[发明专利]一种副边采用三个二极管的正反激组合变换器及系统

说明书

本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种副边采用三个二极管的正反激组合变换器及系统。正反激组合变换器包括正激变换器主电路和能量转移与传输电路，所述正激变换器主电路包括高频变压器、开关管、第一二极管、第二二极管、电感和第一电容，所述能量转移与传输电路包括第三二极管。本发明具有以下优点：实现励磁能量转移到负载侧，提高了变压器励磁能量的利用率，提升了变换器的整体效率；工作稳定性和可靠性高，磁复位回路结构简单，所用器件数量少，便于集成，功耗低，能量传输效率高，便于推广使用；实现方便、成本低，可靠性较高。

技术领域

本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种副边采用三个二极管的正反激组合变换器及系统。

背景技术

自20世纪60年代(1956年)提出正激变换器以来，由于其结构简单、驱动容易及不存在开关直通的高可靠性等优势，已广泛应用于100W-300W的中小功率领域。

但是单管正激变压器的磁芯为单向磁化，需要磁复位电路或励磁能量转移电路防止变压器饱和，从而实现变压器磁滞回线能够回到每个周期的初始时刻，保证变压器的可靠磁复位，否则，变压器磁饱和将会引起原边电流急剧增加，导致变压器发热严重，开关管瞬间损坏，严重时并带来其他元件损坏，甚至可能引起炸机。上述问题在很大程度上限制了正激变换器的推广，所以必须添加专门的磁复位电路或者能量转移电路使得励磁能量可以消耗在其他器件上或者返回到输入电源或传输到负载端，避免磁芯饱和。

为此，国内外研究学者为解决正激变换器的磁复位问题，提出了多种磁复位方案，包括辅助绕组磁复位、RCD电路磁复位、有源钳位电路磁复位、双管正激、以及谐振磁复位等多种方式。此类复位电路将励磁能量消耗在电阻或者反馈给电源，虽然解决了变压器磁芯复位问题，但是降低了变压器磁芯的转换效率，导致变压器磁芯利用率低，同时也会存在影响开关频率、占空比或者电压应力等问题。

针对原边磁复位技术存在的问题和不足，近年来一些国内外研究学者开始探索副边励磁能量转移电路，通过将励磁能量转移到负载侧，提高了变压器的转换效率，并改善了电路的性能。但与此同时，也带来了一定问题。例如，结合正激和反激变换器的特点，组合设计成正反激变换器，但是此类变换器存在正激电感不能工作于CCM，降低了单管正激变换器的功率范围，同时，因为变压器需要加一定量的气隙，带来了变压器漏感的增加；也有采用副边第三绕组复位，同样存在影响正激电感的连续性，并且增加了变压器的设计和制造难度；还有采用多开关管结构，增加了变换器控制难度，并且增加了电路成本。

因此，研究新型的磁复位方式，对正激复位技术的发展显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种副边采用三个二极管的正反激组合变换器及系统，解决现有磁复位电路励磁能量利用率低、电路组成复杂、损耗大、效率低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种副边采用三个二极管的正反激组合变换器，其特征在于：包括正激变换器主电路和能量转移与传输电路，所述正激变换器主电路包括高频变压器、开关管、第一二极管、第二二极管、电感和第一电容，所述能量转移与传输电路包括第三二极管；其中，所述高频变压器的原边同名端为正激变换器主电路的正极电压输入端，其原边异名端与开关管的漏极连接，其副边同名端分别与第二二极管的阴极和电感的一端连接，其副边异名端分别与第一二极管的阴极和第三二极管的阳极连接；所述开关管的源极为正激变换器主电路的负极电压输入端，其的栅极为控制信号输入端；所述电感的另一端分别与第一电容的一端和第三二极管的阴极连接且为正激变换器主电路的正极电压输出端，所述第一二极管的阳极分别与第二二极管的阳极和第一电容的另一端连接且为正激变换器主电路的负极电压输出端，所述负极电压输出端接地。

其中，较佳方案是：所述第一二极管、第二二极管和第三二极管均为快恢复二极管。

其中，较佳方案是：所述开关管为全控型功率半导体器件。

其中，较佳方案是：所述开关管为NMOS开关管。