[發明專利]一種基于磁開關的軟開關雙管正激開關電源電路

無效

• 申請號: 201210230954.2
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102769381A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 秦子安;馬英麒;徐向宇;王宇;周翊;趙江山
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于電源電路技術領域，具體涉及正激開關電源電路，特別一種基于磁開關的軟開關雙管正激開關電源電路。

背景技術

正激開關電源是一種通過變壓器傳遞能量的常見的DC-DC電源拓撲，其主要用于中等功率場合。按照變壓器原邊的功率開關(開關管)的個數不同，正激開關電源分為單管正激開關電源和雙管正激開關電源。其中雙管正激開關電源通過功率開關串聯的二極管進行磁復位，不需要額外的復位電路，同時雙管正激開關電源的功率開關承受的最大電壓嚴格等于輸入電壓，適合用于較高電壓輸入、大功率輸出場合。

現有的雙管正激開關電源采用的是硬開關，即開通或關斷時，功率開關的導通電流的上升或下降和端電壓的下降或上升同時進行。在大功率應用中，雙管正激開關電源的功率開關的導通電流及端電壓都較大，因此存在很可觀的功率開關損耗，這一方面增加了管的散熱成本，另一方面浪費了能源。

圖1為雙管正激開關電源電路的結構圖。如圖所示，功率開關S₁’和S₂’開通時，能量從電壓源V_in’經功率開關S₁’和S₂’并通過變壓器T₁’傳遞到副邊，此時，功率開關S₁’和S₂’的端電壓為零(忽略功率開關的通態壓降)。功率開關S₁’和S₂’關斷時，變壓器中的磁化電流通過二極管D₁’和D₂’退磁，此時，功率開關S₁’和S₂’的端電壓等于電壓源V_in’的輸入電壓。圖2表示圖1中的功率開關S₁’和S₂’開通瞬間，其導通電流和端電壓的變化。由圖2可見，功率開關在t₀時刻開始導通，其端電壓u’開始下降，導通電流i’開始上升，這兩個過程同時進行，直到t₁時刻其端電壓u’降到零，功率開關完全導通。開通過程中，功率開關端電壓和導通電流都不為零，所以功率開關的功率不為零，同時功率開關損耗的功率會隨著其端電壓和通態電流以及開關頻率的增大而增大。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明所要解決的技術問題是為了降低雙管正激開關電源的功率開關損耗。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提出一種雙管正激開關電源電路，包括電壓源V_in、變壓器T₁、第一功率開關S₁、第二功率開關S₂，電壓源V_in的兩端之間依次串聯第一功率開關S₁、變壓器T₁的原邊繞組和第二功率開關S₂，其特征在于，在第一功率開關S₁和第二功率開關S₂之間還串聯有一個磁開關L₁。

根據本發明的一種具體實施方式，所述磁開關L₁是電感器，其非飽和電感大于所述變壓器T₁的勵磁電感，其飽和電感小于所述變壓器T₁的勵磁電感。

根據本發明的一種具體實施方式，所述磁開關L₁的非飽和電感大于所述變壓器T₁的勵磁電感的10倍，飽和電感小于所述變壓器T₁的勵磁電感的1/10。

根據本發明的一種具體實施方式，所述磁開關L₁的飽和時間大于功率第一功率開關S₁和第二功率開關S₂的開通時間。

根據本發明的一種具體實施方式，所述磁開關L₁的飽和時間小于2μs。

根據本發明的一種具體實施方式，電路中還包括一個第一二極管D₁和一個第二二極管D₂，所述第一二極管D₁與依次串聯的第一功率開關S₁、磁開關L₁變壓器T₁的原邊繞組并聯，所述第二二極管D₂與依次串聯的磁開關L₁、變壓器T₁的原邊繞組、第二功率開關S₂并聯。