CN207638564U - 一种应用新型变压器的推挽电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子电路技术领域，更具体地，涉及一种应用新型变压器的推挽电路。所述第一三极管的基极接变压器的第F脚，集电极接变压器的第A脚，发射极经第二电容接变压器的第B脚，第二三极管的基极接变压器的第D脚，集电极接第一三极管的发射极，发射极接变压器的第C脚，第四电容并联在变压器的第A脚和第C脚之间，第一电压输入端‑VIN接第二二极管的集电极，第二电压输入端+VIN经并联的第一电阻和第一电容的变压器的第E脚，第二电压输入端+VIN接变压器的第B脚；变压器的第G脚经第一二极管D1接第一输出端+VOUT，第H脚接第二输出端‑VOUT，第I脚经第二二极管接第一输出端+VOUT，第一输出端+VOUT和第二输出端‑VOUT之间串接第三电容和第二电阻。

Description

一种应用新型变压器的推挽电路

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，更具体地，涉及一种应用新型变压器的推挽电路。

背景技术

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压(或电流)。变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感效应，变换电压，电流和阻抗的器件。

因变压器漏感的存在，所产生的高dv/dt不仅影响开关电源本身的效率还有EMI和开关管耐压等问题。所以在设计变压器的时候尽量去减少漏感，如广泛应用的夹层绕法。但其实如果能合理的利用这个漏感也可以得到预想不到的效果。当输出短路时尽管初级励磁电感为零，但初级绕组还是有漏感的存在，漏感也可以维系电流变化。根据U＝Lr*di/dt(Lr表示漏感)来判断当输出端短路，如果漏感够大可以维系电流变化，可以实现可持续的短路保护。

推挽电路是一种自激式振荡电路，无需外部时钟控制，而是由变压器和开关管来完成一个自激式振荡的过程。电路简单实用，可以运用在小功率DC-DC开关电源模块，但因不具备短路保护，在应用中如果不小心把输出短路，开关管会立马烧坏。这使产品的使用具有较高的局限性。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足之处，本实用新型提出了一种应用新型变压器的推挽电路，

本实用新型采用如下技术方案：

一种应用新型变压器的推挽电路，它包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2和变压器TR1，所述第一三极管Q1的基极接变压器TR1的第F脚，集电极接变压器TR1的第A脚，发射极经第二电容C2接变压器TR1的第B脚，第二三极管Q2的基极接变压器TR1的第D脚，集电极接第一三极管Q1的发射极，发射极接变压器TR1的第C脚，第四电容C4并联在变压器TR1的第A脚和第C脚之间，第一电压输入端-VIN接第二二极管Q2的集电极，第二电压输入端+VIN经并联的第一电阻R1和第一电容C1的变压器TR1的第E脚，第二电压输入端+VIN接变压器TR1的第B脚；

变压器TR1的第G脚经第一二极管D1接第一输出端+VOUT，第H脚接第二输出端-VOUT，第I脚经第二二极管D2接第一输出端+VOUT，第一输出端+VOUT和第二输出端-VOUT之间串接第三电容C3和第二电阻R2。

本技术方案进一步的优化，所述变压器TR1包括铁芯、初级线圈、次级线圈和反馈线圈，所述初级线圈密绕在铁芯的30-50％部分，次级线圈密绕在铁芯的30-50％部分，反馈线圈叠在初级线圈上。

本技术方案更进一步的优化，所述初级线圈密绕在铁芯的40％部分，次级线圈密绕在铁芯的40％部分。

本技术方案进一步的优化，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管或PNP型三极管。

本技术方案进一步的优化，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2的型号为BCX19。

本技术方案进一步的优化，所述第一二极管D1和第二二极管D2均为肖特基二极管。

本实用新型相对于现有技术具有如下优点：在开关电源模块输出短路时，此时初级绕组的励磁电感量为零，类似一根导线使得电流急剧上升，当电流上升到三级管的集电极电流峰值时，三极管烧死。但其实在输出短路时初级还有一个漏感的存在，可以加大漏感来维系电流变化。

附图说明

图1是推挽电路原理图；

图2是新型变压器绕线示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图1所示，本实用新型优选一实施例的一种应用新型变压器的推挽电路，它包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2和变压器TR1。

所述第一三极管Q1的基极接变压器TR1的第F脚，集电极接变压器TR1的第A脚，发射极经第二电容C2接变压器TR1的第B脚，第二三极管Q2的基极接变压器TR1的第D脚，集电极接第一三极管Q1的发射极，发射极接变压器TR1的第C脚，第四电容C4并联在变压器TR1的第A脚和第C脚之间，第一电压输入端-VIN接第二二极管Q2的集电极，第二电压输入端+VIN经并联的第一电阻R1和第一电容C1的变压器TR1的第E脚，第二电压输入端+VIN接变压器TR1的第B脚。

变压器TR1的第G脚经第一二极管D1接第一输出端+VOUT，第H脚接第二输出端-VOUT，第I脚经第二二极管D2接第一输出端+VOUT，第一输出端+VOUT和第二输出端-VOUT之间串接第三电容C3和第二电阻R2。

该实施例所述第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管。

参阅图2所示，为新型变压器绕线示意图。初级线圈密绕在铁芯的40％，再把次级密绕在铁芯另外40％，最后反馈线圈叠在初级线圈上。

A：红头，B：红尾绿头打结，C：绿尾，D：绿头，E：蓝头绿尾打结，F：蓝尾，G：红头，H：蓝头红尾打结，I：蓝尾。

变压器绕法：

初级线圈：红绿两线并绕37TS均匀分布在铁芯40％上(A～C)，

次级线圈：红蓝两线并绕14TS均匀分布在铁芯40％上(G～H)，

反馈线圈：蓝绿两线并绕3TS均匀分布在初级线圈中央处:(D～F)。

这种绕法因漏感大，利用这个漏感来实现要的短路保护。并加强产品的初次级耐压，在同一个PCB板上，要过3000KVDC传统变压器要浸凡立水才能保证，该变压器无需含浸也可以过。同时漏感加大致使集电极电压峰也加大，该变压器的效率下降。所以在电路上加一个第四电容C4来吸收尖峰电压，输出二极管由普通二极管改成肖特基二极管来提高效率，即第一二极管D1和第二二极管D2均为肖特基二极管。

该实施例在线路中输入电压接通瞬间，电流从并联的第一电阻R1和第一电容C1进入变压器TR1的第D-E-F脚再流至第一三极管Q1或第二三极管Q2，此时因两个晶体管特性不完全相同必有一个先导通。假设是第一三极管Q1先导通，第一三极管Q1的集电极来自输入电压经变压器TR1的B-A绕组，此电流也成为变压器TR1的励磁电流。当它流流经变压器TR1的线圈，线圈会产生磁力线，变压器TR1其它绕组也会受此磁力线的磁化而建立磁场，因而整个变压器TR1产生的感应电压，每个绕组都建立的极性。此时变压器TR1第F脚建立的正极电压，此偏压对第一三极管Q1而言继续提供基极电流，促使第一三极管Q1急剧导通，因而第一三极管Q1的集电极电流增加，第一三极管Q1进入饱和导通状态。

变压器TR1的激磁电流持续随第一三极管Q1的集极电流而增加，但因变压器TR1是磁性元件，有先天的材质限制有磁通饱和密度，当变压器TR1磁通达到这个值就不会在变化。整个变压器TR1进入饱和状态。此时不具电感值导线使电流急剧上升。此时第一三极管Q1因其集极电流受限于电晶体本身放大倍率。电晶体无法获得足够的基极电流，使第一三极管Q1由饱和状态渐渐脱离，其集电极电压升高使得初级侧电压降低，此时反馈线圈的第F脚感应电压也降低，致使第一三极管Q1基极电压不足进入截止状态，集电极电流为零，第一三极管Q1形同开路，致使变压器TR1磁场磁力线急剧减少，但电感性元件具有抗拒此磁力线减少的现象以维持电流，故产生逆极性电压，原先的正极性电压变成负极性。变压器TR1的第F脚变成负极性电压使第一三极管Q1快速截止。此时变压器TR1的第D脚为正电压，此电压使第二二极管Q2导通。其动作如前所述。输出是由第一二极管D1和第二二极管D2组成的全波整流电路，整流之后经过第三电容C3滤波得到平稳的电压。在加一个假负载第二电阻R2使空载电压不会太高。

在开关电源模块输出短路时，此时初级线圈的励磁电感感量为零，类似一根导线使得电流急剧上升，当电流上升到三级管的集电极电流峰值时，三极管烧死。但其实在输出短路时初级还有一个漏感的存在，可以加大漏感来维系电流变化，参照U＝Lr*di/dt这个公式(Lr表示漏感)。需要从变压器的绕法下手使变压器漏感得到最大化，变压器的漏感要小需要加大初次级的接触面，这样初次级耦合好，漏感小。加大漏感就是减小初次级接触面。

需要说明的是，所述变压器TR1包括铁芯、初级线圈、次级线圈和反馈线圈，所述初级线圈密绕在铁芯的30-50％部分，次级线圈密绕在铁芯的30-50％部分，反馈线圈叠在初级线圈上。

此外，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2均为PNP型三极管。其中，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2的型号为BCX19。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种应用新型变压器的推挽电路，其特征在于：它包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第二二极管D2和变压器TR1，所述第一三极管Q1的基极接变压器TR1的第F脚，集电极接变压器TR1的第A脚，发射极经第二电容C2接变压器TR1的第B脚，第二三极管Q2的基极接变压器TR1的第D脚，集电极接第一三极管Q1的发射极，发射极接变压器TR1的第C脚，第四电容C4并联在变压器TR1的第A脚和第C脚之间，第一电压输入端-VIN接第二二极管Q2的集电极，第二电压输入端+VIN经并联的第一电阻R1和第一电容C1的变压器TR1的第E脚，第二电压输入端+VIN接变压器TR1的第B脚；

变压器TR1的第G脚经第一二极管D1接第一输出端+VOUT，第H脚接第二输出端-VOUT，第I脚经第二二极管D2接第一输出端+VOUT，第一输出端+VOUT和第二输出端-VOUT之间串接第三电容C3和第二电阻R2。

2.如权利要求1所述的应用新型变压器的推挽电路，其特征在于：所述变压器TR1包括铁芯、初级线圈、次级线圈和反馈线圈，所述初级线圈密绕在铁芯的30-50％部分，次级线圈密绕在铁芯的30-50％部分，反馈线圈叠在初级线圈上。

3.如权利要求2所述的应用新型变压器的推挽电路，其特征在于：所述初级线圈密绕在铁芯的40％部分，次级线圈密绕在铁芯的40％部分。

4.如权利要求1所述的应用新型变压器的推挽电路，其特征在于：所述第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管或PNP型三极管。

5.如权利要求1所述的应用新型变压器的推挽电路，其特征在于：所述第一三极管Q1和第二三极管Q2的型号为BCX19。

6.如权利要求1所述的应用新型变压器的推挽电路，其特征在于：所述第一二极管D1和第二二极管D2均为肖特基二极管。