CN201499089U - 一种无损去磁电路的dc/dc转换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无损去磁电路的DC/DC转换器，其包括直流输入部分，输出滤波器部分，主变压器，开关管，整流单元，反馈环节，PWM控制单元及其工作电源电路；所述工作电源电路包括：二极管的阳极与主变压器的第一次级绕组的异名端相连、主变压器的第一次级绕组的同名端与电解电容的负极相连后接到主变压器初级地线上，二极管的阴极与电解电容的正极相连后连接到PWM控制单元的电源端。其优点是：主变压器的第一次级绕组在主开关关断时，可以将剩磁转化为PWM控制单元的工作电源，既省去了传统的去磁电路，又到达了剩磁无损利用的目的，使得电路结构简单，降低了电路成本，而且效率得到提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种DC/DC转换器，尤其是一种无损去磁电路的DC/DC转换器。
背景技术
DC/DC转换器是一种单端正激式开关电源，在中小功率系统中得到广泛的应用，但是其功率变压器工作在磁滞曲线的第一象限，变压器存在磁心饱和的潜在隐患，必须采用合适的去磁方法，把变压器在开关导通时的磁化能量在截止期间泻放掉。否则，经过多个开关周期后，由于剩磁作用，变压器的工作点逐渐上移，极易使磁心饱和而产生近似短路状态，导致功率开关管上流过的电流过大，超过其额定值而烧毁。工程中常用的去磁方法包括增加去磁绕组、无损吸收电路、有源嵌位、RCD嵌位法等，其共同思路是：在主功率开关管截止后，通过一定的途径，使变压器中剩余的磁化能量进行泻放到输入回路中或者消耗在无源功率电阻上。图1是DC/DC转换器通用框图，图中变压器T1的去磁绕组Nd和第四二极管D4构成去磁电路P5，第一次级绕组Na与二极管D1、电容C1构成电路作为PWM控制单元P4的工作电源P0，第二次级绕组Ns与整流单元P2构成输出回路，PWM控制单元P4接受反馈环节P3的信号调整开关管Q1的占空比，形成稳压调节。但是无论是去磁绕组、无损吸收电路，还是有源嵌位法，在开关管Q1关闭期间，剩磁经过这些去磁电路必然要消耗一定的能量，如果能省去上述去磁方法而把剩磁能量直接用到电路工作需要的地方，必然是很有效的方法。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种无损去磁电路的DC/DC转换器，利用去磁绕组电路作为控制单元的工作电源，从而达到无损去磁目的。
按照本实用新型提供的技术方案，所述无损去磁电路的DC/DC转换器，包括直流输入部分，电感和电容构成的输出滤波器部分，主变压器，开关管，整流单元，反馈环节，PWM控制单元及PWM控制单元的工作电源电路；所述直流输入部分连接主变压器的初级绕组的同名端，初级绕组的异名端连接开关管的D端，开关管的G端连接PWM控制单元的输出端，开关管的S端接地，PWM控制单元的输入端连接反馈环节的输出端，反馈环节的输入端连接所述输出滤波器部分的输出端，主变压器的第二次级绕组通过整流单元连接所述输出滤波器部分；
所述PWM控制单元的工作电源电路包括：二极管的阳极与主变压器的第一次级绕组的异名端相连、主变压器的第一次级绕组的同名端与电解电容的负极相连后接到主变压器初级地线上，二极管的阴极与电解电容的正极相连后连接到PWM控制单元的电源端。
所述开关管可以包括一个或多个开关管。
所述电解电容两端可以并联稳压管。
所述电解电容两端可以并联电容。
所述二极管可以包括多个串联的二极管。
所述整流单元可以采用二极管构成或采用同步整流电路构成。
所述初级绕组与第一次级绕组的匝数比不大于1。
本实用新型的优点是：通过对提供给PWM控制单元P4工作电源的电路改进，使得主变压器的第一次级绕组Na在主开关关断时，可以将剩磁转化为PWM控制单元P4的工作电源，既省去了传统的去磁电路P5，又到达了剩磁无损利用的目的，使得电路结构简单，降低了电路成本，而且效率得到提高。
附图说明
图1为现有技术中的DC/DC转换器电路框图。
图2为本实用新型实施例的电路框图。
图3为现有技术中的DC/DC转换器在满载时的波形图。
图4为本实用新型实施例的转换器在满载时的波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的目的在于提供一种DC/DC转换器的无损去磁电路，其通过直接改进PWM控制单元P4的工作电源电路，在磁复位期间，把剩磁转化为PWM控制单元P4的工作能源，即是一举两得的方法，既完成了磁复位的功能、又达到了剩磁的无损利用的目的。
如图1所示，DC/DC转换器的输入端Vin并联滤波电容Cin后，连接到变压器T1的初级绕组Np的同名端，初级绕组Np的异名端接开关管Q1的漏极D，开关管Q1的源极S接地，开关管Q1的栅极接PWM控制单元P4。第二次级绕组Ns串接一个整流二极管D2，并联一个续流二极管D3，经电感L1和电容Cout构成的滤波器输出至输出端Vout。输出端Vout端采样电压连接到反馈环节后连接到PWM控制单元P4。变压器T1的去磁绕组Nd和二极管D4构成去磁电路P5，第一次级绕组Na与二极管D1、电解电容C1构成电路作为PWM控制单元P4的工作电源。开关管Q1开启时，整流二极管D2导通传能给输出端Vout，二极管D1导通传能给PWM控制单元P4，续流二极管D3、第四二极管D4截止；开关管Q1关闭时，二极管D1、整流二极管D2截止，续流二极管D3导通与电容L1、负载构成续流回路，去磁单元P5中的第四二极管D4导通经过去磁绕组Nd释放掉变压器T1中的剩磁。
把图1中的去磁单元P5去掉，二极管D1的阳极与第一次级绕组Na异名端相连、第一次级绕组Na同名端与电解电容C1的负极相连后接到变换器的初级地线上，二极管D1的阴极与电解电容C1的正极相连后连接到PWM控制单元P4的电源端，即把图1中电路P0中的第一次级绕组Na的同名端换到异名端，也就是图1中第一次级绕组Na反向绕制即构成了图2中DC/DC转换器的无损去磁电路P1。
在图2中，转换器的输入端Vin并联滤波电容Cin后，连接到变压器T1的初级绕组Np的同名端，初级绕组Np的异名端接开关管Q1的漏极D，Q1的源极S接地，Q1的栅极G接PWM控制单元P4的驱动部分。第二次级绕组Ns串接一个整流二极管D2，并联一个续流二极管D3，即第二次级绕组Ns与整流二极管D2、续流二极管D3构成的整流单元P2并联，经电感L1、电容Cout构成的滤波器输出至输出端Vout。输出端Vout采样电压连接到反馈环节P3后连接到PWM控制单元P4。
无损去磁电路P1在DC/DC转换器中的工作原理是：当开关管Q1导通时，整流二极管D2导通，续流二极管D3关断，输入功率通过变压器T1传送到负载端Vout，滤波电感L1储能，同时无损去磁电路P1处于截止状态，PWM控制单元P4的电源由储能电容C1供电；当开关管Q1关断时，整流二极管D2关断，续流二极管D3导通，滤波电感上的能量向负载端Vout释放，无损去磁电路P1开始工作，主变压器T1中的剩磁能量从第一次级绕组Na放出，经过整流二极管D1向电容C1储能。PWM控制单元P4根据反馈环节P3的电压调整PWM的占空比，从而达到稳压的目的。因此，无损去磁电路P1兼备了去磁电路和PWM控制单元P4工作电源电路的双重作用，既省去了传统的去磁电路，又到达了剩磁无损利用的目的，使得电路结构简单，降低了电路成本，而且效率有所提高。
图3为图1的DC/DC转换器在满载时的波形图。图4为图2的本实用新型实施例的DC/DC转换器在满载时的波形图。其横坐标为时间，纵坐标为电压。需要强调的是：对图3和图4的具体实施时采用的同一个样机，只需相应改动一下图中去磁电路P5、工作电源P0和P1部分即可。
如图1所示的转换器必须接上去磁电路P5，才能正常满载工作。输入直流24V，输出直流5V，带负载4A，图3是其测量波形，其中，1号通道是主开关管Q1的Vds波形，2号通道是二次绕组Na的同名端波形，3号通道是第二次级绕组Ns的同名端波形。
如图2所示的实施例，去掉去磁电路P5，把P0单元的绕组Na的同名端反向后即为P1单元，其中，初级绕组Np与第一次级绕组Na的匝比不大于1。输入直流24V，输出直流5V，带负载4A，图4是其测量波形，其中，1号通道是主开关管Q1的Vds波形，2号通道是二次绕组Na的异名端波形，3号通道是第二次级绕组Ns的同名端波形。虽然该转换器没有去磁电路，从图可以发现，在开关管占空比大于50％情况下依然能够完全磁复位。
本实用新型并不限定使用PWM控制单元P4的工作电源电路即无损去磁电路P1的型式，例如：该电路可以在电容C1两端并联稳压管，在二极管D1上串联多个二极管等都可视作本实用新型的内容；整流单元P2也可以用同步整流电路代替，PWM控制单元P4选用合适IC，不限定使用一个开关管Q1，也可以同时驱动多个开关管。在上述实施例中，本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无损去磁电路的DC/DC转换器，包括直流输入部分，电感(L1)和电容(Cout)构成的输出滤波器部分，主变压器(T1)，开关管(Q1)，整流单元(P2)，反馈环节(P3)，PWM控制单元(P4)及PWM控制单元(P4)的工作电源电路(P1)；所述直流输入部分连接主变压器(T1)的初级绕组(Np)的同名端，初级绕组(Np)的异名端连接开关管(Q1)的D端，开关管(Q1)的G端连接PWM控制单元(P4)的输出端，开关管(Q1)的S端接地，PWM控制单元(P4)的输入端连接反馈环节(P3)的输出端，反馈环节(P3)的输入端连接所述输出滤波器部分的输出端，主变压器(T1)的第二次级绕组(Ns)通过整流单元(P2)连接所述输出滤波器部分；其特征是：
所述PWM控制单元(P4)的工作电源电路(P1)包括：二极管(D1)的阳极与主变压器(T1)的第一次级绕组(Na)的异名端相连、主变压器(T1)的第一次级绕组(Na)的同名端与电解电容(C1)的负极相连后接到主变压器(T1)初级地线上，二极管(D1)的阴极与电解电容(C1)的正极相连后连接到PWM控制单元(P4)的电源端。
2.如权利要求1所述的一种无损去磁电路的DC/DC转换器，其特征是所述开关管(Q1)包括一个或多个开关管。
3.如权利要求1所述的一种无损去磁电路的DC/DC转换器，其特征是所述电解电容(C1)两端并联稳压管。
4.如权利要求1所述的一种无损去磁电路的DC/DC转换器，其特征是所述电解电容(C1)两端并联电容。
5.如权利要求1所述的一种无损去磁电路的DC/DC转换器，其特征是所述二极管(D1)包括多个串联的二极管。
6.如权利要求1所述的一种无损去磁电路的DC/DC转换器，其特征是所述整流单元(P2)采用二极管构成或采用同步整流电路构成。
7.如权利要求1所述的一种无损去磁电路的DC/DC转换器，其特征是所述初级绕组(Np)与第一次级绕组(Na)的匝数比不大于1。
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