[发明专利]一种输出零纹波变换器

说明书

本发明提供一种输出零纹波变换器，改变变压器的磁芯形状，在原来的变压器结构基础上增加一磁柱，将三磁柱的磁芯变为四磁柱的磁芯。然后，在增加的磁柱上添加一绕组，在绕组中上加入合适的电压，让添加的电压产生的磁通抵消原来磁通的对输出电流纹波的影响，使得可以实现输出零纹波。本发明克服了现有开关变换器的不足，当输入电压范围较宽时，可在全输入电压范围内实现输出零纹波。

技术领域

本发明涉及一种输出零纹波变换器。

背景技术

在传统的开关变换器中，由于电压在输出端磁性元器件上的跳变，往往会引起电流波动，这会使得输出电压存在纹波。由于纹波的存在，要选择容量大一点的电容，使输出电压的波动在可接受范围内。

若变换器能实现输出零纹波，则可以减小输出电容，而且纹波降为零，开关电源传输到负载的噪声也会相应减小。陈乾宏在论文《输出纹波最小化有源箝位正激磁集成变换器》中提出了磁集成ACF变换器，将正激变换器中的电感与变压器集成到一个磁芯上，该集成方案对固定的输入电压和输出电压，可以实现输出零纹波。

上述方案存在不足，当输入电压范围较宽时，该方案在不同的输入电压下有不同的输出电压纹波，不能在全输入电压范围内实现零纹波。在上述方案后，有不少方案改进了变压器绕组的绕制位置以及电路，改善了变换器的整体性能，但都未能在全输入电压范围内实现零纹波输出。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是克服现有方法的不足，提出一种变压器结构方案以及电路方案，在较宽的输入电压范围内实现输出零纹波。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

首先，改变变压器的磁芯形状，在原来的变压器结构基础上增加一磁柱，将三磁柱的磁芯变为四磁柱的磁芯。然后，在增加的磁柱上添加一绕组，在绕组中上加入合适的电压，让添加的电压产生的磁通抵消原来磁通的对输出电流纹波的影响，使得可以实现输出零纹波。

一种输出零纹波变换器，包括主功率级电路，所述的主功率级电路包括一变压器、开关管Q1、开关管Q2、开关管SR1、开关管SR2、电容Cr和输出整流滤波电路；

所述的变压器有4根磁柱，分别为磁柱1、磁柱2、磁柱3和磁柱4；磁柱1上绕制绕组p和绕组s，磁柱2上绕制绕组a，磁柱3上没有绕组，磁柱4上绕制绕组L；

输入电压Vin的正端分别与绕组p的同名端和电容Cr的负端相连，绕组p的异名端分别与开关管Q1的漏极和开关管Q2的源极相连，开关管Q1的源极与输入电压Vin的负端相连；开关Q2的漏极与电容Cr的正端相连；绕组s的同名端分别与绕组L的同名端和开关管SR1的漏极相连，绕组L的异名端与输出整流滤波电路的正端相连，开关管SR2的源极和开关管SR1的源极与输出整流滤波电路的负端相连，开关SR2的漏极与绕组s的异名端相连；

其特征在于：还包括一个辅助电压电路，所述的辅助电压电路输出辅助电压给绕组a，使辅助电压产生的磁通对绕组L上电流的影响抵消了绕组p磁通的变化对绕组L上电流的影响。

优选的，所述的输出整流滤波电路包括电阻R和电容Co，电容Co的正端连接电阻R的一端并作为输出整流滤波电路的正端；电容Co的负端连接电阻R的另一端并作为输出整流滤波电路的负端。

优选的，所述的辅助电压电路包括采样/运算电路U1、电容Ca、开关管G1和开关管G2；采样/运算电路U1的第一输入端连接电容Cr的正端，采样/运算电路U1的第二输入端连接电容Cr的负端，采样/运算电路U1的第三输入端连接电容Co的正端，采样/运算电路U1的第四输入端连接电容Co的负端；采样/运算电路U1的正向输出端分别与绕组a的同名端、电容Ca的负端相连，电容Ca的正端与开关管G1的漏极相连；开关管G1的源极分别与开关管G2的漏极、绕组a的异名端相连；开关管G2的源极与采样/运算电路U1的负相输出端相连，并且连接到输入电压Vin的负端。