[发明专利]高压输出变换器

说明书

本发明提供一种高压输出变换器，采用正反激电路，包含输入正端、输入负端、变压器TX1、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、输出正端以及输出负端，其连接关系是输入正端、变压器TX1原边绕组同名端、MOS管Q1漏极与输入负端依次连接；电容C2与MOS管Q2串联后并联在原边绕组两端；变压器TX1副边绕组异名端、二极管D1、D3与输出正端串联，输出负端、二极管D2与变压器TX1副边绕组同名端依次串联，电容C1并联在二极管D1的阴极及变压器TX1副边绕组同名端之间，电容C2并联在变压器TX1副边绕组异名端与二极管D2阳极之间，电容C3并联在输出正端与输出负端之间。本发明可实现高压输出，在全负载范围内保证主功率实现ZVS。

技术领域

本发明涉及一种变换器电路，特别涉及一种高压输出变换器。

背景技术

在开关电源应用领域中，很多场合需要高压输出的电源：在高压直流输电时，需要供电端将电压升高；在医学X射线机中，射线管需要在高压电场下工作；在工业静电除尘应用中，放电极与集尘极之间需要施加高压直流电……若采用反激的基本拓扑应用于输出高压的领域，通过多绕组方式升高电压或者通过电容、二极管组成多级倍压整流，可以达到高输出电压的目的，但以上方法都存在一定的局限性。

采用多绕组整流然后再进行串联输出的方式，相当于多个反激输出串联，输出电压越高需要的绕组就越多，对于变压器体积的要求是一个挑战，另外由于绕组多，耦合不好，漏感能量全都消耗掉，效率不高；此外，该变换器原边的MOS管没有实现ZVS，不利于高频化。

反激和正激两种电路都有各自的优点：反激电路只需一个功率管，无需输出电感，结构简单；正激电路可以直接传输能量，效率高。由于正激电路以及反激电路在变压器副边的极性相反，因此不能简单地直接将两者结合在一起，需要在副边添加器件，使得两者的最终的输出极性一致，才能使输出正常工作。本领域现有技术一种正反激电路的具体电路拓扑结构，如图1所示。该方案采用了正激和反激两个工作过程，与单独的反激方案相比，该方案增加了正激的工作过程，一定程度上提高了工作效率，但依然没有解决漏感能量问题以及ZVS的问题。

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，提出一种高压输出变换器，可以在高压输出时提高开关电源电路的能量传输效率，并且提供相关的控制方案，使得在不同负载的情况下都可以保持高效率。

本发明高压输出变换器包含输入正端、输入负端、变压器TX1、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、输出正端以及输出负端，其连接关系为：

输入正端与变压器TX1原边绕组P1的同名端电连接，变压器TX1原边绕组P1的异名端与MOS管Q1的漏极电连接，MOS管Q1的源极与输入负端电连接，MOS管Q1的漏极还与MOS管Q2的源极电连接，MOS管Q2的漏极与电容C4的正端电连接，电容C4的负端与输入正端电连接，变压器TX1副边绕组S1的异名端与二极管D1的阳极电连接，二极管D1的阴极与电容C1的正端电连接，电容C1的负端与变压器TX1副边绕组S1的同名端电连接，变压器TX1副边绕组S1的异名端还与电容C2的正端电连接，电容C2的负端与二极管D2的阳极电连接，二极管D2的阴极与变压器TX1副边绕组S1的同名端电连接，电容C1的正端还与二极管D3的阳极电连接，二极管D3的阴极与电容C3的正端电连接，电容C3的负端与电容C2的负端电连接，电容C3的正端还与输出正端电连接，电容C3的负端还与输出负端电连接。

与传统方案相比，该高压输出变换器增加了MOS管Q2以及电容C4，用于吸收漏感能量。

该高压输出变换器电路有两种控制方式，在负载比较重时，采用MOS管互补控制，控制简单，可以实现ZVS，而且互补控制可以降低MOS管的寄生二极管导通时间，从而降低损耗；在半载以下时，采用非互补控制，在保证实现ZVS的情况下，可以降低反向激磁的幅度，降低磁摆幅，从而降低变压器铁损。