CN204258652U - 一种具有软开关电路的自激型反激式开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有软开关电路的自激型反激式开关电源，电源滤波电路的输入端接入交流电压、输出端连有整流电路；整流电路正输出端经热敏电阻后、与负输出端之间依次并联有电容滤波电路、串联的阻尼电路和三极管；所述三极管并联有偏置电路；阻尼电路的两个输出端分别与变压器的初级绕组两端连接，变压器的第一次级绕组经滤波电路后作为开关电源的输出端，第二次级绕组经稳压电路与滤波电路连接；所述三极管并联有软开关电路。本实用新型将解决了由导通变为截止这个过程的始端功率开关管发生了电击穿的故障现象，开创了大功率的高可靠性的自激型反激式开关电源的先例。

Description

一种具有软开关电路的自激型反激式开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源装置，具体地说是一种用于工业或民用输出直流低电压的开关电源。

背景技术

自激型反激式开关电源，只能在小于30W的小功率开关电源中使用，当功率大于50W时自激型反激式开关电源的功率开关管，100％的发生电击穿的故障现象。究其原因，当功率大于50W时自激型反激式开关电源的功率开关管，由导通变为截止这个过程的始端，由于加在集电极(或漏极)上的电压不为零，导致其功率开关管发生了电击穿的故障现象。

目前，市场上的开关电源分为自激型反激式开关电源和它激型开关电源。其中自激型反激式开关电源都是用于小于30W的小功率开关电源，而大于30W的开关电源则是采用它激型开关电源。自激型反激式开关电源具有以下优点：1、成本最低；2、电性能优越，由于自激型反激式开关电源是同时通过调整脉宽和调整频率来实现输出直流电压的稳压作用，所以稳压的范围最宽，从AC100V至AC250V的范围内都能获得稳定的直流输出电压。缺点：功率大于50W时，可靠性最差。以输出直流电压12V的自激型反激式开关电源为例：当输出电流大于4A时，其功率开关管100％的发生电击穿的故障现象。

开关电源功率开关管必须工作在软开关状态下，才能确保其可靠性。即当功率开关管处在导通过程的初始状态时，流过该管的电流为0。开关电源功率开关管由导通变为截止这个过程的初始状态时加在功率开关管集电极和发射极间电压为0，只有满足上述的两个条件，开关电源功率开关管才能稳定，可靠的工作。

自激型反激式开关电源，当输出功率大于50W时，其功率开关管由导通变为截止这个过程的初始状态是：加在功率开关管集电极和发射极间的电压不为0，因而发生了功率开关管电击穿的故障现象。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种具有软开关电路的开关电源装置，以克服上述自激型反激式开关电源的缺陷。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种具有软开关电路的自激型反激式开关电源，电源滤波电路的输入端接入交流电压、输出端连有整流电路；整流电路正输出端经热敏电阻后、与负输出端之间依次并联有电容滤波电路、串联的阻尼电路和三极管；所述三极管并联有偏置电路；阻尼电路的两个输出端分别与变压器的初级绕组两端连接，变压器的第一次级绕组经滤波电路后作为开关电源的输出端，第二次级绕组经稳压电路与滤波电路连接；所述三极管并联有软开关电路。

所述软开关电路包括二极管、电容和电阻；所述二极管正极与三极管的集电极连接，二极管负极经并联的电容和电阻与三极管的发射极连接。

所述电容滤波电路的输出端连有噪声抑制电路。

所述噪声抑制电路包括二极管和电容；所述二极管正极与电容滤波电路的正输出端连接，负极经电容与电容滤波电路的负输出端连接。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型公开了一种新的软开关电路，将此软开关电路并接在自激型反激式开关电源的功率开关管的集电极和发射极之间(晶体三极管)或漏极与源级之间(场效应管)，即可解决由导通变为截止这个过程的始端功率开关管发生了电击穿的故障现象，开创了大功率的高可靠性的自激型反激式开关电源的先例。

2.本实用新型采用了噪声抑制电路，能够有效的抑制开关电源的噪声电压污染滤波电路及电网。

3.本实用新型在同类产品中可靠性高，成本低。

附图说明

图1为本实用新型的软开关电路图一；

图2为本实用新型的软开关电路图二；

图3为带有软开关电路的开关电源电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

图1中二极管D、电阻R、电容C组成软开关电路；L为开关变压器的初级绕组，Q为功率开关管。当Q截止时，二极管D导通，电压Um通过L和D向电容C充电；当Q导通时，二极管D截止，电容C通过电阻R放电至0V。电容C的放电过程由于二极管D处于截止状态所以不影响Q在导通初始时流过其集电极和发射极间的电流为0的条件。

当Q由导通变为截止这个过程的初始状态时，由于二极管D由截止变为导通，所以图1所示电路可变成图2所示电路。

由于Q的集电极和发射极间并接电压为0V的电容C，所以确保了Q的集电极与发射极间由导通变为截止这个过程的初始状态电压为0V。使大功率开关管实现了软开关的工作状态。解决了自激型反激式开关电源在大功率的条件下可靠性差的技术问题。

用图1所示软开关电路先后成功的设计了四个机型的大功率自激型反激式开关电源，参数见表一：

表一大功率自激型反激式开关电源参数表

序号	输入电压	输出直流电压	输出直流电流
				1	AC220V	12V	5A
2	AC220V	12V	10A
				3	AC220V	12V	15A
4	AC220V	12V	20A

其中，12V 5A和12V 10A这两种机型已批量投产。

上述表格中的第2个的自激型反激式开关电源的原理如图3所示：

图3中FA是保险丝，电阻R₁R₂R₃是放电电阻，NTC是热敏电阻，其作用是阻止开机瞬间电流过大。电容C₁C₂C₃C₄C₁₆及电感LF₁组成电源滤波器(电路)有效的抑制电网中的共模噪声和差模噪声进入开关电源，同时也起到抑制开关电源的噪声污染电网，二极管D₁D₂D₃D₄构成整流电路起到整流作用，电容C₅C₆构成电容滤波电路起到滤波作用，二极管D₅、电容C₇组成噪声抑制电路，起到抑制电网中的噪声电压进入开关电源，同时也起到抑制开关电源的噪声污染电网。

晶体三极管Q₁是自激型反激式开关电源的功率开关管，电容C₉电阻R₅二极管D₇组成阻尼电路，二极管D₈电容C₈电阻R₄组成软开关电路。R₆和R₇是Q₁的偏置电路，R₆和R₇的结点与Q1的基极连接。接通电源由于R₆和R₇的作用Q₁产生一个较小的集电极电流I_C，I_C的产生使开关变压器T第三绕组W₃产生一个正电压，产生的电流通过电阻R₉电容C₁₀流入Q₁的基极，使得I_C增大。开关变压器第二绕组W₂产生负电压，使得整流二极管D₁₁截止。由于电容C₁₀产生的电压的方向与W₃绕组产生的正向电压的方向相反，当U_C10＝U_W3时，Q₁基极电流为0，使Q₁由导通变为截止，W₃绕组产生负电压，W₂绕组产生正电压，二极管D₁₁导通有直流电压12V输出。W₃绕组产生的负电压，经过二极管D₆电阻R₈电容C₁₀电阻R₉构成的通路流动，使得电容C₁₀两端的电压变为0V时，由于电阻R₆和R₇的作用使得Q₁由截止变为导通，这样周期性变化的过程使得二极管D₁₁跟着周期性的导通与截止，由于电容C₁₂C₁₃C₁₄C₁₅和电感L₁构成的滤波电路的滤波作用，产生了直流输出电压12V。

这里要特别强调由二极管D₈电容C₈电阻R₄组成的软开关电路，使得Q₁工作在理想的软开关状态，确保Q₁稳定可靠的工作。

由三极管Q₂稳压二极管D₉D₁₀D₁₂光耦G₁电容C₁₁电阻R₁₀R₁₁R₁₂组成的稳压电路通过调整脉冲的宽度和频率达到稳压输出的目的。

Claims (4)

1.一种具有软开关电路的自激型反激式开关电源，电源滤波电路的输入端接入交流电压、输出端连有整流电路；整流电路正输出端经热敏电阻后、与负输出端之间依次并联有电容滤波电路、串联的阻尼电路和三极管；所述三极管并联有偏置电路；阻尼电路的两个输出端分别与变压器的初级绕组两端连接，变压器的第一次级绕组经滤波电路后作为开关电源的输出端，第二次级绕组经稳压电路与滤波电路连接；其特征在于：所述三极管并联有软开关电路。

2.根据权利要求1所述的一种具有软开关电路的自激型反激式开关电源，其特征在于所述软开关电路包括二极管(D8)、电容(C8)和电阻(R4)；所述二极管(D8)正极与三极管(Q1)的集电极连接，二极管(D8)负极经并联的电容(C8)和电阻(R4)与三极管(Q1)的发射极连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有软开关电路的自激型反激式开关电源，其特征在于所述电容滤波电路的输出端连有噪声抑制电路。

4.根据权利要求3所述的一种具有软开关电路的自激型反激式开关电源，其特征在于所述噪声抑制电路包括二极管(D5)和电容(C7)；所述二极管(D5)正极与电容滤波电路的正输出端连接，负极经电容(C7)与电容滤波电路的负输出端连接。