CN2927491Y - 谐振式开关电源装置 - Google Patents

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CN2927491Y CNU2006200554253U CN200620055425U CN2927491Y CN 2927491 Y CN2927491 Y CN 2927491Y CN U2006200554253 U CNU2006200554253 U CN U2006200554253U CN 200620055425 U CN200620055425 U CN 200620055425U CN 2927491 Y CN2927491 Y CN 2927491Y
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Abstract

本实用新型涉及一种谐振式开关电源装置，包括主变压器(T101)、与主变压器初级绕组相连的高频功率开关管驱动电路、谐振电容(Cr)与主变压初级绕组相连接构成的谐振电路、与主变压器反馈绕组及输出侧电路、以及与高频功率开关管驱动部分相连的延迟及反馈控制电路。由于本实用新型的反馈驱动部分增设磁饱和延迟电路，这样在功率主开关管的电压下降到零伏附近时使其导通，确保电路进行电压谐振工作。在输入直流电压Uin≤NUout的条件下决定匝比，则自由振荡的第一个半周期谷点降到零伏，主开关管的导通损耗就为零，避免了在开关时间内发生开关损耗。

Description

谐振式开关电源装置
【技术领域】
本实用新型涉及一种交、直流电源变换装置，尤其涉及一种谐振式开关电源装置。
【背景技术】
在开关电源中工作效率是提高能源利用率和经济效益的重要指标，同时要减小开关电源的干扰，达到工作稳定可靠、电路简洁。现有技术中，由高频功率开关管和高频变压器组成的RCC变换电路如图1所示，高频功率开关管的电压与电流波形如图2。
图2中可见，功率开关管在电压降低的过程中导通，电压和电流有交叉的开关时间tk，因此发生开关损耗。开关频率越高，则开关损耗越大。由于电压和电流的突变，谐波分量显著增大，因此射频干扰(RFI)和静电干扰(EMI)大大增加。
【实用新型内容】
本实用新型为克服现有开关电源装置在开关时间内发生开关损耗的缺陷，提出一种开关损耗大大降低的谐振式开关电源装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种谐振式开关电源装置，包括主变压器(T101)、与主变压器初级绕组相连的高频功率开关管驱动电路、谐振电容(Cr)与主变压器初级绕组相连接构成的谐振电路、与主变压器反馈绕组及输出侧电路、以及与高频功率开关管驱动部分相连的延迟及反馈控制电路。
相对于现有技术，本实用新型谐振式开关电源装置的有益效果是：由于本实用新型的反馈驱动部分增设磁饱和延迟电路，这样在功率主开关管的电压下降到零伏附近时使其导通，确保电路进行电压谐振工作。在输入直流电压Uin≤NUout的条件下决定匝比，则自由振荡的第一个半周期谷点降到零伏，主开关管的导通损耗就为零，避免了在开关时间内发生开关损耗。
【附图说明】
图1是现有技术功率开关管的电路图；
图2是现有技术功率开关管的RCC工作的波形示意图；
图3是本实用新型谐振式开关电源装置的电原理图；
图4是本实用新型谐振式开关电源装置的工作波形示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。
参阅图3，本实用新型低功耗谐振式开关电源装置包括主变压器T101、与主变压器初级绕组相连的高频功率开关管驱动电路、以及谐振电容Cr与主变压初级绕组相连接构成的谐振电路1；还包括与主变压器反馈绕组及输出侧电路2、与高频功率开关管驱动部分相连的磁饱和电感延迟及反馈控制电路3。
所述磁饱和导通延迟及反馈控制电路3的非晶态磁饱和电感LS1一端经电阻R03、二极管D02、电容C02接主开关管Q1的基极和开关管Q2的集电极，另一端接反馈绕组热端，其中电阻R03接二极管D02的正极；所述LS1与电阻R03还经Q2接地；所述LS1和电阻R04、R05分别接二极管D03的阳极和稳压管ZD01的阴极，ZD01的阳极经电阻R06接到Q2的基极；所述D03的阴极接所述输出检测电路2光耦合器U01的集电极，并经电容C03接地；所述光耦合器U01的发射极还连接电容C04、C05、R06、R07和Q2的基极。
所述谐振电路1的主变压器初级绕组的热端与直流输入Uin正极相连，所述Uin正极经电阻R01接Q1基极，主变压器初级绕组的另一端与Q1的集电极相连，经电容Cr接地。
本实用新型的工作波形如图4所示：功率主开关管Q1在截止期间蓄积在变压器T101中的能量，在次级侧释放结束后，电容Cr与变压器励磁电感LP以电源电压Uin为中心开始谐振。在反馈驱动部分增设磁饱和延迟电路，这样在功率主开关管Q1的电压下降到零伏附近时使其导通。即可确保电路进行电压谐振(ZVS)工作。理想情况下，变压器的初级绕组匝数为Np，次级绕组匝数为Ns。则匝比N＝Np/Ns，若在输入直流电压Ui≤NUout的条件下决定匝比，则自由振荡的第一个半周期谷点降到零伏，主开关管的导通损耗就为零。因此在实际应用中，在输入最大工作Uimax≤NUout条件下以决定匝比N。
磁饱和电感LS1的选用，在实际应用中精确计算需要多大电压时间积是比较困难，在应用中可按以下式子估算电压时间之积：
V · S = π Lp · Cr · ( Np / Ns ) · Un
式中Lp-主变压器初级电感量，Cr-为吸收回路电容(谐振电容)容量，Np-主变压器初级绕组匝数，Ns-为主变压器次级绕组匝数，Uin-输入整流后直流电压。
然后选用接近计算值的LS1，用示波器观测功率主开关管Q1集电极的波形，调整LS1或Cr使之满足图4工作波形的要求。图4中的tc为延迟时间，延迟时间tc为谐振半周期 tc = π Lp · Cr , 损耗最小；同时，由于电压和电流没有产生突变，大大减少谐波分量，因此减少射频干扰和静电干扰。

Claims (6)

1.一种谐振式开关电源装置，包括主变压器(T101)、与主变压器初级绕组相连的高频功率开关管驱动电路、谐振电容(Cr)与主变压器初级绕组相连接构成的谐振电路、以及与主变压器反馈绕组及输出侧电路，其特征在于：还包括与高频功率开关管驱动部分相连的延迟及反馈控制电路。
2.根据权利要求1所述谐振式开关电源装置，其特征在于：所述延迟电路是磁饱和电感延迟及反馈控制电路。
3.根据权利要求2所述谐振式开关电源装置，其特征在于：所述磁饱和电感延迟及反馈控制电路包括非晶态磁饱和电感(LS1)，其一端经电阻(R03)、二极管(D02)、电容(C02)接主开关管(Q1)的基极和开关管(Q2)的集电极，另一端接反馈绕组热端，其中电阻(R03)接二极管(D02)的正极。
4.根据权利要求3所述谐振式开关电源装置，其特征在于：所述非晶态磁饱和电感(LS1)与电阻(R03)还经开关管(Q2)接地，所述非晶态磁饱和电感(LS1)和电阻(R04、R05)分别接二极管(D03)的阳极和稳压管(ZD01)的阴极，稳压管(ZD01)的阳极经电阻(R06)接到开关管(Q2)的基极，所述二极管(D03)的阴极接所述输出检测电路光耦合器(U01)的集电极，并经电容(C03)接地。
5.根据权利要求4所述谐振式开关电源装置，其特征在于：所述光耦合器(U01)的发射极还连接电容(C04、C05)、电阻(R06、R07)和开关管(Q2)的基极。
6.根据权利要求1所述谐振式开关电源装置，其特征在于：所述谐振电路的主变压器初级绕组的热端与直流输入(Uin)正极相连，所述直流输入(Uin)正极经电阻(R01)接主开关管(Q1)基极，主变压器初级绕组的另一端与主开关管(Q1)的集电极相连，经电容(Cr)接地。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101277065B (zh) * 2008-01-18 2013-07-24 天宝电子（惠州）有限公司 一种反激式自激变换电路rcc的开关电源

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