[发明专利]一种反激式开关电源电路

说明书

一种反激式开关电源电路，在LCL反激变换器基础上，保持变压器B中的N_P1同名端接电源，第二原边绕组N_P2同名端接地，N_P1和N_P2为双线并绕，电容C1的一端与N_P1异名端相连，另一端与N_P2异名端相连，N_P2同名端通过电容C3接电源，这样实现了：当Q1饱和导通时，N_P1和N_P2都激磁，当Q1关断时，副边N_S输出能量，原边呈电压源与漏感串联，C3与漏感谐振，让Q1实现零电压开通；或者在D2关断后通过反向激磁实现Q1的零电压开通；实现占空比可以大于0.5、去磁电路的能量回收，特别是在轻载时，变换效率得到提高。

技术领域

本发明涉及开关电源领域，特别涉及使用谐振去磁的反激式开关电源电路。

背景技术

开关电源应用很广，对于输入功率在75W以下，对功率因数(PF，Power Factor，也称功率因素)不作要求的场合，反激式(Fly-back)开关电源具有迷人的优势：电路拓扑简单，输入电压范围宽。由于元件少，可靠性相对就高，所以应用很广。为了方便，很多文献也称为反激开关电源、反激电源、反激变换器，日本和中国台湾地区又称返驰式变换器、返驰式开关电源、返驰电源。用于AC/DC变换器的常见拓扑如图1-1，该图原型来自张兴柱博士所著的书号为ISBN978-7-5083-9015-4的《开关电源功率变换器拓扑与设计》第60页。由整流桥101、滤波电路200、以及基本反激拓扑单元电路300组成，300也称为主功率级，实用的电路在整流桥前还加有压敏电阻、NTC热敏电阻、EMI(Electromagnetic Interference) 等保护电路，以确保反激电源的电磁兼容性达到使用要求。一般情况下，反激式开关电源要求原副边绕组之间的漏感越小越好，这样变换效率高，而且原边主功率开关管V承受的耐压也降低，对于使用RCD网络作为去磁的反激变换器，RCD网络的损耗也降低。注：RCD 吸收是指电阻、电容、二极管组成的吸收电路，我国的文献同国际上一样，一般用字母R 给电阻编号并代表电阻，用字母C给电容编号并代表电容，用字母D给二极管编号并代表二极管，电阻和电容并联，再与二极管串联后形成RCD网络。

整流桥101一般由四个二极管组成，当不存在整流桥101时，200、300可以构成DC/DC 开关电源或变换器，因为是直流供电，不存在功率因数的要求，功率可以做到75W以上。事实上，低压DC/DC开关电源中采用反激拓扑的并非主流，这是因为在低压时，反激电源的输入电流不连续，纹波较大，对前级的供电设备的要求较高；输出电流也不连续，纹波很大，对后面的滤波电容的容量要求高；特别是当输入电压较低时，由于激磁电流变大，原边绕组得采用多股线并绕；通常采用两个并联的原边绕组应用于低压DC/DC，低压DC/DC 开关电源一般指输入电压在48V以下，部分用途的低压DC/DC开关电源可工作到直流160V，如铁路电源。

原边绕组的电感量也较低，经常出现计算出来的匝数不能平铺绕满骨架的线槽的左边到右边，当工作电压较高时可以采用三明治串联绕法的方案，在低工作电压下而被迫采用三明治并联绕法的方案，由于两个原边绕组不在同一层，这两个原边绕组之间就有漏感，这个漏感会产生损耗，从而让开关电源的效率变低，两个并联的原边绕组之间的漏感引发的损耗问题：这在激磁和去磁时都会存在；若使用第三绕组去磁的话，第三绕组是和两个并联的原边绕组中的谁并绕？只能采用两个第三绕组，分别与两个并联的原边绕组并绕，然后再并联成“第三绕组”，工艺复杂，由两个绕组并联的第三绕组也存在会感应出不相等的电压，从而引起损耗和较大的电磁干扰。

其实，对于常见的第三绕组去磁，优点为无损去磁，效率较高，但是第三绕组的线径选择也是一个问题：选得比较细，与原边绕组的并绕比较麻烦，容易把细线拉断；若选得和原边绕组相同线径，成本高。第三绕组去磁反激变换器，又作“三绕组吸收反激变换器”。