[发明专利]一种正反混激式开关电源电路

说明书

所属技术领域

本发明涉一种正反混激式开关电源电路。

背景技术

随着经济的发展，环境污染问题和能源紧缺问题日益严重。可再生能源的开发利用是解决这个问题的有效方法之一。可再生能源发电主要有风力、光伏、水利、燃料电池等，但是，受气候条件的影响，可再生能源具有输出电压范围宽的特点。因此，为了能有效的利用新能源，需要一种能在宽输入电压范围内高效工作的DC/DC变换器。根据工作模式的不同，DC-DC变换器可分为降压式、升压式、降压/升压式、反激式、正激式、半桥式、全桥式、推挽式等拓扑结构。

推挽正激变换器因其兼具正激电路和推挽电路的优点而成为了低压大电流的优选方案，在推挽正激电路的整流方式中，全波整流是整流电路中效率最高的一种整流方式，然而全波整流推挽正激电路是在硬开关的状态下工作，这样的工作模式不仅产生大量的热和电磁干扰噪声，浪费了大量的能源，而且严重降低了变换器的效率和功率密度；同时由于变压器副边漏感的存在和整流二极管反向恢复的特性造成了非常高的关断尖峰，在实际电路的设计中往往需要增加尖峰吸收支路，这样不仅影响了变流的稳定性和可靠性，而且必须选用耐压较高的整流二极管，增加了变换器的成本。

在小功率应用场合,反激变换器在业界被广泛使用，由于反激变换器具有输入电压范围宽,使用元件少，成本低，输出与输入隔离等特性，常用于需要多路输出的应用中。

低输出电压的转换器，整流二极管正向压降的传导损耗成为主导损失，这种损失在某些情况下可以达到50％的总功率损耗。反激式开关电源在电源技术领域是指在开关电源开关管导通时，原边将能量存储在变压器的励磁电感里面，而在开关管关断时，励磁电感释放能量给负载和输出电容供电，下一个开关管导通时输出电容维持负载输出。

根据现有的转换器，当开关关断时，由于在轻负载条件下的输出电感器导致流入初级侧的开关中的电流和流入次级侧的开关(同步整流器)中的电流增大，使得关断损耗和缓冲器损耗变大，因此降低了效率。

随着对开关电源性能要求的提高，需要开发出新开关电路，以实现高效率的电源变换。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种正反混激式开关电源电路，该电路集成了正激式变换器和反激式变换器的优点，提升了功率因素和电能转换效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种正反混激式开关电源电路，包括：

整流模块，用于将外部的AC转换为DC；

第一电子开关，通过高速的导通和关断，将整流模块输出的DC转换成高频AC；

变压器，包括原边绕组和副边绕组，其中副边绕组具有第一副边绕组和第二副边绕组；

正激式AC/DC转换模块，和第一副边绕组相连，用于将原边绕组传递过来的高频AC转换为DC输出；

反激式AC/DC转换模块，和第二副边绕组相连，用于将原边绕组传递过来的高频AC转换为DC输出；

检测模块，用于检测外部AC输入的电压、电流、频率及相位，以及负载的变化情况；

控制模块，用于控制整流模块、第一电子开关、正激式AC/DC转换模块和反激式DC/AC转换模块的运行，控制模块根据外部AC输入的情况和负载的变化情况，确定最佳控制策略，使得开关电源保持高转换效率，其包括控制策略分析单元、控制逻辑形成单元和开关控制单元；

其中，该反激式AC/DC转换模块通过如下步骤进行设计：

步骤1：根据设计要求，设定如下参数和性能指标：

输入电压V_in，输出电压V_o，纹波电压V_pp，输出电流I_o，输出功率P_o，输出最小电阻R_Lmin，输出最大电阻R_Lmax，效率η；

步骤2：设置开关频率：最低开关频率f_min和最高开关频率f_max；

步骤3：计算所述反激式AC/DC转换模块的最大电流I_LSP,max以及输出电容最小值C_min；

步骤4：计算反激式AC/DC转换模块电子开关关断时火花放电最大释放能量W_1max，反激式AC/DC转换模块电子开关导通时短路火花放电最大释放能量W_2max；

步骤5：对所设计的反激式AC/DC转换模块的输出本质安全性能进行评判判断，若反激式AC/DC转换模块的输出是满足本质安全的，则设计结束，否则返回到步骤2重新执行。