[发明专利]正反激式开关电源电路及其控制方法

说明书

本发明提供一种正反激式电源电路，集成了正激变换器和反激变换器的优点，利用输出电感随输入电压变化而发生变化的特性来降低正激回路的电流在高低压电流的变化率，另外再通过调整正激绕组匝数和输出电感的感量可保证正激回路的电流在高低压基本保持不变，从而减小正反激变换器的体积，通过正激回路和反激回路的能量合理分配来减小输出纹波，利用有源钳位电路实现主开关管的ZVS提高正反激变换器的效率并改善EMI。

技术领域

本发明涉及开关电源电路，尤其涉及一种正反激式开关电源电路。

背景技术

正反激变换器综合了正激变换器和反激变换器的优点，具有比较好的整体性能，正反激变换器利用一个变压器实现正激变压器和反激变压器的功能，使变压器的利用更加充分。正反激变压器的输出电流由反激回路和正激回路共同提供，理想情况下，正反激变换器中的正激回路在高压低输入的总电流占比不变，以便于正反激变换器最大程度的得到利用，体积最小化。而目前已有的技术，正激回路的电流会随着输入电压的升高而增大，若输入电压为 18V-36V，输出12V/2A的正反激变换器，在低压满载的情况下，反激回路提供85％的输出电流，正激回路提供15％的输出电流，但是在高压满载时，反激回路提供60％的输出电流，正激回路提供40％的输出电流，而变换器中反激变压器以低压满载反激回路所提供的85％的输出能量进行设计，输出电感以高压满载所提供的40％的输出能量进行设计。导致正反激变换器应用在宽输入范围下的变压器的设计更为复杂，体积更大，同时变换器的输出纹波受正激回路的电流影响。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是克服现有技术的不足，提出一种正反激式开关电源电路，可以极大的减小正激回路随输入电压的变化，并减小输出纹波。

本发明的发明构思为常规情况下正激回路会通过续流二极管来增大输出电感的去磁时间来增大正激回路的电流，本发明可利用正激绕组电压来减小输出电感的去磁时间从而减小正激回路的电流，使得正激回路的电流会随着输入电压升高而有所降低，从而使得正激回路在高低压的情况下电流变化减小，通过调整正激绕组匝数和正激回路的输出电感的感量，可使得正激回路的输出电流在高低压基本维持不变，有利于变换器减小体积，减小输出纹波。

基于上述发明构思，本申请的技术方案如下：

一种正反激式开关电源电路，包括原边绕组单元、有源钳位电路和副边绕组单元，其中，原边绕组单元包括直流源Vin、变压器TX1的原边绕组P1和主开关管Q1，其中，直流源Vin 的正端与变压器TX1的原边绕组P1的同名端连接，变压器TX1原边绕组P1的异名端与主开关管Q1的漏极连接，直流源Vin的负端与主开关管Q1的源极连接，主开关管Q1的源极还接地；副边绕组单元包括变压器TX1副边绕组S1、变压器TX1副边绕组S2、二极管D1、二极管D3、电感Lo和电容Co；其中，变压器TX1副边绕组S1的同名端和二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极与电感Lo的一端连接，电感Lo的另一端与电容Co的一端连接，电容Co的一端还引出作为开关电源电路的输出正端；变压器TX1副边绕组S1的异名端与电容Co的另一端连接，电容Co的另一端接地，电容Co的另一端还引出作为开关电源电路的输出负端；变压器TX1副边绕组S2的异名端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电容Co的一端连接，变压器TX1副边绕组S2的同名端与电容Co的另一端连接。

优选的，所述有源钳位电路，并联在变压器TX1原边绕组P1的两端，包括辅助开关管 Q2和电容Cr，其中，电容Cr的一端分别与直流源Vin的正端以及变压器TX1原边绕组P1的同名端连接，电容Cr的另一端与辅助开关管Q2的漏极连接，辅助开关管Q2的源极与变压器TX1原边绕组P1的异名端连接。

优选的，所述有源钳位电路，并联在主开关管Q1的两端，包括辅助开关管Q2和电容Cr，其中，电容Cr的一端分别与主开关管Q1的漏极以及变压器TX1原边绕组P1的异名端连接，电容Cr的另一端与辅助开关管Q2的源极连接，辅助开关管Q2的漏极与主开关管Q1 的源极以及直流源Vin的负端连接。