一种分流式变换器电路的制作方法

1.本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种分流式变换器电路。


背景技术：

2.在众多的开关电源电路拓扑中，推挽变换器电路，输入输出电气隔离、输出电压纹波小、转化效率高等诸多优异的性能特点，使其受到业界广泛关注；其电路结构看似简单，确让很多设计师望而却步，因为推挽变换器有一个最头疼的问题，电压尖峰。电压尖峰是推挽变换器漏感所致，在开关管关断瞬间产生电压尖峰；还有在双半波整流高压输出时，整流二极管反向截止瞬间也存在反向的电压尖峰；为了解决上述技术问题，目前有rc吸收、rcd吸收等等吸收电路来满足设计的要求，但确发现都不能从根本上解决电压尖峰问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分流式变换器电路；本发明的一种分流式变换器电路，是在推挽变换器电路的基础上，增加了分流绕组，在开关管导通时，起到分流的作用，在开关管都截止时，分流绕组两端的电压产生弦波振荡，永不累计直流偏磁，绕组利用充分，形成了四条无损磁复位回路，彻底抑制电压尖峰的产生；还增加了附加绕组，形成了四条放电回路，抑制反向电压尖峰的产生；四条无损磁复位回路都利用供电电路的滤波电容参与磁复位，回收了能量，磁复位快，能量利用充分，在高压输入时和在高压输出时都不产生电压尖峰。
4.本发明的具体技术方案为：一种分流式变换器电路，包括输入电路、输出电路。
5.所述输入电路由开关变压器t1、开关管q1、开关管q2、第一电容c1组成。
6.所述开关变压器t1由第一抑制尖峰组件、第二抑制尖峰组件组成。
7.所述第一抑制尖峰组件由初级绕组n1、分流绕组n2的两端并联组成，且初级绕组n1有中心抽头a3。
8.所述第二抑制尖峰组件由附加绕组n3、次级绕组n4的两端并联组成，且次级绕组n4有中心抽头s3。
9.其中，所述输入电路的内部连接关系为：所述第一抑制尖峰组件的初级绕组n1的中心抽头a3与直流输入端正极in 连接后再与第一电容c1的正极连接，初级绕组n1的a1端与分流绕组n2的b1端连接后再与开关管q2的漏极连接，初级绕组n1的a2端与分流绕组n2的b2端连接后再与开关管q1的漏极连接，开关管q2的栅极与控制信号h2连接，开关管q1的栅极与控制信号h1连接，开关管q1的源极、开关管q2的源极、第一电容c1的负极都与直流输入端负极in-连接。
10.所述输出电路，由二极管d1、二极管d2、电感l1、第二电容c2组成。
11.其中，所述输出电路的内部连接关系为：所述第二抑制尖峰组件的次级绕组n4的一端s1与附加绕组n3的x1端连接后再与二极管d1的正极连接，次级绕组n4的另一端s2与附加绕组n3的x2端连接后再与二极管d2的正极连接，二极管d1的负极、二极管d2的负极、第二
电容c2的正极都与直流输出端正极out 连接，次级绕组n4的中心抽头s3与电感l1的一端连接，电感l1的另一端、第二电容c2的负极都与直流输出端负极out-连接。
12.其中，所述第一抑制尖峰组件的初级绕组n1与分流绕组n2的匝数相同、线径可以不相等。
13.其中，所述第二抑制尖峰组件的附加绕组n3与次级绕组n4的匝数相同、线径可以不相等。
14.其中，所述开关变压器t1的第一抑制尖峰组件的初级绕组n1的a1端、分流绕组n2的b1端、第二抑制尖峰组件的附加绕组n3的x1端、次级绕组n4的s1端为同名端。
15.其中，所述控制信号h1、控制信号h2的相位差为180度。
16.其中，所述开关管q1、开关管q2分别为nmos场效应管q1、nmos场效应管q2。
17.本发明的一种分流式变换器电路的具体工作过程为：当控制信号h1为高电平时开关管q2关断、开关管q1导通，所述开关变压器t1的第一抑制尖峰组件的初级绕组n1的中心抽头a3到a2端的线圈通电产生磁场，根据电磁感应原理，初级绕组n1的中心抽头a3到a1端的线圈产生感应电动势与直流输入端正极in 的电压叠加，使初级绕组n1的a1端电压升高，为分流绕组n2供电，分流绕组n2通电产生磁场，通过开关变压器t1的软磁铁芯传递能量到所述第二抑制尖峰组件的附加绕组n3及次级绕组n4，根据开关电源正激原理，附加绕组n3的x1端、次级绕组n4的s1端产生正电压，二极管d1导通，二极管d2反向截止；电流经过附加绕组n3的x1端
→
二极管d1
→
第二电容c2
→
电感l1
→
次级绕组n4的中心抽头s3
→
次级绕组n4的s2端
→
附加绕组n3的x2端
→
附加绕组n3的x1端形成放电回路，抑制了反向电压尖峰的产生，是因为“电压尖峰是推挽变换器漏感所致，漏感与绕组线圈的匝数的平方成正比，漏感与初、次级绕组的耦合程度成反比”，附加绕组n3与次级绕组n4并联达到直接耦合，在第二电容c2的吸电作用下，次级绕组n4的s2端有电流通过，所以此时次级绕组n4的s2端不会产生反向电压尖峰；电流经过次级绕组n4的s1端
→
二极管d1
→
第二电容c2
→
电感l1
→
次级绕组n4的中心抽头s3
→
次级绕组n4的s1端形成放电回路；经过放电回路滤波储能的同时直流输出端正极in 向负载输出电能；当控制信号h2为高电平时开关管q1关断、开关管q2导通，所述开关变压器t1的第一抑制尖峰组件的初级绕组n1的中心抽头a3到a1端的线圈通电产生磁场，根据电磁感应原理，初级绕组n1的中心抽头a3到a2端的线圈产生感应电动势与直流输入端正极in 的电压叠加，使初级绕组n1的a2端电压升高，为分流绕组n2供电，分流绕组n2通电产生磁场，通过开关变压器t1的软磁铁芯传递能量到所述第二抑制尖峰组件的附加绕组n3及次级绕组n4，根据开关电源正激原理，附加绕组n3的x2端、次级绕组n4的s2端产生正电压，二极管d2导通，二极管d1反向截止；电流经过附加绕组n3的x2端
→
二极管d2
→
第二电容c2
→
电感l1
→
次级绕组n4的中心抽头s3
→
次级绕组n4的s1端
→
附加绕组n3的x1端
→
附加绕组n3的x2端形成放电回路，抑制了反向电压尖峰的产生，是因为“电压尖峰是推挽变换器漏感所致，漏感与绕组线圈的匝数的平方成正比，漏感与初、次级绕组的耦合程度成反比”，附加绕组n3与次级绕组n4并联达到直接耦合，在第二电容c2的吸电作用下，次级绕组n4的s1端有电流通过，所以此时次级绕组n4的s1端不会产生反向电压尖峰；电流经过次级绕组n4的s2端
→
二极管d2
→
第二电容c2
→
电感l1
→
次级绕组n4的中心抽头s3
→
次级绕组n4的s2端形成放电回路；经过放电回路滤波储能的同时直流输出端正极in 向负载输出电能；
在开关管q1被关断瞬间、开关管q2没有导通时，开关变压器t1立即自动磁复位；根据反电动势原理，初级绕组n1的a2端、分流绕组n2的b2端的电压升高；电流经过初级绕组n1的a1端
→
初级绕组n1的中心抽头a3
→
第一电容c1
→
开关管q2的体二极管
→
初级绕组n1的a1端形成磁复位回路；电流经过分流绕组n2的b1端
→
分流绕组n2的b2端
→
初级绕组n1的a2端
→
初级绕组n1的中心抽头a3
→
第一电容c1
→
开关管q2的体二极管
→
分流绕组n2的b1端形成磁复位回路，抑制了电压尖峰的产生，是因为“电压尖峰是推挽变换器漏感所致，漏感与绕组线圈的匝数的平方成正比，漏感与初、次级绕组的耦合程度成反比”，分流绕组n2与初级绕组n1并联达到直接耦合，在第一电容c1的作用下，初级绕组n1的a2端有电流通过，所以此时初级绕组n1的a2端不会产生电压尖峰；同时开关变压器t2的第二抑制尖峰组件的附加绕组n3、次级绕组n4都输出电能；在开关管q2被关断瞬间、开关管q1没有导通时，开关变压器t1立即自动磁复位；根据反电动势原理，初级绕组n1的a1端、分流绕组n2的b1端的电压升高；电流经过初级绕组n1的a2端
→
初级绕组n1的中心抽头a3
→
第一电容c1
→
开关管q1的体二极管
→
初级绕组n1的a2端形成磁复位回路；电流经过分流绕组n2的b2端
→
分流绕组n2的b1端
→
初级绕组n1的a1端
→
初级绕组n1的中心抽头a3
→
第一电容c1
→
开关管q1的体二极管
→
分流绕组n2的b2端形成磁复位回路，抑制了电压尖峰的产生，是因为“电压尖峰是推挽变换器漏感所致，漏感与绕组线圈的匝数的平方成正比，漏感与初、次级绕组的耦合程度成反比”，分流绕组n2与初级绕组n1并联达到直接耦合，在第一电容c1的作用下，初级绕组n1的a1端有电流通过，所以此时初级绕组n1的a1端不会产生电压尖峰；同时开关变压器t2的第二抑制尖峰组件的附加绕组n3、次级绕组n4都输出电能；在开关管q1导通时，分流绕组n2起到了分流的作用；在开关管q2导通时，分流绕组n2也起到了分流的作用；在开关管q1被关断、开关管q2没有导通时，分流绕组n2向第一电容c1放电，使初级绕组n1两端的电压按正弦波规律变化振荡，不累计直流偏磁，振荡频率随负载的增加而增大；在开关管q2被关断、开关管q1没有导通时，分流绕组n2向第一电容c1放电，使初级绕组n1两端的电压按正弦波规律变化振荡，不累计直流偏磁，振荡频率随负载的增加而增大。
18.作为优选，所述开关管q1、所述开关管q2分别为igbt绝缘栅双极型晶体管q1、igbt绝缘栅双极型晶体管q2。
19.本发明的有益效果在于 ：本发明的一种分流式变换器电路，增加了分流绕组，起到分流的作用，绕组利用充分，形成了四条无损磁复位回路，彻底抑制了电压尖峰的产生；还增加了附加绕组，形成四条放电回路，抑制了反向电压尖峰的产生；能量利用充分，输出功率大且效率高达；分流绕组两端的电压产生弦波振荡，弦波振荡是指按正弦波规律变化的振荡，不累计直流偏磁，在高压输入时和在高压输出时都不产生电压尖峰，工作状态稳定可靠，电路结构及驱动简单；既适合高压输入的开关电源使用，又适合高压输出的开关电源使用。
20.附图说明
21.图1为本发明的一种分流式变换器电路连接示意图；
图2为本发明的控制信号h1、控制信号h2、开关管q1漏极、开关管q2漏极的电压波形示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本发明的技术作进一步的描述。
23.实施例1如图1所示，一种分流式变换器电路，包括输入电路、输出电路；所述输入电路由开关变压器t1、开关管q1、开关管q2、第一电容c1组成；所述开关变压器t1由第一抑制尖峰组件、第二抑制尖峰组件组成；所述第一抑制尖峰组件由初级绕组n1、分流绕组n2的两端并联组成，且初级绕组n1有中心抽头a3；所述第二抑制尖峰组件由附加绕组n3、次级绕组n4的两端并联组成，且次级绕组n4有中心抽头s3；其中，所述输入电路的内部连接关系为：所述第一抑制尖峰组件的初级绕组n1的中心抽头a3与直流输入端正极in 连接后再与第一电容c1的正极连接，初级绕组n1的a1端与分流绕组n2的b1端连接后再与开关管q2的漏极连接，初级绕组n1的a2端与分流绕组n2的b2端连接后再与开关管q1的漏极连接，开关管q2的栅极与控制信号h2连接，开关管q1的栅极与控制信号h1连接，开关管q1的源极、开关管q2的源极、第一电容c1的负极都与直流输入端负极in-连接；所述输出电路，由二极管d1、二极管d2、电感l1、第二电容c2组成；其中，所述输出电路的内部连接关系为：所述第二抑制尖峰组件的次级绕组n4的一端s1与附加绕组n3的x1端连接后再与二极管d1的正极连接，次级绕组n4的另一端s2与附加绕组n3的x2端连接后再与二极管d2的正极连接，二极管d1的负极、二极管d2的负极、第二电容c2的正极都与直流输出端正极out 连接，次级绕组n4的中心抽头s3与电感l1的一端连接，电感l1的另一端、第二电容c2的负极都与直流输出端负极out-连接；本实施例中，所述第一抑制尖峰组件的初级绕组n1与分流绕组n2的匝数相同、线径相等；本实施例中，所述第二抑制尖峰组件的附加绕组n3与次级绕组n4的匝数相同、附加绕组n3线径为次级绕组n4线径的四分之一；本实施例中，所述开关变压器t1的第一抑制尖峰组件的初级绕组n1的a1端、分流绕组n2的b1端、第二抑制尖峰组件的附加绕组n3的x1端、次级绕组n4的s1端为同名端；本实施例中，如图2所示，所述控制信号h1、控制信号h2为相位差180度的矩形波信号；本实施例中，所述开关管q1、开关管q2分别为nmos场效应管q1、nmos场效应管q2；本发明的一种分流式变换器电路的具体工作过程为：如图2所示，t1到t2时间段，控制信号h1为高电平开关管q2关断、开关管q1导通，开关管q1的漏极电压约等于零，所述开关变压器t1的第一抑制尖峰组件的初级绕组n1的中心抽头a3到a2端的线圈通电产生磁场，根据电磁感应原理，初级绕组n1的中心抽头a3到a1端的线圈产生感应电动势与直流输入端正极in 的电压叠加，使初级绕组n1的a1端电压升高，
即开关管q2的漏极电压为高电压，为分流绕组n2供电，分流绕组n2通电产生磁场，通过开关变压器t1的软磁铁芯传递能量到所述第二抑制尖峰组件的附加绕组n3及次级绕组n4，根据开关电源正激原理，附加绕组n3的x1端、次级绕组n4的s1端产生正电压，二极管d1导通，二极管d2反向截止；电流经过附加绕组n3的x1端
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二极管d1
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第二电容c2
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电感l1
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次级绕组n4的中心抽头s3
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次级绕组n4的s2端
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附加绕组n3的x2端
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附加绕组n3的x1端形成放电回路，抑制了反向电压尖峰的产生，是因为“电压尖峰是推挽变换器漏感所致，漏感与绕组线圈的匝数的平方成正比，漏感与初、次级绕组的耦合程度成反比”，附加绕组n3与次级绕组n4并联达到直接耦合，在第二电容c2的吸电作用下，次级绕组n4的s2端有电流通过，所以此时次级绕组n4的s2端不会产生反向电压尖峰；电流经过次级绕组n4的s1端
→
二极管d1
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第二电容c2
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电感l1
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次级绕组n4的中心抽头s3
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次级绕组n4的s1端形成放电回路；经过放电回路滤波储能的同时直流输出端正极in 向负载输出电能；t4到t5时间段，控制信号h2为高电平开关管q1关断、开关管q2导通，开关管q2的漏极电压约等于零，所述开关变压器t1的第一抑制尖峰组件的初级绕组n1的中心抽头a3到a1端的线圈通电产生磁场，根据电磁感应原理，初级绕组n1的中心抽头a3到a2端的线圈产生感应电动势与直流输入端正极in 的电压叠加，使初级绕组n1的a2端电压升高，即开关管q1的漏极电压为高电压，为分流绕组n2供电，分流绕组n2通电产生磁场，通过开关变压器t1的软磁铁芯传递能量到所述第二抑制尖峰组件的附加绕组n3及次级绕组n4，根据开关电源正激原理，附加绕组n3的x2端、次级绕组n4的s2端产生正电压，二极管d2导通，二极管d1反向截止；电流经过附加绕组n3的x2端
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二极管d2
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第二电容c2
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电感l1
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次级绕组n4的中心抽头s3
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次级绕组n4的s1端
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附加绕组n3的x1端
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附加绕组n3的x2端形成放电回路，抑制了反向电压尖峰的产生，是因为“电压尖峰是推挽变换器漏感所致，漏感与绕组线圈的匝数的平方成正比，漏感与初、次级绕组的耦合程度成反比”，附加绕组n3与次级绕组n4并联达到直接耦合，在第二电容c2的吸电作用下，次级绕组n4的s1端有电流通过，所以此时次级绕组n4的s1端不会产生反向电压尖峰；电流经过次级绕组n4的s2端
→
二极管d2
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第二电容c2
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电感l1
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次级绕组n4的中心抽头s3
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次级绕组n4的s2端形成放电回路；经过放电回路滤波储能的同时直流输出端正极in 向负载输出电能；t2到t3时间段，开关管q1被关断、开关管q2没有导通，开关变压器t1立即自动磁复位；根据反电动势原理，初级绕组n1的a2端、分流绕组n2的b2端的电压升高，开关管q1的漏极电压成正弦波规律升高，开关管q2的漏极电压成正弦波规律下降；电流经过初级绕组n1的a1端
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初级绕组n1的中心抽头a3
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第一电容c1
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开关管q2的体二极管
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初级绕组n1的a1端形成磁复位回路；电流经过分流绕组n2的b1端
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分流绕组n2的b2端
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初级绕组n1的a2端
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初级绕组n1的中心抽头a3
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第一电容c1
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开关管q2的体二极管
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分流绕组n2的b1端形成磁复位回路，抑制了电压尖峰的产生，是因为“电压尖峰是推挽变换器漏感所致，漏感与绕组线圈的匝数的平方成正比，漏感与初、次级绕组的耦合程度成反比”，分流绕组n2与初级绕组n1并联达到直接耦合，在第一电容c1的作用下，初级绕组n1的a2端有电流通过，所以此时初级绕组n1的a2端不会产生电压尖峰；同时开关变压器t2的第二抑制尖峰组件的附加绕组n3、次级绕组n4都输出电能；t5到t6时间段，开关管q2被关断、开关管q1没有导通，开关变压器t1立即自动磁复位；根据反电动势原理，初级绕组n1的a1端、分流绕组n2的b1端的电压升高，开关管q2的漏
极电压成正弦波规律升高，开关管q1的漏极电压成正弦波规律下降；电流经过初级绕组n1的a2端
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初级绕组n1的中心抽头a3
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第一电容c1
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开关管q1的体二极管
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初级绕组n1的a2端形成磁复位回路；电流经过分流绕组n2的b2端
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分流绕组n2的b1端
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初级绕组n1的a1端
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初级绕组n1的中心抽头a3
→
第一电容c1
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开关管q1的体二极管
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分流绕组n2的b2端形成磁复位回路，抑制了电压尖峰的产生，是因为“电压尖峰是推挽变换器漏感所致，漏感与绕组线圈的匝数的平方成正比，漏感与初、次级绕组的耦合程度成反比”，分流绕组n2与初级绕组n1并联达到直接耦合，在第一电容c1的作用下，初级绕组n1的a1端有电流通过，所以此时初级绕组n1的a1端不会产生电压尖峰；同时开关变压器t2的第二抑制尖峰组件的附加绕组n3、次级绕组n4都输出电能；t1到t2时间段，开关管q1导通，分流绕组n2起到了分流的作用；t4到t5时间段，开关管q2导通，分流绕组n2也起到了分流的作用；t2到t4时间段，开关管q1被关断、开关管q2没有导通，分流绕组n2向第一电容c1放电，使初级绕组n1两端的电压按正弦波规律变化振荡，不累计直流偏磁，振荡频率随负载的增加而增大；t5到t7时间段，开关管q2被关断、开关管q1没有导通，分流绕组n2向第一电容c1放电，使初级绕组n1两端的电压按正弦波规律变化振荡，不累计直流偏磁，振荡频率随负载的增加而增大。
24.实施例2实施例2与实施例1的不同之处在于：所述开关管q1、所述开关管q2分别为igbt绝缘栅双极型晶体管q1、igbt绝缘栅双极型晶体管q2。
25.本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
26.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。