CN2764036Y - 带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器，属于电源技术领域。该充电器的反激式高频变压器除蓄能绕组和输出绕组外，还含有钳位回输绕组，所述钳位回输绕组的匝数多于蓄能绕组，且同名端与蓄能绕组相反和与输出绕组相同，因而使所述反激式开关电源即使在不接负载的情况下也能以能量自循环的方式进行工作，并能将功率开关管上的反峰电压限制在较低的水平上，从而降低对其耐压要求；用该反激式开关电源设计的四态显示全自动负温度系数线性减流变频脉冲充电器具有：重起动充电、线性减流、输出电压为负温度特性、输出电流为变频负脉冲以及用一只双色发光管显示四种色态来表示各种充电状态等功能。

Description

带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器

技术领域

本实用新型涉及开关电源，尤其涉及一种带有钳位回输绕组的反激式开关电源电路以及用该电路设计的四态显示全自动负温度系数线性减流变频脉冲充电器，属于电源技术领域。

背景技术

典型的反激式电源电路主要由输入电路、反激式高频变压器、功率开关及其驱动控制电路以及输出电路等部分构成，所述反激式高频变压器通常只有蓄能和输出两个基本绕组，实践中，如直接用来设计实用电源往往存在诸多缺陷。例如：当输出绕组输出期间，功率开关往往要承受两倍于输入电压的反峰电压，此时，如果将输出绕组与负载脱离，这种情况常发生于充电器，则功率开关上的反峰电压又将可能会升至输入电压的四倍，因此对功率开关器件提出了高耐压的要求，这就不仅降低了电源的效率和可靠性，并且还提高了造价；另外，如直接用反激式电源电路来设计多功能充电器则难以取得理想效果。

发明内容

本实用新型要解决的主要技术问题是：将反激式电源电路对功率开关的耐压要求下降到低于输入电压的两倍，以提高电源的效率、可靠性和降低造价，同时使反激式电源电路即使在不接负载的情况下，也能以能量自循环的方式工作，进而为设计多功能的电源产品，如四态显示全自动负温度系数线性减流变频脉冲充电器创造了条件。

为了解决上述技术问题，本实用新型以高频变压器(BT1)为中心，将电路隔离区分为输入电路和输出电路两部分，其输入电路部分由输入电容、电压门限电路和驱动电源、开关场效应管及其驱动和控制电路、峰值电流取样电路等构成；输出电路部分由输出二极管、输出电容等构成；所述高频变压器(BT1)含有与输入电容(Ci)联接的蓄能绕组(N1)和与输出电容(C2)连接的输出绕组(N3)，除此之外，所述高频变压器(BT1)还含有钳位回输绕组(N2)，所述钳位回输绕组(N2)的匝数多于蓄能绕组(N1)，且钳位回输绕组(N2)的同名端与蓄能绕组(N1)的同名端相反和与输出绕组(N3)的同名端相同，所述蓄能绕组(N1)的同名端一端接输入电容(Ci)的正极，另一端与开关场效应管(V1)的漏极相联，所述钳位回输绕组(N3)的同名端一端接地，另一端接有：1、钳位二极管(D3)，所述钳位二极管(D3)的负极接输入电容(Ci)的正极；2、反向阻断二极管(D4)，所述反向阻断二极管(D4)的负极串联一限流电阻(R9)，所述限流电阻(R9)另一端接控制三极管(V3)的基极。

这样，当高频变压器(BT1)开始释能、输出绕组(N3)向负载蓄电池(EV)正常输出期间，钳位回输绕组(N2)将可通过反向阻断二极管(D4)和限流电阻(R9)等将开关开关场效应管(V1)维持在关断状态；而当输出绕组(N3)与负载蓄电池(EV)脱离时，钳位回输绕组(N2)又可通过钳位二极管(D3)将能量返回给输入电容(Ci)，从而将电路维持在能量自循环的工作状态；在此期间，由于钳位回输绕组(N2)的匝数比蓄能绕组(N1)多，因此当钳位回输绕组(N2)将能量返回给输入电容(Ci)时，反射叠加在开关场效应管(V1)上的反峰电压将低于两倍的直流输入电压，因而可以将开关场效应管(V1)上的反峰电压限制在较低的水平上而降低对它的耐压要求，以便利用耐压较低和通态电阻较小的功率器件来达到减小电源损耗和降低成本的目的。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型带有钳位回输绕组的反激式开关电源电路原理图。

图2为本实用新型实施例——四态显示全自动负温度系数线性减流变频脉冲充电器的电路原理图。

具体实施方式

参见图1。

图1所示的开关电源电路属于反激式开关电源类型，但其高频变压器(BT1)的结构与典型反激式开关电源的有所不同，高频变压器(BT1)除有蓄能绕组(N1)和输出绕组(N3)两个基本绕组外，还多了一个钳位回输绕组(N2)，且要求：1、钳位回输绕组(N2)的匝数必须多于蓄能绕组(N1)；2、钳位回输绕组(N2)的同名端与蓄能绕组(N1)相反和与输出绕组(N3)相同。在电路中，钳位回输绕组(N2)的作用有三：1、当高频变压器(BT1)开始释能、输出绕组(N3)向负载蓄电池(EV)输出期间，钳位回输绕组(N2)将通过反向阻断二极管(D4)和限流电阻(R9)向控制三极管(V3)的基极提供一个小电流将其维持在导通状态，进而也将开关场效应管(V1)维持在了关断状态；2、当电路接入直流输入(Vi)而未接负载蓄电池(EV)时，钳位回输绕组(N2)通过钳位二极管(D3)能将高频变压器(BT1)的能量再返回给输入电容(Ci)；3、由于钳位回输绕组(N2)的匝数比蓄能绕组(N1)多且同名端相反，因此当钳位回输绕组(N2)将能量返回给输入电容(Ci)时，感应叠加在开关场效应管(V1)上的反峰电压将低于两倍的直流输入电压(Vi)，利用这一关系，可以将开关场效应管(V1)上的反峰电压设计限制在一个较低水平上，降低对开关场效应管(V1)的耐压要求，以便利用耐压较低和通态电阻较小的功率器件来减小损耗和降低成本。例如，直流输入电压(Vi)通常是由市电经整流、滤波后获得的，如市电是交流220伏，那么只要将钳位回输绕组(N2)的匝数设计为蓄能绕组(N1)的大约两倍，就可以将开关场效应管(V1)上的反峰电压钳制在500伏上下。

图1所示高频变压器(BT1)的左边是输入电路部分，包括输入电容、电压门限电路和驱动电源、功率开关及其驱动和控制电路等。由图可见，各电路部分的构成及连接关系分别为：

1、电压门限电路和驱动电源包括门限三极管(V2)、门限稳压二极管(W2)、分压电阻(R1、R2)、触发电阻(R4)和泻放电阻(R5)、滤波电容(C1)、限压稳压二极管(W2)及其限流电阻(R3)，以及引流二级管(D1)，其中，所述门限三极管(V2)的发射极接输入电容(Ci)的正极、基极接门限稳压二极管(W2)的负极、集电极接有触发电阻(R4)，所述触发电阻(R4)与所述泻放电阻(R5)相串联，泻放电阻(R5)的另一端接地，所述分压电阻(R1、R2)相串联，其串联结点接门限稳压二极管(W2)的正极，第一分压电阻(R1)的另一端接输入电容(Ci)的正极，所述电压门限电路的第二分压电阻(R2)的另一端接有滤波电容(C1)、限压稳压二极管(W2)的负极、引流二级管(D1)的负极以及加速导通三极管(V4)的集电极，所述滤波电容(C1)的另一端接地，所述限压稳压二极管(W2)的正极还接有限流电阻(R3)，所述限流电阻(R3)的另一端接地。

2.开关场效应管及其驱动和控制电路包括开关场效应管(V1)、开关控制三极管(V3)、加速导通三极管(V4)、加速关断三极管(V5)、缓冲电阻(R6)，以及中和电阻(R7)，其中所述开关场效应管(V1)的栅极接缓冲电阻(R6)，所述缓冲电阻(R6)的另一端与加速导通三极管(V4)和加速关断三极管(V5)的发射极相联，所述开关控制三极管(V3)的集电极接有触发电阻(R4)、泻放电阻(R5)、引流二级管(D1)的正极、加速导通三极管(V4)的基极、加速关断三极管(V5)的基极，所述加速关断三极管(V5)的集电极与所述开关控制三极管(V3)的基极相联，所述开关控制三极管(V3)的基极还接有中和电阻(R7)，所述中和电阻(R7)的另一端接地。

3.峰值电流取样电路包括峰值电流取样电阻(R10)和隔离二极管(D2)，限流电阻(R8)，其中所述峰值电流取样电阻(R10)的一端接地，另一端与开关场效应管(V1)的源极以及所述隔离二极管(D2)的正极相联，隔离二极管(D2)的负极接所述限流电阻(R8)，限流电阻(R8)的另一端接开关控制三极管(V3)的基极。

以上由门限三极管(V2)、门限稳压二极管(W1)、以及分压电阻(R1)和(R2)等组成的电压门限电路，当电路接入直流输入电压(Vi)，输入电容(Ci)上的电压上升到一设定值时，门限稳压二极管(W1)导通，同时门限三极管(V2)导通，其集电极开始通过触发电阻(R4)输出一触发电流；同理，当电路断开直流输入电压(Vi)、输入电容(Ci)上的电压下降至低于设定值时，门限稳压二极管(W1)关断，同时门限三极管(V2)关断，其集电极输出的触发电流消失。该电压门限电路在本电路中的作用有：1、防止在开机、关机瞬间，因直流输入电压(Vi)的电压过低而损害开关场效应管(V1)。2、防止直流输入电压(Vi)的电压较低而使电源的工作频率进入声频。3、利用本电压门限电路对直流输入电压(Vi)的延迟响应作用，通过分压电阻(R1)和(R2)等建立开关场效应管(V1)的驱动电源。

建立在滤波电容(C1)上的开关场效应管(V1)的驱动电源，经限压稳压二极管(W2)稳压后再通过加速导通三极管(V4)接开关场效应管(V1)的栅极，这里的滤波、稳压电路有两点特别之处：1、滤波电容(C1)的容量很小，仅允许取约0.1μF，如该电容取得过大，则由于开机时输入电容(Ci)上的电压上升的慢，将可能造成开关场效应管(V1)因驱动电压不足而损坏；2、由于滤波电容(C1)的容量小，造成了其输出电压的纹波相对较大，又由于限压稳压二极管(W2)的稳压值须高于12伏，而12伏稳压管的响应时间通常要高于1微秒，为了防止限压稳压二极管(W2)被滤波电容(C1)上的纹波电流击穿，有必要在限压稳压二极管(W2)上串联一限流电阻(R3)，以限制流过限压稳压二极管(W2)的最大电流。

门限三极管(V2)集电极输出的触发电流，经触发电阻(R4)限流后，接在开关控制三极管(V3)的集电极上受其控制；接在开关控制三极管(V3)集电极上并受其控制的还有：1、引流二级管(D1)。它的作用是将触发电流引向滤波电容(C1)，利用限压稳压二极管(W2)将触发电流的电压限制在安全范围；2、泻放电阻(R5)。它的作用是将门限三极管(V2)的漏电流泻放掉，避免误触发开关场效应管(V1)；另泻放电阻(R5)还是开关场效应管(V1)的栅极经由缓冲电阻(R6)、加速关断三极管(V5)的对地通道，它有帮助开关场效应管(V1)关断的作用；3、加速导通三极管(V4)。它的作用是将触发电流放大、缩短开关场效应管(V1)的开启时间；4、加速关断三极管(V5)。该三极管和开关控制三极管(V3)联结成“可控硅接法”，该种接法能够将开关场效应管(V1)的关断速度提高到约100nS。联接在加速导通三极管(V4)集电极、加速关断三极管(V5)发射极和开关场效应管(V1)栅极之间的是缓冲电阻(R6)，它有防止以上晶体管的电极被瞬时电流击穿的作用；接在开关控制三极管(V3)基极和加速关断三极管(V5)集电极与地之间的是中和电阻(R7)，它有促使作“可控硅接法”的以上两管加快还原的作用，如不需要提高以上两管的还原速度时，中和电阻(R7)可以取消。

接在开关场效应管(V1)源极与地之间的是峰值电流取样电阻(R10)，其任务是对流经蓄能绕组(N1)和开关场效应管(V1)的电流取样，并通过隔离二极管(D2)和限流电阻(R8)去触发开关控制三极管(V3)，进而关断开关场效应管(V1)。

图1所示高频变压器(BT1)的右边是输出电路部分，该部分与典型的反激式电源的电路结构相同，只有输出二极管(D5)和输出电容(C2)两个元件，输出二极管(D5)的负极接输出电容(C2)的正极，输出电容(C2)的另一端接地。其中，输出二极管(D5)的作用是在高频变压器(BT1)蓄能期间阻断输出绕组(N3)；但输出电容(C2)在此的主要作用不是为了平波，对于本实用新型的实施例充电器来说，它要求输出电容(C2)既要保持输出绕组(N3)输出电流的脉冲形态，又要为该脉冲电流提供一个瞬间的低阻抗通路，因此，输出电容(C2)是一个能耐大纹波的小容量电容。

以上所述本实用新型的带有钳位回输绕组的反激式开关电源电路，只要接入直流输入电压(Vi)，即使不接负载蓄电池(EV)，电路也能以能量自循环方式进行工作，其过程如下：

接入直流输入电压(Vi)，输入电容(Ci)得电，其上的电压逐渐上升，同时滤波电容(C1)上的电压也上升形成驱动电压，当输入电容(Ci)上的电压超过由电压门限电路所设定的门限电压时，门限三极管(V2)导通并通过触发电阻(R4)输出触发电流，该电流通过加速导通三极管(V4)将开关场效应管(V1)快速触发导通，蓄能绕组(N1)上的电流从零开始线性上升，并将能量储存在高频变压器(BT1)中，同时取样电阻(R10)上的电压也线性上升，当电压上升到超过隔离二极管(D2)的管压降和开关控制三极管(V3)的基、射极压降时，接成“可控硅”的开关控制三极管(V3)和加速关断三极管(V5)被触发导通，并不可逆转地使开关场效应管(V1)在约100nS的时间里急速关断，紧接着高频变压器(BT1)开始释放能量：一路由输出绕组(N3)通过输出二极管(D5)将能量输出给输出电容(C2)，并很快将其充满；另一路由钳位回输绕组(N2)通过反向阻断二极管(D4)、限流电阻(R9)输出一个小电流给开关控制三极管(V3)的基极，将开关场效应管(V1)维持在关断状态；又一路还是由钳位回输绕组(N2)通过钳位二极管(D3)将大部分能量返回给输入电容(Ci)，经过一段时间，高频变压器(BT1)中的能量释放完毕，钳位回输绕组(N2)上的电流消失，开关控制三极管(V3)关断，触发电流再次将开关场效应管(V1)导通，蓄能绕组(N1)上的电流再次从零开始线性上升……，电路将循环反复地进行以上蓄能和释能过程，但如电路一旦接入负载蓄电池(EV)，则输出绕组(N3)即能将绝大部分能量输出给负载蓄电池(EV)进行充电。

本实用新型的以上能量自循环电路，能保证充电器在只接市电而不接蓄电池负载时的安全，这一点对于充电器来说是至关重要的；而从开关电源的角度来看，以上能量自循环电路能够使高频变压器(BT1)的左边输入电路部分摆脱右边输出电路部分的牵制，也即意味着加强了电路的工作独立性和提高了电路的工作可靠性，再加上前述降低功率开关耐压要求的措施，这就为设计高质量电源打下了基础。

以上本实用新型的带有钳位回输绕组的反激式开关电源电路，作为一种反激式电源的电路类型，可以用来设计多种用途的实用电源，如稳压电源、稳流电源、充电电源、直流不间断电源等，并且其所设计的电源都具有功率开关的耐压值低，开关速度高、损耗小和工作可靠等一般特点，尤其是用它来设计充电器，则可较简单地得到如：允许蓄电池负载开路；重起动充电；线性减流；充电电流为变频负脉冲和具有负温度特性等性能特点。

参见图2

图2所示为四态显示全自动负温度系数线性减流变频脉冲充电器的电路原理图，该图在图1电路的基础上，增加了线性减流、中止充电和重启动充电、负温度系数稳压电源等功能电路，另还通过一只双色发光管以四种色态来反映充电器的不同工作状态，其电路结构和工作原理如下：

在输入电路部分还含有分压充电电阻(R11、R12)串联后并联在所述输入电容(Ci)上组成分压器，其中点与光电三极管(IC1-2)的集电极相连，所述光电三极管(IC1-2)的发射极接有延时电容(C3)、稳压二极管(W3)的负极和光电三极管(IC2-2)的集电极，所述延时电容(C3)的另一端接地，所述稳压二极管(W3)的正极接所述开关控制三极管(V3)的基极，所述光电三极管(IC2-2)的发射极串联一保护二极管(D6)，所述保护二极管(D6)的负极接开关控制三极管(V3)集电极。

在输入电路部分的充电电阻(R11)和(R12)串联组成分压器并联在输入电容(Ci)上，其中点输出一充电电流，该电流经由光电三极管(IC1-2)给延时电容(C3)充电，当延时电容(C3)上的电压上升到稳压二极管(W3)的稳压值时，稳压二极管(W3)导通，并将开关控制三极管(V3)触发导通和将开关场效应管(V1)关断，如预先设定充电电阻(R11)和(R12)以及延时电容(C3)数值，调整它们的充电时间常数，就可以改变并缩短开关场效应管(V1)的导通时间，从而可减小充电器的输出电流，以及可以调整和设定充电电流的最小值；由于给延时电容(C3)充电的充电电流还要受到光电三极管(IC1-2)的制约，如所取光电三极管(IC1-2)的工作特性为线性的，那么，当流过与光电三极管(IC1-2)同一封装的光电二极管(IC1-1)的电流变化率也被设定为线性时，充电器的输出电流也将会线性地减小，以完成线性减流的功能。光电三极管(IC2-2)与一保护二极管(D6)串联后跨接在延时电容(C3)和开关控制三极管(V3)的集电极之间，如以上的光电三极管(IC2-2)有较高的开关响应速度，且其集、射极的反向耐压较高，则保护二极管(D6)可以省略，在电路中，光电三极管(IC2-2)的作用有二：1、正常充电时，光电三极管(IC2-2)被设定为常开，其任务是乘开关控制三极管(V3)导通时，为延时电容(C3)的充电电流和其上已积累的电荷提供一条经过开关控制三极管(V3)通向地的通路；2、需要中止充电时，将光电三极管(IC2-2)转换为关断，让延时电容(C3)上的充电电流通过稳压二极管(W3)、开关控制三极管(V3)等停止开关场效应管(V1)的工作，使充电器进入充电中止状态；反之，如需要重起动充电时，再将光电三极管(IC2-2)由关断恢复为常开状态，则可重新启动开关场效应管(V1)工作，使充电器再次进入充电状态。

在输出电路部分还含有由限流电阻(R13、R14)、三极管(V6)、滤波电容(C4)、负温度系数二极管(D9、D10)、可调稳压器(IC4)及其预置电阻(R31、R32)组成的负温度系数稳压电源电路，所述限流电阻(R13、R14)的一端接负载蓄电池(EV)的正极，所述限流电阻(R13)的另一端接三极管(V6)的集电极，所述限流电阻(R14)的另一端接三极管(V6)的基极，所述三极管(V6)的发射极接所述滤波电容(C4)的正极，其负极接地，所述负温度系数二极管(D9、D10)串联后，第一负温度系数二极管(D9)的正极接三极管(V6)的基极，第二负温度系数二极管(D10)的负极接可调稳压器(IC4)的负极，所述可调稳压器(IC4)的正极接地，所述预置电阻(R31、R32)相串联，其中点接可调稳压器(IC4)的调整端，所述预置电阻(R31)的另一端接接可调稳压器(IC4)的负极，所述预置电阻(R32)的另一端接地。

由限流电阻(R13)和(R14)、三极管(V6)、滤波电容(C4)和负温度系数二极管(D9)和(D10)、可调稳压器(IC4)及其预置电阻(31)和(32)组成的具有负温度系数特性的稳压电源，该电源中的负温度系数二极管(D9)和(D10)可以根据需要由若干只串联而成，电路中只画了两只。以上负温度系数稳压电源的任务有二：1、为集成电路(IC3)、光电二极管(IC1-1)、光电二极管(IC2-1)以及电压基准电路等提供工作电流，是它们的工作电源；2、在基准电阻(R18)和(R19)上形成一具有负温度系数特征的基准电压提供给集成电路(IC3)，进而使充电器的输出电压也能具有负温度特征，以满足具有负温度特性的蓄电池，如铅酸蓄电池的充电需要。

在充电器的输出电路部分：取样电阻(R17)和电位器(RW1)串联后接在负载蓄电池的两端，对输出电压和蓄电池电压进行取样，并将取样电压提供给集成电路(IC3)，电容(C5)为取样电压的滤波电容；

集成电路(IC3)为8脚封装，共包括两只运算放大器，其中第1、2、3脚组成运算放大器(A1)，第5、6、7脚组成运算放大器(A2)，第8脚和第4脚分别接电源和地；

运算放大器(A2)被用来作线性运算放大器，其任务是将输入的取样电压与基准电压进行比较，当取样电压接近基准电压达到减流转折电压、并继续线性上升至与基准电压相等时，运算放大器(A2)第7脚的输出则从高电位线性地向低电位过渡，当该电位过渡到低于串联分压电阻(R15)和(R16)的中点电位时，流过光电二极管(IC1-1)的电流开始从零线性地由小变大，相应通过光电三极管(IC1-2)的充电电流也线性地由小变大，最终可使充电器的输出电流从最大值线性地减小至最小设定值，以上线性运算电路的电阻由(R20)、(R21)、(R22)和(R23)担任。分压电阻(R15)也是限流电阻，其作用是限制流过光电二极管(IC1-1)的最大电流，也即限制流过光电三极管(IC1-2)的最大电流，因此调整限流电阻(R15)也可以设定充电电流的最小值；分压电阻(R16)不能省，因为运算放大器(A2)第7脚输出的最高电位始终比其供电电源的电压低约1.5V，因此分压电阻(R16)对运算放大器(A2)的第7脚输出端有保护作用，另分压电阻(R16)在此也是调零电阻，调节它可以使流过光电二极管(IC1-1)的初始电流为零；

运算放大器(A1)被用来作电压比较器，其任务是将取样电压与基准电压进行比较，当蓄电池负载(EV)的电压达到了设定的充电中止电压而导致取样电压高于基准电压时，运算放大器(A1)第1脚的输出电压将由通常保持的高电位翻转成低电位，使光电二极管(IC2-1)断电，光电三极管(IC2-2)由常开转换为关断，最终使充电器进入充电中止状态；与此同时，由于跨接在基准电压和运算放大器(A1)第1脚输出端之间的分流电阻(R24)和隔离二极管(D7)的分流作用，将导致基准电压降低，此降低后的基准电压即被设定为重起动充电电压，而后，只要蓄电池电压下降到了重起动充电电压，运算放大器(A1)第1脚的输出电压就又恢复为高电位，充电器又将重新起动给蓄电池充电，因此，调节分流电阻(R24)的值可以设置充电器的重起动电压。

本实用新型实施例的显示部分仅用一只双色发光管，比如红、绿双色发光管，以显示红色、橙色、绿色以及橙色频闪等四种颜色状态，来分别表示充电器单接在蓄电池上、充电在进行中、充电中止以及充电器单接在市电上等各种工作状态，其电路结构和工作原理如下：

四态显示电路由双色发光二极管(LED1)、三极管(V7)、二极管(D8)、(D11)、电阻(R28、R29、R30)组成，所述二极管(D8)与一电阻(R28)相串联，二极管(D8)的正极接输出二极管(D5)的正极，该电阻(R28)的另一端接三极管(V7)的集电极和双色发光二极管(LED1)的一正输入极；另一电阻(R29)的一端接输出电容(C5)的正极，其另一端接二极管(D11)的正极和三极管(V7)的发射极；所述二极管(D11)的负极接双色发光二极管(LED1)另一正输入极，所述双色发光二极管(LED1)负极接地；又一电阻(R30)接三极管(V7)的基极，其另一端接集成电路(IC3)的第1脚。

由于限流电阻(R29)的一端接在充电器的正输出端和蓄电池负载(EV)的正极，另一端与台阶二极管(D11)和引流三极管(V7)的集电极相联，台阶二极管(D11)的负极接双色发光二极管(LED1)的红色输入端，反向阻断二极管(D8)和限流电阻(R28)串联后接双色发光二极管(LED1)的绿色输入端和引流三极管(V7)的发射极，反向阻断二极管(D8)的正极接输出二极管(D5)的正极，另引流三极管(V7)的基极通过限流电阻(R30)接运算放大器(A1)的输出端。因此当将充电器单接入蓄电池负载(EV)后，双色发光二极管(LED1)即可显示红色；而后，如将充电器再接入市电进行充电，则输出绕组(N3)在输出的同时，也将通过反向阻断二极管(D8)和限流电阻(R28)将双色发光二极管(LED1)的绿色点亮，最终使双色发光二极管(LED1)显示为橙色；当蓄电池负载(EV)被充满，运算放大器(A1)的输出降为低电位、充电器中止充电时，引流三极管(V7)导通，将原先点亮红色的电流引向点亮绿色。

如前所述，由于本充电器即使在不接蓄电池负载(EV)的情况下也能以循环的方式进行工作，因此当将本充电器单接在市电上时，双色发光二极管(LED1)能够以红色、橙色、绿色的顺序以较快的速度循环地显示，在视觉上最终将给人以显示橙色并闪烁的效果。

同样如前所述，由于本充电器即使在不接蓄电池负载(EV)的情况下也能以循环的方式进行工作，此也就意味着本充电器能在无充电输出、低损耗的情况下进行电路老化，从而为充电器的生产和监测带来了方便。

总之，本实用新型的实施例具有以下特点：

(A)它是一个全自动充电器——本实用新型实施例的“全自动”定义为具有重启动充电功能的充电器，即一次充电结束后，当被充电蓄电池的电压从中止充电电压下降到重起动电压时，充电器能够再次起动将蓄电池充电至中止充电电压，并以此循环重复地进行充电。

(B)它是一个线性减流充电器——本实用新型实施例的“线性减流”定义为：充电开始阶段，充电器用额定最大电流给蓄电池充电，当蓄电池上升到减流转折电压后，充电电流即自动开始随着蓄电池电压的继续上升而线性地减小，并以所设定的最小充电电流将蓄电池充电至中止充电电压。

(C)它是一个变频脉冲充电器——本实用新型实施例输出的充电电流为20kHZ以上的高频脉冲，即仅当每一工作周期的释能期间才输出充电，并且当输出电流线性地减小时，输出电流的频率也将线性地升高，它是以提高工作频率、缩短蓄能时间的方式来减小输出电流的。

(D)它是一个负温度系数充电器——本实用新型实施例输出的充电电压会随着环境温度降低而自动升高，反之亦然。

(E)本实用新型实施例通过一只双色发光管以三种色彩和频闪等四种色态来显示充电器单接在蓄电池上、充电在进行中、充电中止和充电器单接在市电上等各种工作状态。

(F)本实用新型即使在不接蓄电池负载的情况下也能以能量自循环的方式进行工作，可为电路老化和产品监测等提供便利条件。

(G)作为开关电源，本实用新型还是一个对功率开关场效应管的耐压要求低，驱动速度高，损耗低、效率高的开关电源电路。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (8)

1、一种带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器，以高频变压器(BT1)为中心，将电路隔离区分为输入电路和输出电路两部分，其输入电路部分主要由输入电容、电压门限电路和驱动电源、开关场效应管及其驱动和控制电路、峰值电流取样电路构成；输出电路部分主要由输出二极管、输出电容构成；所述高频变压器(BT1)含有与输入电容(Ci)联接的蓄能绕组(N1)和与输出电容(C2)连接的输出绕组(N3)，其特征在于：所述高频变压器(BT1)还含有钳位回输绕组(N2)，所述钳位回输绕组(N2)的匝数多于蓄能绕组(N1)，且钳位回输绕组(N2)的同名端与蓄能绕组(N1)的同名端相反和与输出绕组(N3)的同名端相同，所述蓄能绕组(N1)的同名端一端接输入电容(Ci)的正极，另一端与开关场效应管(V1)的漏极相联，所述钳位回输绕组(N3)的同名端一端接地，另一端接一钳位二极管(D3)，所述钳位二极管(D3)的负极接输入电容(Ci)的正极，所述钳位回输绕组(N3)的另一端还接有一反向阻断二极管(D4)，所述反向阻断二极管(D4)的负极串联一限流电阻(R9)，所述限流电阻(R9)另一端接控制三极管(V3)的基极。

2.根据权利要求1所述带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器，其特征在于：所述电压门限电路和驱动电源包括门限三极管(V2)、门限稳压二极管(W2)、分压电阻(R1、R2)、触发电阻(R4)和泻放电阻(R5)、滤波电容(C1)、限压稳压二极管(W2)及其限流电阻(R3)，以及引流二级管(D1)，其中所述门限三极管(V2)的发射极接输入电容(Ci)的正极、基极接门限稳压二极管(W2)的负极、集电极接有触发电阻(R4)，所述触发电阻(R4)与所述泻放电阻(R5)相串联，泻放电阻(R5)的另一端接地，所述分压电阻(R1、R2)相串联，其串联结点接门限稳压二极管(W2)的正极，第一分压电阻(R1)的另一端接输入电容(Ci)的正极，所述电压门限电路的第二分压电阻(R2)的另一端接有滤波电容(C1)、限压稳压二极管(W2)的负极、引流二级管(D1)的负极以及加速导通三极管(V4)的集电极，所述滤波电容(C1)的另一端接地，所述限压稳压二极管(W2)的正极还接有限流电阻(R3)，所述限流电阻(R3)的另一端接地。

3.根据权利要求1所述带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器，其特征在于：所述开关场效应管及其驱动和控制电路包括开关场效应管(V1)、开关控制三极管(V3)、加速导通三极管(V4)、加速关断三极管(V5)、缓冲电阻(R6)，以及中和电阻(R7)，其中所述开关场效应管(V1)的栅极接缓冲电阻(R6)，所述缓冲电阻(R6)的另一端与加速导通三极管(V4)和加速关断三极管(V5)的发射极相联，所述开关控制三极管(V3)的集电极接有触发电阻(R4)、泻放电阻(R5)、引流二级管(D1)的正极、加速导通三极管(V4)的基极、加速关断三极管(V5)的基极，所述加速关断三极管(V5)的集电极与所述开关控制三极管(V3)的基极相联，所述开关控制三极管(V3)的基极还接有中和电阻(R7)，所述中和电阻(R7)的另一端接地。

4.根据权利要求1所述带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器，其特征在于：所述峰值电流取样电路包括峰值电流取样电阻(R10)和隔离二极管(D2)，限流电阻(R8)，其中所述峰值电流取样电阻(R10)的一端接地，另一端与开关场效应管(V1)的源极以及所述隔离二极管(D2)的正极相联，隔离二极管(D2)的负极接所述限流电阻(R8)，限流电阻(R8)的另一端接开关控制三极管(V3)的基极。

5.根据权利要求1所述带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器，其特征在于：所述输出电路部分包括输出二极管(D5)、输出电容(C2)，其中所述输出二极管(D5)的负极接输出电容(C2)的正极，所述输出电容(C2)的另一端接地。

6.根据权利要求2、3、4或5所述带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器，其特征在于：在所述输入电路部分还含有分压充电电阻(R11、R12)串联后并联在所述输入电容(Ci)上组成分压器，其中点与光电三极管(IC1-2)的集电极相连，所述光电三极管(IC1-2)的发射极接有延时电容(C3)、稳压二极管(W3)的负极和光电三极管(IC2-2)的集电极，所述延时电容(C3)的另一端接地，所述稳压二极管(W3)的正极接所述开关控制三极管(V3)的基极，所述光电三极管(IC2-2)的发射极串联一保护二极管(D6)，所述保护二极管(D6)的负极接开关控制三极管(V3)集电极。

7.根据权利要求6所述带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器，其特征在于：在所述输出电路部分还含有由限流电阻(R13、R14)、三极管(V6)、滤波电容(C4)、负温度系数二极管(D9、D10)、可调稳压器(IC4)及其预置电阻(R31、R32)组成的负温度系数稳压电源电路，所述限流电阻(R13、R14)的一端接负载蓄电池(EV)的正极，所述限流电阻(R13)的另一端接三极管(V6)的集电极，所述限流电阻(R14)的另一端接三极管(V6)的基极，所述三极管(V6)的发射极接所述滤波电容(C4)的正极，其负极接地，所述负温度系数二极管(D9、D10)串联后，第一二极管(D9)的正极接三极管(V6)的基极，第二二极管(D10)的负极接可调稳压器(IC4)的负极，所述可调稳压器(IC4)的正极接地，所述预置电阻(R31、R32)相串联，其中点接可调稳压器(IC4)的调整端，所述预置电阻(R31)的另一端接接可调稳压器(IC4)的负极，所述预置电阻(R32)的另一端接地。

8.根据权利要求7所述带有钳位回输绕组的反激式开关电源充电器，其特征在于：由双色发光二极管(LED1)、三极管(V7)、二极管(D8)、(D11)、电阻(R28、R29、R30)组成四态显示电路，所述二极管(D8)与一电阻(R28)相串联，二极管(D8)的正极接输出二极管(D5)的正极，该电阻(R28)的另一端接三极管(V7)的集电极和双色发光二极管(LED1)的一正输入极；另一电阻(R29)的一端接输出电容(C5)的正极，其另一端接二极管(D11)的正极和三极管(V7)的发射极；所述二极管(D11)的负极接双色发光二极管(LED1)另一正输入极，所述双色发光二极管(LED1)负极接地；又一电阻(R30)接三极管(V7)的基极，其另一端接集成电路(IC3)的第1脚。

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