[實用新型]一種自激式電源變換電路

在審

• 申請號: 200920079758.3
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN201365200Y
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 馬富;劉罡麟;虞茗暢
• 申請（專利權）人: 成都大殷電器科技有限公司
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本實用新型涉及電源變換器電路，更具體的是涉及利用半導體器件，將一種電源形態轉換成另一種電源形態的電路；本實用新型電路中不存在產生激勵信號的震蕩器，屬于自激式電源變換器；本實用新型中，輸入和輸出被高頻變壓器完全隔離，屬離線式電源變換器。

背景技術

電源一般都需要轉換后才能被各種電器設備所使用，比如交流變直流，高壓變低壓，直流變交流等，電源變換的方法是多樣的。凡是利用半導體功率器件作為開關，將一種電源形態轉換成另一種電源形態的電路，叫做開關變換電路，又稱為開關電源。

電源變換器按激勵方式，可以分為兩大類：自激式和他激式。其中，他激式電路中必須要有產生激勵信號的震蕩器、驅動電路、輔助電源等，電路結構復雜，所需元器件較多，成本較高。不是本實用新型所討論的范疇。自激式離線電源變換器的典型代表為羅埃耶式和約翰遜式變換器。

圖1圖解了羅埃耶式電源變換器10的例子。該電路是美國科學家羅埃耶(G.H.Royer)于1955年實用新型的。它的巧妙之處就在于，利用高頻變壓器的磁芯飽和來實現自激震蕩。此后，以該技術為基礎的各種形式的電源變換器不斷被研制出來，取代了早期的旋轉式和機械振子式換流設備。在當時被廣泛應用于航天及軍事電子設備上。

在今天，羅埃耶式電源變換器未能得到廣泛地應用。究其原因，是該電路存在許多缺點。譬如：(1)高頻輸出變壓器(101)的磁芯必須飽和才能實現持續的自激震蕩，對磁芯材料有特殊的要求，一般要具有矩形磁滯回線，要有較高的磁通密度。(2)半導體功率器件(102、103)的能量損耗很大，即或在輕負載時也是如此。(3)工作頻率較低。(4)必須要有一組獨立的驅動線圈(1011)。(5)電路的平衡性能較差(晶體管102、103的參數是有差異的)。

圖2圖解了約翰遜式電源變換器20的例子。該電路是美國科學家約翰遜(J.L.Jensen)于1957年研制成功的。其工作原理在本質上與上述羅埃耶式電源變換器是沒有區別的，也要依賴高頻變壓器的磁芯飽和來實現持續的自激震蕩。其不同點在于，約翰遜式比羅埃耶式多了一個高頻變壓器(202)，該變壓器專門用于驅動、控制晶體管(203、204)工作狀態的轉換，它也需要磁芯飽和來實現持續的自激震蕩。而輸出變壓器(201)在線性狀態就可實現電壓變換和功率傳輸。故約翰遜式電源變換器也稱為雙變壓器羅埃耶式電源變換器。由于采用了獨立的飽和驅動變壓器，相對于羅埃耶式，約翰遜式電源變換器是一次技術進步，其的電路性能有較大的改善。主要表現為：(1)晶體管(203、204)的損耗減小了。(2)電路的工作頻率有所提高，輸出變壓器(201)的體積可以變小。(3)電路的平衡性能有所改善。但是，其命運和羅埃耶式一樣，在今天也只局限在某些領域的應用，譬如UPS電源的逆變部分。主要原因有二，第一、需要兩個變壓器；第二、驅動變壓器和羅埃耶式中的一樣，對磁芯材料有特殊的要求，一般要具有矩形磁滯回線，要有較高的磁通密度。

對于本領域的技術人員，上述兩類電源變換器的工作原理應該是了解和熟悉的，在這里不再詳細描述其工作過程。自激式離線電源變換器除上述兩個經典電路以外，還有許多相似或相近的電路。如目前常見的、用于小功率的RCC變換電路(又叫自激回掃變換器，輸出功率一般在50W以下)等。在這里里不再一一加以描述。概括地說，自激式離線電源變換器現有技術存在的缺點或不足在于以下幾方面：

需要一個單獨的驅動變壓器(如約翰遜式)，或一組單獨的驅動線圈(如羅埃耶式和RCC式)等元器件構成的驅動單元。

需要變壓器的磁芯飽和(如羅埃耶式、約翰遜式)，或晶體管電流飽和(如RCC式)才能實現持續的自激震蕩。

電源轉換效率低。驅動損耗和晶體管開關損耗較大，電路中的元件，除電容和電感元件外，還有電阻元件，其電阻損耗也很大。

電源輸入側需要大容量的電容，如平滑用電解電容(多數電路中還兼起振電容的作用)。如果輸入是交流市電壓或以上的電源，經整流后，還需要耐高電壓的平滑用電解電容。

輸入電源是交流時(譬如220V/50HZ)，若無功率因數校正電路，其功率因數很低。

因此，希望提供一種能夠能克服上述缺點的、結構簡單的、低成本的新型自激式離線電源變換器。

實用新型內容

為克服上述技術不足，本實用新型提供了一種能夠能克服上述缺點的、結構簡單的、低成本的新型自激式離線電源變換器。

本實用新型是這樣實現上述優點的；

它主要由開關體302、高頻變壓器301、電容器304、電容器Cx、二極管308組成；