[发明专利]漏感能量回收电路及基于该电路的开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源电路，特别涉及开关电源的漏感能量回收电路及基于该电路的开关电源。

背景技术

变压器的漏感可以理解为初级线圈所产生的磁力线不能完全通过次级线圈，因此产生漏磁的电感称为漏感。通过这个定义我们知道，任何变压器都存在漏感，特别是对于开关电源而言，开关变压器的漏感对开关电源性能指标的影响特别重要。当控制开关管断开的瞬间，由于开关变压器漏感的存在，会在漏感上产生与输入电压串联的感应电动势，这个反向电动势很大很容易把开关器件过压击穿；而且漏感的能量无法传输到开关电源的二次侧，造成能量的损失而使整机效率低下。

在反激拓扑电路中，漏感的影响更大。众所周知，反激变压器初级侧与次级侧不是实时传输能量，如图1所示的反激拓扑结构，在开关管导通时，变压器初级侧电感开始存储能量，在开关管关断时，变压器通过初次级线圈的耦合，初级线圈的能量耦合到次级线圈中并传输到开关电源的输出端。因此，反激变压器有一个能量存储的过程，这就造成变压器初级侧电感的直流分量很大，需要磁芯开气隙，从而造成漏感更大。

因为漏感的普遍存在性，目前在进行开关电源设计时，普遍采用吸收电路将这部分漏感损耗掉，从而减少开关管漏源端的电压应力。这样做虽然保证了开关管漏源端的电压应力，但是漏感的能量也在无形中浪费掉了。还有一种漏感回馈电路叫做第三绕组吸收电路，如图2所示的电路即为第三绕组吸收电路，这种电路可以满足漏感能量的回收利用，但是结构较为复杂，特别是变压器多了了第三个绕组，增加了器件制作工艺复杂度及成本。

如专利申请号为201410822779.5的《一种电源电路》中国专利公开说明书示出了一种开关电源的全新拓扑，在专利《一种电源电路》中，如图3，因为变压器磁芯工作于磁滞回线的一三象限，因此其变压器磁芯的气隙可以减少，从而降低漏感，但漏感的损耗仍然存在。

目前有一种漏感能量回收电路，如图4所示，因为变压器异名端与整流电路正输出端仅通过一个二极管相连，而且整流电路的正输出端的电压波形为馒头波，如图5所示，也就是说整流电路的正输出端的电压在不断以半周期正弦规律变化，当整流电路的正输出端电压低于变压器异名端电压(亦即变压器的反射电压，反射电压＝变压器的输入与输出的匝数比*输出电压的大小)时，变压器异名端的电位被整流桥正输出端钳位住，即变压器原边能量通过二极管D3直接流回整流桥正输出端，如此变压器原边绕组的电压降低，造成输出电压下降。因此，此技术不适用于宽输入范围的方案，特别是低电压输入的场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够解决漏感能量的宽压输入问题，不仅能够回收漏感能量，提高整机的转换效率，而且扩大了输入输出范围的漏感能量回收电路。

与此相应，本发明另一个目的是提供一种能够解决漏感能量的宽压输入问题，不仅能够回收漏感能量，提高整机的转换效率，而且扩大了输入输出范围的开关电源。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种漏感能量回收电路，包括并联于整流桥两端的电容C1，以及变压器原边绕组的异名端和同名端，还包括二极管D3、电容C2和电阻R1，所述二极管D3的阴极通过电容C1与变压器原边绕组的同名端连接，二极管D3的阳极分别连接电容C2的负端及电阻R1的一端，电容C2的正端及电阻R1的另一端与变压器原边绕组的异名端连接，当开关管Q1和开关管Q2关断时，变压器的漏感能量经过二极管D3形成的续流回路，回馈到电容C1和电容C2中。

本发明还提供一种开关电源，包括整流桥、与整流桥连接的倍压电路、与倍压电路连接的反激电路以及上述的漏感能量回收电路，所述反激电路的原边电路包括电容CDC、开关管Q1和变压器的原边绕组，所述倍压电路将整流桥的输出电压升高，包括二极管D1、电感L1、开关管Q2，所述电感L1的一端连接整流桥的正输出端，电感L1的另一端分别与二极管D1的阳极及开关管Q2的漏极连接，开关管Q2的源极与整流桥的负输出端连接；二极管D1的阴极分别与开关管Q1的漏极及电容CDC的一端连接，电容CDC的另一端与原边绕组的异名端连接，原边绕组的同名端与整流桥的负输出端连接；开关管Q1的源极与原边绕组的同名端连接；开关管Q1与开关管Q2使用同一个驱动控制信号；所述漏感能量回收电路连接于整流桥与反激电路之间。

优选的，所述开关管Q2由二极管D4代替，所述倍压电路中电感L1的另一端分别与二极管D1的阳极及二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极连接整流桥的负输出端。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：