[发明专利]用于运行具有初级端泄漏能量反馈的开关电源部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行作为反向变流器的开关电源部件的方法，其中在储能阶段通过在级间耦合电路电压下的初级绕组把磁能存储在变压器的磁芯中，并且在后面的转储阶段已存储的磁能大部分通过次级绕组输出给负载，而一小部分磁能在初级端输出。此外本发明涉及一种用于实施该方法的装置。

背景技术

开关电源部件是普遍已知的。对此了解按照流量变换器原理工作的开关电源部件和作为反向变流器工作的开关电源部件。在后者的情况下在储能阶段通过流经变压器初级绕组的电流存储磁能。在接下来的转储阶段在整流和滤波之后将该磁能输出给次级端连接的负载。由一个控制设备根据负载地接通和断开与变压器的初级绕组串联的开关元件。

通常应用开关电源部件来将直流负载到交流电网上。对此开关电源部件在输入端与交流电源连接，第一步通过整流和滤波在级间耦合电路中提供直流电压。在接通开关元件的情况下通过初级绕组连接该级间耦合电路，并且在变压器的磁芯中引起磁通量的电流流过该级间耦合电路。在储能阶段供给的电能作为磁能存储在变压器的磁芯中。对此必须注意变压器的所谓漏感，其不能用于能量转移。漏感表示在初级和次级绕组之间的非理想耦合。随着转储阶段的开始，也就是说如果断开开关元件，初级端的泄漏能量在开关元件上引起较高的反馈电压，其可能损坏开关元件。特别是在具有较大变压器的大功率开关电源部件中这种特性是关键的。在此在缓冲网络中不再简单地热消除初级端泄漏能量，而是泄漏能量必须反馈给初级耦合电路，也是为了提高效率。

为了限制反馈电压，例如在DE 35 37 536 A1中初级绕组配备有一个抽头，其大约相当于最大占空因数。该抽头与一个电容连接，该电容又经过一个二极管与参考电位连接。因此开关电源部件的每个半波被固定箝位在零或参考电位，由此不可能产生较高的反馈电压。

Young R.：Stromversorgungen fuer SLICs，In：Telecomm &Elektronik，2001，Heft 1，27-32页描述了通过应用缓冲电路避免较大反馈电压的解决方案，该缓冲电路布置在初级绕组和开关元件之间。对此通过一个缓冲电阻和一个缓冲电容消耗一部分初级端的泄漏能量，以限制最大反馈电压并且不损坏开关元件。可是因此也降低了电源的效率。

JP 11098832A描述了一个反向变流器，其包含一个具有一个电容器、一个二极管和一个辅助绕组的缓冲电路。在此虽然损耗较低，可是对于大功率的开关电源部件来说不能忽略。

因此，按照现有技术为大功率开关电源部件设置一个初级端的卸载电路，该卸载电路导致初级端的泄漏能量经过初级端的卸载绕组可以反馈到级间耦合电路中，而在此期间开关元件不会过载。在卸载电路中布置一个二极管，其在储能阶段防止反向电流流过。

Dixon L.的Transfofmer and Inductor Design for OptimumCircuit Performance，Dallas，TeXas 2003，Texas InstrumentsIncorporated，2-3页描述了一种方法，在该方法中为了把初级端泄漏能量反馈到级间耦合电路中而将初级绕组用作卸载绕组。在该布置(参见图1)中具有两个附加端子的初级绕组处于级间耦合电路电压和级间耦合电路的参考电位下，其中在该端子连接线路中布置一个二极管，其仅仅在转储阶段允许电流回流。在储能阶段通过两个开关元件实现初级绕组与级间耦合电路电压和参考电位的连接，该开关元件由控制装置同步接通和断开。

US 4754385也描述了这样的一种电路。对此另外有一个电容与一个二级管串联并且一个电阻与该二极管并联。该电容对于以下情况在转储阶段缓冲回流的能量，即级间耦合电路电压有波动，其中级间耦合电路电压在低于下波峰值期间下降到低于由次级端转换到初级端的电压。

在JP 60148374A中同样描述了一个具有初级绕组的反向变流器，该初级绕组另外还经过二极管处于级间耦合电路电压和参考电位上。在此有一个电容与一个二极管串联，在短时的回流阶段在该电容上缓冲能量。

用于把初级端的泄漏能量反馈到耦合电路中的另一种公知方法使用一个附加的初级端辅助绕组作为卸载绕组。该辅助绕组靠近初级绕组缠绕，其中最佳耦合的缠绕方向与初级绕组的缠绕方向相同，可是接线与初级绕组相反(参见图3)。在转储阶段初级端的泄漏能量经过辅助绕组和一个二极管反馈到级间耦合电路中。