阻R146、电阻R156、电容C43和电容C114；其中，肖特基二极管DS3的负极与芯片IC104的7脚连接，肖特基二极管DS3的正极与电阻R156的一端、电阻R137的一端、电容C43的一端及二极管D100的负极连接，电阻R156的另一端与电阻R146的一端、电容C114的一端、电阻R119的一端及芯片IC104的2脚连接，电阻R119的另一端与电容C114的另一端及芯片IC104的1脚连接，电阻R146的另一端与电阻R137的另一端、电容C43的另一端、变压器的5脚及进电端负极GndBlk连接；二极管D110的正极接变压器的4脚。

优选地，所述出电端包括24V端、12V端、5V端和地端；所述输出整流滤波模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D112、滤波电容CE2、滤波电容CE6、滤波电容CE141、电容C64、电容C76、电阻R151和电阻R108；其中，二极管D2的正极与变压器的10脚连接，二极管D2的负极与滤波电容CE6的正极、电阻R151的一端及24V端连接；二极管D1的正极与变压器的9脚连接，二极管D1的负极与滤波电容CE2的正极、电容C64的一端及12V端连接；二极管D112的正极与变压器的7脚连接，二极管D112的负极与滤波电容CE141的正极、电阻R108的一端、电容C76的一端及5V端连接；滤波电容CE6的负极与电阻R151的另一端、滤波电容CE2的负极、电容C64的另一端、滤波电容CE141的负极、电阻R108的另一端、电容C76的另一端、变压器的8脚、电压器的6脚及地端连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过PNP三极管和NPN三级管组成双开关管，加上第一二极管、第二二级管及变压器可以构成双管反激拓扑结构，反激噪声小、可靠性高。通过MOS管、第一电阻、第二电阻和第三电阻可以组成驱动电路，并有效解决双开关管反激拓扑天然带有的浮地驱动问题。本发明结构简单，相比于现有的双管反激电路，降低了驱动的复杂性，可以进一步缩小产品的尺寸，并降低产品成本。

附图说明

图1为本发明双管反激拓扑电路的示意图。

图2为本发明反激电源的示意图。

主要部件符号说明：

启动电压模块10，PWM模块20，反激拓扑模块30，电压反馈控制模块40，过流保护模块50，输出整流滤波模块60。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种双管反激拓扑电路，其连接于进电端和变压器T1的初级侧之间，进电端电压为24V。包括MOS管Q1、PNP三极管Q3、NPN三极管Q5、第一电阻R34、第二电阻R4、第三电阻R38、第一二极管D13和第二二极管D4。

其中，MOS管Q1的漏极与第二电阻R4的一端连接，第二电阻R4的另一端与第一电阻R34的一端及PNP三极管Q3的基极连接，第一电阻R34的另一端与PNP三极管Q3的发射极连接进电端正极Vblk，PNP三极管Q3的集电极与第一二极管D13的负极连接变压器T1的初级侧一端，第一二极管D13的正极连接进电端负极GndBlk。MOS管Q1的栅极用于接收PWM控制信号。MOS管Q1的源极与第三电阻R38的一端及NPN三极管Q5的基极连接，第三电阻R38的另一端与NPN三极管Q5的发射极连接进电端负极GndBlk，NPN三极管Q5的集电极与第二二极管D4的正极连接变压器T1的初级侧另一端，第二二极管D4的负极连接进电端正极Vblk。变压器T1的次级侧则连接一整流滤波电路，该整流滤波电路由二极管和滤波电容组成，其中滤波电容的正极为整个电路的输出正极，滤波电容的负极为整个电路的输出负极。

当PWM波为高电平时，MOS管Q1导通，从而驱动PNP三极管Q3和NPN三极管Q5导通，此时变压器T1的初级侧的电流环为：进电端正极Vblk-PNP三极管Q3-变压器T1的初级侧-NPN三极管Q5-进电端负极GndBlk，该电流环给变压器T1的初级侧（原边绕组）储存能量。当PWM波为低电平时，MOS管Q1关闭，PNP三极管Q3被电阻R34关闭，NPN三极管Q5被电阻R38关闭，变压器T1的初级侧的电流环为：变压器T1的初级侧-第二二极管D4-进电端正极Vblk-进电端负极GndBlk-第一二极管D13，此时变压器T1的初级侧被钳位，从而漏感能量回馈给输入提升了效率。与此同时，整流滤波电路的二极管导通，输出的滤波电容完成充电过程并对输出提供能量。利用PNP三极管Q3作为上管，下拉PNP三极管Q3的基极电压就可以浮地驱动。

基于同一发明构思，本发明还公开了一种反激电源，如图2所示。该反激电源包括进电端、出电端、启动电压模块10、PWM模块20、反激拓扑模块30、电压反馈控制模块、过流保护模块50、变压器T1和输出整流滤波模块60，其中，反激拓扑模块30为上述的双管反激拓扑电路。

PWM模块20包括芯片IC104、电阻R113、电容C110和电容CF7，芯片IC104的型号为UC3845。芯片IC104的7脚经启动电压模块10与进电端正极Vblk连接，具体地，启动电压模块10包括电阻R102、滤波电容C41和稳压二极管DZ1。其中，电阻R102的一端与进电端正极Vblk连接，电阻R102的另一端与稳压二极管DZ1的负极、滤波电容C41的正极及芯片IC104的7脚连接。稳压二极管DZ1的正极和滤波电容C41的负极接进电端负极GndBlk。芯片IC104的8脚与电阻R113的一端及电容CF7的一端连接，电阻R113的另一端与芯片IC104的4脚及电容C110的一端连接，电容CF7的另一端、电容C110的另一端及芯片IC104的5脚接进电端负极GndBlk。芯片IC104的6脚接MOS管Q1的栅极。

当进电端正极Vblk输入的时候，启动电压模块10给滤波电容C41充电。当滤波电容C41的电压超过芯片IC104的启动电压时，芯片IC104的6脚会输出PWM波去驱动MOS管Q1，从而控制PNP三极管Q3、NPN三极管Q5的导通和断开。

在反激拓扑模块30中，进电端正极Vblk连接PNP三极管Q3的发射极和第二二极管D4的负极，PNP三极管Q3的集电极与变压器T1的初级侧一端（1脚）连接，进电端负极GndBlk连接第一二极管D13的正极，NPN三极管Q5的集电极与变压器T1的初级侧另一端（3脚）连接，变压器T1的2脚悬空。NPN三极管Q5的发射极经过流保护模块50接进电端负极GndBlk。反激拓扑模块30中的其它元器件的连接关系同上述的双管反激拓扑电路。此外，为了保证输入电压的稳定性，在PNP三极管Q3的发射极与进电端负极GndBlk之间串联一个电容C28。

过流保护模块50包括二级管D3、电阻R130、电阻R135、电阻R150和电容C118。其中，NPN三极管Q5的发射极与二极管D3的正极、电阻R130的一端及电阻R150的一端连接，电阻R130的另一端与芯片IC104的3脚及电容C118的一端连接，电容C118的另一端和电阻R150的另一端接进电端负极GndBlk，二极管D3的负极经电阻R135接进电端负极GndBlk。发生过流的时候，芯片IC104的3脚电压超过1V，芯片IC104会关闭PWM波。

电压反馈控制模块包括肖特基二极管DS3、二极管D110、电阻R119、电阻R137、电阻R146、电阻R156、电容C43和电容C114。其中，肖特基二极管DS3的负极与芯片IC104的7脚连接，肖特基二极管DS3的正极与电阻R156的一端、电阻R137的一端、电容C43的一端及二极管D100的负极连接，电阻R156的另一端与电阻R146的一端、电容C114的一端、电阻R119的一端及芯片IC104的2脚连接，电阻R119的另一端与电容C114的另一端及芯片IC104的1脚连接，电阻R146的另一端与电阻R137的另一端、电容C43的另一端、变压器T1的5脚及进电端负极GndBlk连接。二极管D110的正极接变压器T1的4脚。

出电端包括24V端、12V端、5V端和地端，使得电源整体为一个多通道的辅助电源。

输出整流滤波模块60包括二极管D1、二极管D2、二极管D112、滤波电容CE2、滤波电容CE6、滤波电容CE141、电容C64、电容C76、电阻R151和电阻R108。其中，二极管D2的正极与变压器T1的10脚连接，二极管D2的负极与滤波电容CE6的正极、电阻R151的一端及24V端连接。二极管D1的正极与变压器T1的9脚连接，二极管D1的负极与滤波电容CE2的正极、电容C64的一端及12V端连接。二极管D112的正极与变压器T1的7脚连接，二极管D112的负极与滤波电容CE141的正极、电阻R108的一端、电容C76的一端及5V端连接。滤波电容CE6的负极与电阻R151的另一端、滤波电容CE2的负极、电容C64的另一端、滤波电容CE141的负极、电阻R108的另一端、电容C76的另一端、变压器T1的8脚、电压器的6脚及地端连接。此外，变压器T1的8脚和电压器的6脚之间再短接一次。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双管反激拓扑电路，连接于进电端和变压器的初级侧之间，其特征在于：包括MOS管、PNP三极管、NPN三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管和第二二极管；

其中，MOS管的漏极与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第一电阻的一端及PNP三极管的基极连接，第一电阻的另一端与PNP三极管的发射极连接进电端正极Vblk，PNP三极管的集电极与第一二极管的负极连接变压器的初级侧一端，第一二极管的正极连接进电端负极GndBlk；MOS管的栅极用于接收PWM控制信号；MOS管的源极与第三电阻的一端及NPN三极管的基极连接，第三电阻的另一端与NPN三极管的发射极连接进电端负极GndBlk，NPN三极管的集电极与第二二极管的正极连接变压器的初级侧另一端，第二二极管的负极连接进电端正极Vblk。

2.一种反激电源，其特征在于：包括进电端、出电端、PWM模块、反激拓扑模块、变压器和输出整流滤波模块，所述反激拓扑模块为如权利要求1所述的双管反激拓扑电路；

其中，所述PWM模块连接进电端取电，所述PMW模块的输出端与MOS管的栅极连接，所述PWM模块的输出端输出PWM控制信号；所述反激拓扑模块中，进电端正极Vblk连接PNP三极管的发射极和第二二极管的负极，PNP三极管的集电极与变压器的初级侧一端连接，进电端负极GndBlk连接NPN三极管的发射极和第一二极管的正极，NPN三极管的集电极与变压器的初级侧另一端连接；所述出电端经输出整流滤波模块与变压器的次级侧连接。

3.根据权利要求2所述的反激电源，其特征在于：所述PWM模块包括芯片IC104、电阻R113、电容C110和电容CF7；其中，芯片IC104的7脚与进电端正极Vblk连接，芯片IC104的8脚与电阻R113的一端及电容CF7的一端连接，电阻R113的另一端与芯片IC104的4脚及电容C110的一端连接，电容CF7的另一端、电容C110的另一端及芯片IC104的5脚接进电端负极GndBlk；芯片IC104的6脚接MOS管的栅极。

4.根据权利要求3所述的反激电源，其特征在于：芯片IC104的型号为UC3845。

5.根据权利要求3或4所述的反激电源，其特征在于：还包括启动电压模块，芯片IC104的7脚经所述启动电压模块与进电端正极Vblk连接；所述启动电压模块包括电阻R102、滤波电容C41和稳压二极管DZ1；其中，电阻R102的一端与进电端正极Vblk连接，电阻R102的另一端与稳压二极管DZ1的负极、滤波电容C41的正极及芯片IC104的7脚连接；稳压二极管DZ1的正极和滤波电容C41的负极接进电端负极GndBlk。

6.根据权利要求3或4所述的反激电源，其特征在于：还包括过流保护模块，NPN三极管的发射极经过流保护模块与进电端负极GndBlk连接，且所述过流保护模块与PWM模块连接；所述过流保护模块包括二级管D3、电阻R130、电阻R135、电阻R150和电容C118；其中，NPN三极管的发射极与二极管D3的正极、电阻R130的一端及电阻R150的一端连接，电阻R130的另一端与芯片IC104的3脚及电容C118的一端连接，电容C118的另一端和电阻R150的另一端接进电端负极GndBlk，二极管D3的负极经电阻R135接进电端负极GndBlk。

7.根据权利要求3或4所述的反激电源，其特征在于：PNP三极管的集电极接变压器的1脚，NPN三极管的集电极接变压器的3脚，变压器的2脚悬空。

8.根据权利要求3或4所述的反激电源，其特征在于：还包括电压反馈控制模块，所述电压反馈控制模块包括肖特基二极管DS3、二极管D110、电阻R119、电阻R137、电阻R146、电阻R156、电容C43和电容C114；其中，肖特基二极管DS3的负极与芯片IC104的7脚连接，肖特基二极管DS3的正极与电阻R156的一端、电阻R137的一端、电容C43的一端及二极管D100的负极连接，电阻R156的另一端与电阻R146的一端、电容C114的一端、电阻R119的一端及芯片IC104的2脚连接，电阻R119的另一端与电容C114的另一端及芯片IC104的1脚连接，电阻R146的另一端与电阻R137的另一端、电容C43的另一端、变压器的5脚及进电端负极GndBlk连接；二极管D110的正极接变压器的4脚。

9.根据权利要求2所述的反激电源，其特征在于：所述出电端包括24V端、12V端、5V端和地端；所述输出整流滤波模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D112、滤波电容CE2、滤波电容CE6、滤波电容CE141、电容C64、电容C76、电阻R151和电阻R108；其中，二极管D2的正极与变压器的10脚连接，二极管D2的负极与滤波电容CE6的正极、电阻R151的一端及24V端连接；二极管D1的正极与变压器的9脚连接，二极管D1的负极与滤波电容CE2的正极、电容C64的一端及12V端连接；二极管D112的正极与变压器的7脚连接，二极管D112的负极与滤波电容CE141的正极、电阻R108的一端、电容C76的一端及5V端连接；滤波电容CE6的负极与电阻R151的另一端、滤波电容CE2的负极、电容C64的另一端、滤波电容CE141的负极、电阻R108的另一端、电容C76的另一端、变压器的8脚、变压器的6脚及地端连接。