[发明专利]一种正反激辅助电路及包含该辅助电路的开关电源电路

说明书

本发明公开了一种正反激辅助电路及包含该辅助电路的开关电源电路，所述辅助绕组正激时，第一电容、辅助开关管、辅助绕组形成正激储能回路，通过该回路给模块内部的储能元件充能，为主控IC供电；在辅助电路反激时，第一电容、辅助绕组、辅助开关管形成反激储能回路，通过该回路给模块内部的储能元件充能，为主控IC供电，在此阶段，通过在辅助开关管控制端施加驱动信号，将第一电容的能量注入到辅助绕组，并通过变压器耦合到原边绕组，为原边主开关管实现软开关提供条件。本发明能够在电路启动瞬间提供充足的能量供应，使用单绕组正反激辅助供电，同时复用辅助供电电路实现主开关管的软开关，降低其开关损耗，提升产品的效率。

技术领域

本发明涉及开关电源领域，特别涉及一种正反激辅助电路及包含该辅助电路的开关电源电路。

背景技术

在开关电源领域里，反激拓扑及其拓展拓扑十分普及且实用，该类设计的发展对产品的升级有着非常重要的意义。

现有技术的开关电路常使用辅助绕组对主控IC进行供电，即电路正常工作时，主控IC的供电能量从辅助绕组中获取；但在电路启动时，由于辅助绕组暂无能量，所以需要通过其他方式给主控IC进行供电，常用的技术为通过添加一个启动电路给主控IC进行供电，即主控IC的供电方式为：启动时，由启动电路供电，在开关电路正常工作后，主控IC由辅助绕组进行供电。该类电路在设计时，为了降低产品能耗，往往会在主控IC启动后将启动电路供电切断，由辅助绕组单独进行主控IC供电。图1为现有技术中常见的一种辅助绕组供电方式，其实施方式为单绕组反激式辅助供电(该反激拓扑中，P1为原边绕组，S1为副边绕组，A1为反激辅助绕组)。该供电方式有一个较为明显的特点：供电能量充足但初始供电瞬间能量供应较缓慢。在主控IC启动瞬间，产品的功能电路越多，其所需瞬态能耗将越大，此时由于启动电路供电已切断，而反激式辅助绕组供电较缓慢，产品将会出现供电不足的情况，导致产品无法正常启动。在该供电方式下，为了提升产品的启动性能，一方面需要增加启动电路的供电电流，这会导致启动电路的损耗增加，器件温升高，降低产品的可靠性；另一方面需增加辅助供电电路中储能电容的容值(如图1中的储能电容C1)，这会导致产品的体积及成本增加，不利于产品小型化。

图2是另一种辅助绕组供电方式，即双绕组正反激分别辅助供电的方式(该反激拓扑中，P1为原边绕组，S1为副边绕组，A1为反激辅助绕组，A2为正激辅助绕组)。利用正激辅助供电电路瞬态能量较充足的特点，给产品提供充足的瞬态能量，以抵消功能电路带来的瞬态能耗，进而解决产品供电不足导致产品无法正常启动的问题。但该方式也存在以下缺点：1、该技术中需使用双绕组的方式实现正反激分别辅助供电，加大产品变压器设计难度，且工艺复杂；2、该电路较为复杂，加大产品电路辅助程度，降低产品可靠性。

为了解决上述问题，公开号为CN 210075088U的实用新型专利中公开了一种单绕组正反激辅助电路，具体实施例电路参考图3，该辅助供电方式在不增加变压器设计难度且保证产品可靠性的前提下解决由于功能电路较多而导致的启动时供电不足问题。

与此同时，随着开关电源领域的发展，产品体积小型化、高功率密度等指标成为人们追求的目标，高频化是实现该目标的主要手段。但是由于普通反激拓扑是硬开关，高频化会使得开关管的开关损耗增大，且发热严重，特别是高耐压开关管的导通阻抗和结电容都比较大，在实际高压应用场合中这些缺点将进一步扩大，导致变换器整体的效率低、可靠性低，难以满足绿色电源的发展要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种正反激辅助电路及包含该辅助电路的开关电源电路，在不增加变压器设计难度且保证产品可靠性的前提下解决由于功能电路较多而导致的启动时供电不足问题，采用辅助电路进行能量注入，实现反激变换器中主开关管的软开关功能(软开关：通过在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，降低它们的变化率，从而大大减小甚至消除开关损耗；也可以称为ZVS，ZVS：Zero Voltage Switching)，可以减小其开关损耗，提高变换器整体性能。