一种无损吸收零电压开关反激电路的制作方法

1.本发明涉及开关电源技术领域，具体是指一种无损吸收零电压开关反激电路。


背景技术：

2.开关电源是先进高科技领域内电子设备的源动力，有电子设备心脏的称号，由开关电源提供动力，以保障电子设备的质量和可靠性。
3.随着现代电力电子的发展，其中开关电源以功率损耗小、体积小型、重量轻盈、工作效率高效的优势近乎席卷了电子界。而且，在实际应用上对供电电源的要求越来越高，针对这些发展相应的开关电源的可靠性变的越来越重要，其各方面性能均要提高。现今开关电源的发展趋势于电源绿色化、电源小型化、电源数字化、电源集成化。在本世纪人们对环境保护的高度重视，将绿色技术的开关电源已广泛应用。高新技术的发展，使电源小型化、轻量化是开关电源的目标。数字电源智能控制开关和电源效率的数字芯片的组合，并使用适当的算法来调节电压，电流。相比模拟电源数字电源可以更好的完成控制设计。集成可以减少组件的大量使用。集成提高了系统的可靠性。并出现许多相关技术。出现了软开关技术。之后出现了功率校正技术在这些先进技术的应用发展的新阶段，将切换到高性能，高效率，高功率因数和低污染。
4.在此发展的背景技术下，发明了针对反激式开关电源，采用补偿、保护等手段，改善开关电源的可靠性，提高性能的具体应用电路。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷，提供一种无损吸收零电压开关反激电路，其提高了反激式开关电源可靠性，提供了一种无损吸收零电压开关反激电路。
6.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种无损吸收零电压开关反激电路，包括反激式开关电源输入电路、变压器电路、功率开关电路、整流电路、滤波电路和无损吸收电路；
7.所述反激式开关电源输入电路的输入端、变压器电路初级的输入端、功率开关电路的输入端均与外界供电电压连接，所述变压器电路初级的输出端与所述功率开关电路的输出端连接，所述变压器电路次级的输出端与所述无损吸收电路的输入端、整流电路的输入端、滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与整体电路的输出端连接；
8.所述变压器电路次级上增加cp电容支路或增加cp1电容支路或增加cp、cp1电容支路。
9.优选的，所述cp电容直接并联在变压器电路次级上。
10.优选的，所述cp1电容并联在整流二极管的两端。
11.本发明与现有技术相比的优点在于：1、传统电路中的场效应管q1需要过压吸收电路吸收开关沿过压而保证q1工作在安全区；
12.2、变无传统rcd或其它过压钳位电路时；q1漏极电压上升速度即被cp钳位，实现全
部或部分消除q1关断损耗及过压，实现软关断；
13.3、该原理发明将原本电路不利部分寄生参数，充分转化成有效参数，实现了连续、断续、准谐振三种模式下的高效工作。且避免了传统准谐振电路在欠谐振和过谐振状态时的额外损耗；
14.4、该原理仅实测，在不改变电路原貌，仅增加cp或cp1，电路效率提高30～70％，变压器损耗降低，过压钳位吸收功耗下降。且由于cp或cp1的电压变化率钳位作用，高频电磁噪音改善明显。
附图说明
15.图1是本发明一种无损吸收零电压开关反激电路的电路框图。
16.图2是本发明一种无损吸收零电压开关反激电路的电路原理图一。
17.图3是本发明一种无损吸收零电压开关反激电路的电路原理图二。
18.图4是本发明一种无损吸收零电压开关反激电路的电路原理图三。
19.图5是本发明一种无损吸收零电压开关反激电路的传统反激变换原理图。
20.图6是本发明一种无损吸收零电压开关反激电路的演变图一。
21.图7是本发明一种无损吸收零电压开关反激电路的演变图二。
22.图8是本发明一种无损吸收零电压开关反激电路的q1开通过程图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
24.一种无损吸收零电压开关反激电路，包括反激式开关电源输入电路、变压器电路、功率开关电路、整流电路、滤波电路和无损吸收电路；
25.所述反激式开关电源输入电路的输入端、变压器电路初级的输入端、功率开关电路的输入端均与外界供电电压连接，所述变压器电路初级的输出端与所述功率开关电路的输出端连接，所述变压器电路次级的输出端与所述无损吸收电路的输入端、整流电路的输入端、滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与整体电路的输出端连接；
26.所述变压器电路次级上增加cp电容支路或增加cp1电容支路或增加cp、cp1电容支路。
27.所述cp电容直接并联在变压器电路次级上。
28.所述cp1电容并联在整流二极管的两端。
29.本发明在具体实施时，电路有三种：1、如说明书附图2所示：增加cp电容支路；在变压器次级直接并联cp电容。
30.2、如说明书附图3所示：增加cp1电容支路；在整流二极管两端直接并联cp1电容。
31.3、如说明书附图4所示：增加cp、cp1电容支路；在变压器次级直接并联cp电容以及在整流二极管两端直接并联cp1电容。
32.连接关系：以说明书附图2电路为例：
33.输入信号正端接电容c1、电阻r1、电容c2和变压器tr1初级同名端，负端接电容c1另一端和场效应管q1的3脚，电阻r1、电容c2的另一端接在一起和二极管d1的1脚负极相连，二极管d1的2脚正极与场效应管q1的2脚、变压器tr1初级的另一端相连，控制输入信号与场
效应管q1的1脚相连，构成整个电路的输入部分，也就是变压器初侧部分，输出则由：变压器tr1次级输出端的同名端、电容cp的一端、和电容c3的一端连接在一起构成输出的一端；变压器tr1次级的另一输出端、电容cp的另一端和整流二极管d2的2脚正极相连，整流二极管d2的1脚负极与电容c3的另一端连接在一起构成输出的另一端。构成整个电路的输出部分，也就是变压器次侧部分，完成说明书附图2所示的整个电路连接。
34.另外两种电路的连接与说明书附图2不同的都在输出部分，说明书附图3是在说明书附图2上将电容cp去掉，将电容cp1直接和整流二极管d2相并联，说明书附图4是在说明书附图2上不用将电容cp去掉，再将电容cp1直接和整流二极管d2相并联。
35.由于在二次侧的一个或多个绕组，增加了电容cp或cp1，原理上改变了传统反激电源在开关沿的工作过程，使该反激拓扑增加了两个储能变换工作区域，q1进入软开关工作状态，部分或全部取消了r1、c2、d1构成类似的过压吸收网络。
36.发明原理工作简介：
37.1)q1关断过程：
38.tr1做t型恒功率等效变换后，传统反激变换原理如图5。电源从左侧输入，右侧输出。 lr1/lr2为变压器tr1漏感，ls为励磁电感。
39.q1关断瞬间变压器漏感lr1和励磁电感ls同时流过电流io，并储存能量：
[0040][0041]
注:l分别为lr1和ls。
[0042]
由于lr2初始电流为0，它的感应反电势为如上图所示左负右正：
[0043][0044]
因此；lr2在关断沿感生电压阻止lr1及ls储能向二次传送，而导致q1漏极过电压。因此传统电路需要过压吸收电路吸收开关沿过压而保证q1工作在安全区。
[0045]
ls感生的逆变电压为：
[0046]
els＝uc1 elr2式(三)
[0047]
发明电路改变了电路工作原理，使之演变为见图6：
[0048]
cp在q1关断前的t0-时刻：
[0049]
els＝ucp式(四)
[0050]
此时cp被充电至上正下负，q1流过的电流为i0。关断开始(t0时刻)变压器网络由下向上充电，直至cp两端电压ucp0等于c3(uc3)两端电压加上d2压降(vd2m)。如图7 所示：
[0051]
cp电容量为ccp，且初始状态(t0时刻)为正，两端电压为ucp，q1关断瞬间电流为i0，充至终止电压的时间为t。那么，d1开路时，充电过程中，cp两端电压为：
[0052][0053]
即变无传统rcd或其它过压钳位电路时；q1漏极电压上升速度即被cp钳位，实现全部或部分消除q1关断损耗及过压，实现软关断。
[0054]
传统rcd等过压吸收电路与发明电路为并联吸收关系，是否有无均不影响发明电路的工作原理。
[0055]
2)q1开通过程见图8
[0056]
q1开通瞬间，由于lr1、lr2较小，首先被串联充电。由于两漏磁磁链相串，由传统拓扑不对称磁链变成该发明的对称平衡磁链，矢量合成后部分或全部注入主磁路，完成q1首开漏感储能。
[0057]
由此介绍，可以看出，该原理发明将原本电路不利部分寄生参数；充分转化成有效参数，实现了连续、断续、准谐振三种模式下的高效工作。且避免了传统准谐振电路在欠谐振和过谐振状态时的额外损耗。
[0058]
该原理仅实测，在不改变电路原貌，仅增加cp或cp1，电路效率提高30～70％，变压器损耗降低，过压钳位吸收功耗下降。且由于cp或cp1的电压变化率钳位作用，高频电磁噪音明显。
[0059]
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。