[發(fā)明專利]具有緩沖電路的反激式轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680019223.X
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN107431429B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·C·巴斯霍爾姆
• 申請（專利權(quán)）人: 利納克有限公司
• 主分類號: H02M1/34
• 分類號: H02M1/34
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發(fā)振

一種用于電致動器系統(tǒng)的電源的反激式轉(zhuǎn)換器(21)，包括具有緩沖電容器(23)的緩沖電路，緩沖電容器(23)用于在一次電流(I_prim)被切斷時積累存儲在反激式變壓器(4)的漏電感中的能量。緩沖電路還包括與緩沖電容器(23)串聯(lián)的可控開關(guān)元件(24)，其中控制端子連接到電壓基準。當緩沖電容器電壓超過基準電壓時，可控開關(guān)元件(24)可以處于導通模式。以這種方式，漏電感能量可以被轉(zhuǎn)移到二次側(cè)，而不是在緩沖電路中的電阻器中耗散。這提高了轉(zhuǎn)換器的功率效率并且降低了電磁干擾。同時，技術(shù)方案非常簡單并且可以以低成本實現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包括用在電致動器系統(tǒng)的電源中的緩沖電路的反激式轉(zhuǎn)換器；包括整流器橋、緩沖器電容器和至少一個這種反激式轉(zhuǎn)換器的電源；以及包括至少一個電致動器和至少一個這種電源的致動器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在許多應用中,開關(guān)模式電源用于從例如AC電網(wǎng)(mains net)或DC電壓源向通常需要穩(wěn)壓電源的電子設(shè)備供電。這種設(shè)備的示例是具有多個線性電致動器的致動器系統(tǒng)。這種致動器系統(tǒng)通常用于可調(diào)節(jié)的家具(諸如可調(diào)節(jié)的桌子、床和椅子)，但是線性電致動器也用于其它幾種工業(yè)產(chǎn)品，其中線性電致動器可以集成到用于調(diào)節(jié)機械可移動部件的機械結(jié)構(gòu)中。在這些應用中，開關(guān)模式電源具有低損耗和緊湊結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。

在這些應用中使用的許多開關(guān)模式電源基于反激式轉(zhuǎn)換器，反激式轉(zhuǎn)換器是一種在輸入和輸出之間電流隔離(galvanic isolation)的可以用于AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換二者的轉(zhuǎn)換器類型。如果反激式轉(zhuǎn)換器用于AC/DC轉(zhuǎn)換，那么橋式整流器和電容器布置在AC干線電源(mains supply)和轉(zhuǎn)換器本身之間。反激式轉(zhuǎn)換器的主要部件是反激式變壓器，反激式變壓器的一次側(cè)連接到被布置成接通或切斷變壓器中的一次電流的可控開關(guān)元件(通常為MOSFET晶體管的形式)。變壓器的二次繞組通過二極管連接到與負載(即，由電源供電的設(shè)備)并聯(lián)的電容器。

當開關(guān)晶體管處于其導通狀態(tài)時，變壓器的一次側(cè)連接到輸入電壓，使得能量在變壓器中積累，而在二次側(cè)，二極管被反向偏置，從而防止二次電流流動。當開關(guān)晶體管處于其非導通狀態(tài)時，一次電流不能流動，而在二次側(cè)，二極管正向偏置，從而允許二次電流流動。在該階段，前一階段中在變壓器中積累的能量現(xiàn)在從變壓器轉(zhuǎn)移到二次側(cè)。

通常，通過基于與輸出電壓相關(guān)的電流隔離反饋信號以一定的速率和一定的占空比接通和切斷開關(guān)晶體管，由脈寬調(diào)制控制電路依賴于由被供電的設(shè)備消耗的電力來控制輸出電壓。

由于反激式變壓器不是理想的，它將具有一定的雜散電感或漏電感，雜散電感或漏電感可以被認為是與一次繞組串聯(lián)的小電感器。雖然當開關(guān)晶體管切斷時，在開關(guān)晶體管導通時在變壓器中積累的能量從一次側(cè)轉(zhuǎn)移到二次側(cè)，但是在漏電感中積累的少量能量將不轉(zhuǎn)移。因此，開關(guān)晶體管的斷開將造成晶體管上的高且尖銳的電壓峰，電感器從DC電流突然斷開時總是這樣。實際上，漏電感與開關(guān)晶體管的寄生源極-漏極電容將形成串聯(lián)諧振電路并且造成阻尼高頻振蕩。

這種高頻振蕩可以是其它電路中的電磁干擾的源，于是需要防止這種干擾。另外，開關(guān)晶體管上的電壓可能高到使得開關(guān)晶體管可能損壞或破壞，或者使得必須使用具有超過該較高電壓電平的額定電壓的更昂貴的晶體管類型。

這些問題可以通過所謂的緩沖電路來消除，所述緩沖電路提供在開關(guān)晶體管周圍的短期替代電流路徑，使得可以通過去除在漏電感中積累的能量的量而將漏電感更安全地放電。

這種緩沖電路的已知示例由與緩沖電容器和電阻器的并聯(lián)組合串聯(lián)的緩沖二極管組成。漏電感電流現(xiàn)在可以發(fā)現(xiàn)通過緩沖二極管和緩沖電容器的低阻抗路徑，使得漏電感能量被轉(zhuǎn)移到緩沖電容器，然后在電阻器中耗散。

雖然這種緩沖電路確實防止了開關(guān)晶體管上的高電壓尖峰發(fā)生，但是由于在電阻器中耗散的能量而在電路中損耗的功率使反激式轉(zhuǎn)換器的整體效率降低。