CN202178708U - 一种移相全桥原边钳位电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移相全桥原边钳位电路，包括电源正极端、电源负极端、左桥臂、右桥臂，谐振电感、隔离变压器、负温度系数热敏电阻、第一钳位二极管和第二钳位二极管，隔离变压器原边线圈与谐振电感串接后接在左、右桥臂的中点之间；第一钳位二极管和第二钳位二极管串联，第一钳位二极管的阴极接电源正极端，第二钳位二极管的阳极接电源负极端，所述负温度系数热敏电阻的第一端接第一钳位二极管与第二钳位二极管的连接点，负温度系数热敏电阻的第二端接隔离变压器原边线圈与谐振电感的串接电路。本实用新型能综合有效降低钳位二极管与整流二极管等元件的综合功耗、减小整个电路拓扑中各元器件电压、电流、热应力，提高整体电路的可靠性。

Description

一种移相全桥原边钳位电路

[技术领域]

本实用新型涉及开关电源，尤其涉及一种移相全桥原边钳位电路。

[背景技术]

如图1所示，传统的移相全桥电路包括电源正极端、电源负极端、由功率开关管Q1和Q2串联组成的左桥臂、由功率开关管Q3和Q4串联组成的右桥臂，谐振电感L1和隔离变压器T1。隔离变压器T1的原边线圈与谐振电感L1串接后接左、右桥臂的中点；第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D2串联，第一钳位二极管D1的阴极接电源正极端，第二钳位二极管D2的阳极接电源负极端。第一钳位二极管D1与第二钳位二极管D2的连接点和隔离变压器T1的原边线圈与谐振电感L1的连接点电连接。输出整流管存在反向恢复的过程，易在整流管D3和D4上产生电压尖峰和电压振荡，谐振电感L1和钳位二极管D1、D2的作用在于抑制输出整流管电压，消除了整流管上产生电压尖峰和电压振荡，也省略了有损吸收电路，可以选择低压的整流管。

移相全桥在变压器原边加钳位二极管D1和D2，确实能很好的改善输出整流二极管的电压波形。但是在轻载或空载状态下(DCM模式)二极管的通过电流较大，且处于硬开关状态，该二极管D1和D2极易损坏，二极管坏掉的同时还会损坏功率管。增加谐振电感量能减小流过二极管的电流峰值，但占空比丢失严重，增加谐振电感量的方法受到一定限制。

为了解决这个问题，如图2所示，业界又在钳位二极管处还加了定值电阻R1，串联电阻R1能减小二极管的导通电流，还能减小其导通时间，因此会减轻二极管的发热程度。

定值电阻R1又导致了新的问题：虽然二极管的发热小了，但电阻增加了功耗。在空载或者轻载时，整流管与功率管应力本身就不是很大，钳位二极管的功耗主要是开关损耗，加大电阻虽然可以减小电流并减小开关损耗；但是在重载时电阻和钳位二极管的功耗主要是导通损耗，电阻的损耗很高，电阻越大，其上面的压降越大，映射到变压器的原边尖峰也越高，钳位效果越差。因此，难以通过选择定值电阻阻值来兼顾空载与满载的要求。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种在不同载荷的情况下，都能综合有效降低钳位二极管与整流二极管等综合功耗、减小整个电路拓扑中各元器件电压、电流、热应力，提高整体电路的可靠性的移相全桥原边钳位电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种移相全桥原边钳位电路，包括电源正极端、电源负极端、左桥臂、右桥臂，谐振电感、隔离变压器、负温度系数热敏电阻、第一钳位二极管和第二钳位二极管，隔离变压器原边线圈与谐振电感串接后接在左、右桥臂的中点之间；第一钳位二极管和第二钳位二极管串联，第一钳位二极管的阴极接电源正极端，第二钳位二极管的阳极接电源负极端，所述负温度系数热敏电阻的第一端接第一钳位二极管与第二钳位二极管的连接点，负温度系数热敏电阻的第二端接隔离变压器原边线圈与谐振电感的串接电路。

以上所述的移相全桥原边钳位电路，负温度系数热敏电阻的第二端接隔离变压器原边线圈与谐振电感的连接点。

以上所述的移相全桥原边钳位电路，包括防偏磁电容，负温度系数热敏电阻的第二端接谐振电感，防偏磁电容串接在变压器原边线圈与负温度系数热敏电阻的第二端之间。

以上所述的移相全桥原边钳位电路，包括防偏磁电容，负温度系数热敏电阻的第二端接变压器原边线圈，防偏磁电容串接在谐振电感与负温度系数热敏电阻的第二端之间。

以上所述的移相全桥原边钳位电路，包括吸收电容，所述的吸收电容与负温度系数热敏电阻串联，吸收电容与负温度系数热敏电阻串联电路的一端接第一钳位二极管与第二钳位二极管的连接点，另一端接隔离变压器原边线圈与谐振电感的连接点。

以上所述的移相全桥原边钳位电路，包括吸收电容，所述的吸收电容与负温度系数热敏电阻并联。

以上所述的移相全桥原边钳位电路，包括定值电阻，所述的定值电阻与负温度系数热敏电阻并联。

以上所述的移相全桥原边钳位电路，包括定值电阻，所述的定值电阻与负温度系数热敏电阻串联，定值电阻与负温度系数热敏电阻串联电路的一端接第一钳位二极管与第二钳位二极管的连接点，另一端接隔离变压器原边线圈与谐振电感的连接点。

以上所述的移相全桥原边钳位电路，所述的谐振电感包括主线圈和辅助线圈，谐振电感的主线圈和辅助线圈通过谐振电感的铁芯耦合；谐振电感主线圈与隔离变压器原边线圈串接后接在左、右桥臂的中点之间；谐振电感主线圈桥臂连接端与谐振电感辅助线圈的同名端连接，谐振电感辅助线圈的另一端接负温度系数热敏电阻的第二端。

以上所述的移相全桥原边钳位电路，隔离变压器原边线圈包括主线圈和辅助线圈，隔离变压器原边线圈的主线圈和辅助线圈通过隔离变压器的铁芯耦合；隔离变压器主线圈与谐振电感串接后接在左、右桥臂的中点之间；隔离变压器主线圈桥臂连接端与隔离变压器辅助线圈的同名端连接，隔离变压器辅助线圈的另一端接负温度系数热敏电阻的第二端。

本实用新型移相全桥原边钳位电路的负温度系数热敏电阻的阻值随载荷而变化，因而能综合有效降低钳位二极管与整流二极管等元件的综合功耗、减小整个电路拓扑中各元器件电压、电流、热应力，提高整体电路的可靠性。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是现有技术之一的移相全桥原边钳位电路电路图。

图2是现有技术之二的移相全桥原边钳位电路电路图。

图3是本实用新型移相全桥原边钳位电路实施例1的电路图。

图4是本实用新型移相全桥原边钳位电路实施例2的电路图。

图5是本实用新型移相全桥原边钳位电路实施例3的电路图。

图6是本实用新型移相全桥原边钳位电路实施例4的电路图。

图7是本实用新型移相全桥原边钳位电路实施例5的电路图。

图8是本实用新型移相全桥原边钳位电路实施例6的电路图。

图9是本实用新型移相全桥原边钳位电路实施例7的电路图。

图10是本实用新型移相全桥原边钳位电路实施例8的电路图。

图11是本实用新型移相全桥原边钳位电路实施例9的电路图。

[具体实施方式]

在图3所示的本实用新型移相全桥原边钳位电路实施例1中，包括电源正极端、电源负极端、由功率开关管Q1和Q2串联组成的左桥臂、由功率开关管Q 3和Q4串联组成的右桥臂、负温度系数热敏电阻RT1、谐振电感L1和隔离变压器T1。隔离变压器T1的原边线圈与谐振电感L1串接后接在左桥臂和右桥臂的中点之间。第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D2串联，第一钳位二极管D1的阴极接电源正极端，第二钳位二极管D2的阳极接电源负极端。负温度系数热敏电阻RT1的第一端接第一钳位二极管D1与第二钳位二极管D2的连接点，负温度系数热敏电阻RT1的第二端接隔离变压器T1原边线圈与谐振电感L1的连接点。

本实施例采用负温度系数热敏电阻RT1，替代现有技术电路中的定值电阻，优点在于：

在空载或者轻载的情况下，由于流过负温度系数热敏电阻RT1的电流较小，负温度系数热敏电阻RT1的发热量小，阻值变大，进一步减小了钳位二极管的开通与关断的损耗，降低钳位二极管的损耗与发热。

在有载或者重载的情况下，由于流过负温度系数热敏电阻RT1的电流变大，负温度系数热敏电阻RT1的发热量变大，阻值急剧减小，而且在重载的情况下，由于模块整体温度的上升，负温度系数热敏电阻RT1阻值除了因为自身发热，还会因为环境温度的上升而进一步减小。

所以在有载或者重载的情况下，相对定值电阻损耗随着电流的上升也不断上升，该负温度系数热敏电阻RT1的损耗，随电流的上升，损耗上升缓慢或维持不变甚至有所降低。同时由于负温度系数热敏电阻RT1的电阻值下降，相对定值电阻上的压降随着电流的上升也不断上升，负温度系数热敏电阻RT1上的压降上升缓慢或维持不变甚至有所降低，仍能达到很好的原边电压钳位效果，以及减小原边整流管的硬开关电压应力与功耗。

所以，本实施例移相全桥加钳位二极管的电路中，由于采用负温度系数热敏电阻，其阻值随着电流的上升，急剧下降的特性，完美兼顾与解决了电源长期工作中，空载或轻载，带载与重载时的需求，能够全面综合有效地降低钳位二极管、电阻、整流二极管的等整体综合功耗、综合减小整个电路拓扑中的各元器件的电压、电流、热应力，提高了整体电路的可靠性。

本实用新型还可以采用以下接有负温度系数热敏电阻的变形电路：

图4所示的实施例2包括防偏磁电容C2，负温度系数热敏电阻RT1的第二端接谐振电感L1，防偏磁电容C2串接在变压器T1的原边线圈与负温度系数热敏电阻RT1的第二端之间。

图5所示的实施例3的负温度系数热敏电阻RT1的第二端接变压器T1的原边线圈，防偏磁电容C2串接在谐振电感L1与负温度系数热敏电阻RT1的第二端之间。

图6所示的实施例4的吸收电容C2与负温度系数热敏电阻RT1串联，吸收电容C2与负温度系数热敏电阻RT1串联电路的一端接第一钳位二极管D1与第二钳位二极管D2的连接点，另一端接隔离变压器T1的原边线圈与谐振电感L1的连接点。

图7所示的实施例5的吸收电容C2与负温度系数热敏电阻RT1并联。

图8所示的实施例6包括定值电阻R1，定值电阻R1与负温度系数热敏电阻RT1并联。

图9所示的实施例7的定值电阻R1与负温度系数热敏电阻RT1串联，定值电阻R1与负温度系数热敏电阻RT1串联电路的一端接第一钳位二极管D1与第二钳位二极管D2的连接点，另一端接隔离变压器T1的原边线圈与谐振电感L1的连接点。

图10所示的实施例8谐振电感L1包括主线圈L1-1和辅助线圈L1-2，谐振电感L1的主线圈L1-1和辅助线圈L1-2通过谐振电感L1的铁芯耦合。主线圈L1-1与隔离变压器T1的原边线圈串接后接在左、右桥臂的中点之间。主线圈L1-1的桥臂连接端与辅助线圈L1-2的同名端连接，辅助线圈L1-2的另一端接负温度系数热敏电阻RT1的第二端。

图11所示的实施例9变压器T1的原边线圈包括主线圈T1-1和辅助线圈T1-2，主线圈T1-1和辅助线圈T1-2通过隔离变压器T1的铁芯耦合。主线圈T1-1与谐振电感L1串接后接在左、右桥臂的中点之间。主线圈T1-1与桥臂的连接端和辅助线圈T1-2的同名端连接，辅助线圈T1-2的另一端接负温度系数热敏电阻RT1的第二端。

本实用新型以上各实施例移相全桥原边钳位电路的负温度系数热敏电阻RT1的阻值能够随载荷和温度变化，因而能综合有效降低钳位二极管与整流二极管等元件的综合功耗、减小整个电路拓扑中各元器件电压、电流、热应力，提高整体电路的可靠性。常规的移相全桥的电路中增加负温度系统的热敏电阻，左右的上下桥臂是否超前臂或者滞后臂根据实际设计而定。热敏电阻该相同功能的作用，可以使用在以上实施例的任何的变形的组合中，包括但不限于以上各种方案以及以上各种方案的组合。

Claims (10)

1.一种移相全桥原边钳位电路，包括电源正极端、电源负极端、左桥臂、右桥臂，谐振电感、隔离变压器、第一钳位二极管和第二钳位二极管，隔离变压器原边线圈与谐振电感串接后接在左、右桥臂的中点之间；第一钳位二极管和第二钳位二极管串联，第一钳位二极管的阴极接电源正极端，第二钳位二极管的阳极接电源负极端，其特征在于，包括负温度系数热敏电阻，所述负温度系数热敏电阻的第一端接第一钳位二极管与第二钳位二极管的连接点，负温度系数热敏电阻的第二端接隔离变压器原边线圈与谐振电感的串接电路。

2.根据权利要求1所述的移相全桥原边钳位电路，其特征在于，负温度系数热敏电阻的第二端接隔离变压器原边线圈与谐振电感的连接点。

3.根据权利要求2所述的移相全桥原边钳位电路，其特征在于，包括防偏磁电容，负温度系数热敏电阻的第二端接谐振电感，防偏磁电容串接在变压器原边线圈与负温度系数热敏电阻的第二端之间。

4.根据权利要求2所述的移相全桥原边钳位电路，其特征在于，包括防偏磁电容，负温度系数热敏电阻的第二端接变压器原边线圈，防偏磁电容串接在谐振电感与负温度系数热敏电阻的第二端之间。

5.根据权利要求2所述的移相全桥原边钳位电路，其特征在于，包括吸收电容，所述的吸收电容与负温度系数热敏电阻串联，吸收电容与负温度系数热敏电阻串联电路的一端接第一钳位二极管与第二钳位二极管的连接点，另一端接隔离变压器原边线圈与谐振电感的连接点。

6.根据权利要求2所述的移相全桥原边钳位电路，其特征在于，包括吸收电容，所述的吸收电容与负温度系数热敏电阻并联。

7.根据权利要求2所述的移相全桥原边钳位电路，其特征在于，包括定值电阻，所述的定值电阻与负温度系数热敏电阻并联。

8.根据权利要求2所述的移相全桥原边钳位电路，其特征在于，包括定值电阻，所述的定值电阻与负温度系数热敏电阻串联，定值电阻与负温度系数热敏电阻串联电路的一端接第一钳位二极管与第二钳位二极管的连接点，另一端接隔离变压器原边线圈与谐振电感的连接点。

9.根据权利要求1所述的移相全桥原边钳位电路，其特征在于，所述的谐振电感包括主线圈和辅助线圈，谐振电感的主线圈和辅助线圈通过谐振电感的铁芯耦合；谐振电感主线圈与隔离变压器原边线圈串接后接在左、右桥臂的中点之间；谐振电感主线圈桥臂连接端与谐振电感辅助线圈的同名端连接，谐振电感辅助线圈的另一端接负温度系数热敏电阻的第二端。

10.根据权利要求1所述的移相全桥原边钳位电路，其特征在于，隔离变压器原边线圈包括主线圈和辅助线圈，隔离变压器原边线圈的主线圈和辅助线圈通过隔离变压器的铁芯耦合；隔离变压器主线圈与谐振电感串接后接在左、右桥臂的中点之间；隔离变压器主线圈桥臂连接端与隔离变压器辅助线圈的同名端连接，隔离变压器辅助线圈的另一端接负温度系数热敏电阻的第二端。

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