[發(fā)明專利]一種正反激式開關(guān)電源電路及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911174669.1
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110855151B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彥斌;許夢羊;馮剛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32;H02M1/36
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本發(fā)明公開了一種正反激式開關(guān)電源電路及其控制方法，應(yīng)用于輸出電壓遠(yuǎn)高于輸入電壓的升壓場合，輸出電壓可以調(diào)節(jié)。本發(fā)明中的MOS管作為一種控制開關(guān)，在控制電路的控制下實(shí)現(xiàn)：在正反激式開關(guān)電源電路輸出短路或者輸出電壓較低時，MOS管斷開，使整個電路工作在反激狀態(tài)，極大的降低短路功耗以及輸出效率；在正反激式開關(guān)電源電路輸出電壓較高時，MOS管導(dǎo)通，使整個電路工作在正反激狀態(tài)，降低整個電路功率管的電壓應(yīng)力，有利于器件選型，進(jìn)一步提升整機(jī)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，特別涉及一種正反激式開關(guān)電源電路及其控制方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)在有很多領(lǐng)域會用到高壓恒流充電變換器，如今市面上一般采用以下兩種方案實(shí)現(xiàn)該類變換器：

1、采用反激的基本拓?fù)鋺?yīng)用于輸出高壓小功率的領(lǐng)域，通過多繞組方式升高輸出電壓或者通過電容、二極管組成多級倍壓整流以達(dá)到高輸出電壓的目的；

2、采用如圖1所示的正反激拓?fù)洌ㄟ^電容C1的自舉原理，抬升輸出電壓。

但兩種方案都存在一定的局限性，采用反激拓?fù)洌嗬@組整流然后再進(jìn)行串聯(lián)輸出的方式，相當(dāng)于多個反激輸出串聯(lián)，輸出電壓越高需要的繞組就越多，對于變壓器體積的要求是一個挑戰(zhàn)，另外變壓器引腳間距也需要進(jìn)一步增大，因此整個變壓器的尺寸就會較大；采用電容和二極管倍壓的方式又只適用于電流較小的應(yīng)用，對于輸出電流較大的場合就會受到限制，而采用正反激拓?fù)涞姆桨福m然能量傳輸效率更高，變壓器的結(jié)構(gòu)也較簡單，只需要一個繞組就能輸出很高的電壓，但是存在一個致命的缺陷，當(dāng)輸出短路或者輸出電壓小于副邊繞組電壓時就會出現(xiàn)效率急劇下降、原邊開關(guān)管的損耗急劇增加的情況，影響整機(jī)產(chǎn)品的性能以及可靠性。特別是對于恒流源輸出的產(chǎn)品，在短路時不會出現(xiàn)打嗝保護(hù)的情況，短路被認(rèn)為是輸出電壓等于整流二極管的正向壓降，此時工作在正激狀態(tài)的電路就會出現(xiàn)反向給電容器C1和C2反向充電的情況，變壓器T1的副邊繞組會一直被箝位在一個負(fù)電壓，在反激工作狀態(tài)時就會形成一個很大的電流，且持續(xù)時間很長，導(dǎo)致磁芯以及原邊開關(guān)管的損耗急劇增加。具體如下：

當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通時，變壓器T1的原邊2端為正，1端為負(fù)，這個時候?qū)儆谡ね罚俳o變壓器T1原邊激磁的同時向副邊傳遞能量，因?yàn)樽儔浩鱐1的1端和3端為同名端，副邊能量傳輸?shù)穆窂綖樽儔浩鱐1的3端流出電流經(jīng)過電容器C1、二極管D3、電容器C3、電容器C2回到變壓器T1的4端構(gòu)成一個正激回路，給三個電容器充電，輸出電壓開始建立。這個時候電容器C1和電容器C2都是下正上負(fù)的狀態(tài)。在原邊開關(guān)管Q1關(guān)斷的狀態(tài)時，變壓器T1的兩端電壓發(fā)生偏轉(zhuǎn)，感應(yīng)到變壓器T1副邊的電壓也會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致4端為正，3端為負(fù)，但是電容器C1和C2的電壓由于正激回路的反向充電，導(dǎo)致反激回路開始時要先將電容器C1和C2放電，然后再進(jìn)行方向充電，這時就會形成一個很大的電流導(dǎo)致?lián)p耗增加，而且輸出電壓建立很慢，起機(jī)的時間就會很長。這也是這個現(xiàn)有拓?fù)涞娜毕葜唬?/p>

在多個周期循環(huán)充電之后，電容器C1和電容器C2的電壓就會呈現(xiàn)上正下負(fù)的狀態(tài)，原邊開關(guān)管Q1斷開時反激回路通過二極管D1給電容器C1充電，通過二極管D2給電容器C2充電，通過二極管D1、二極管D3和二極管D2給電容器C3充電。當(dāng)原邊開關(guān)管Q1導(dǎo)通時，正激回路導(dǎo)通，原邊能量會通過變壓器T1給副邊電容器C1和C2反向充電。此時輸出電壓等于電容器C1的電壓、電容器C1的電壓、副邊繞組電壓三個電壓的總和。當(dāng)輸出電壓高于變壓器T1副邊繞組上的電壓時，電容器C1和C2的電壓不會呈現(xiàn)出下正上負(fù)的狀態(tài)，正激產(chǎn)生的電流就會較小，損耗較小，當(dāng)輸出短路或者輸出電壓低于繞組電壓時，正激回路持續(xù)的時間就會較長，折射變壓器T1原邊的電流就會越大，持續(xù)時間也越長，損耗就會越大，這個是現(xiàn)有正反激電路存在的致命缺陷不能短路或者輸出較低的電壓。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒如此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種正反激式開關(guān)電源電路及其控制方法，應(yīng)用于輸出電壓遠(yuǎn)高于輸入電壓的升壓場合，該正反激拓?fù)淇刂平Y(jié)構(gòu)簡單，徹底地解決了輸出電壓較低或者短路帶來的損耗急劇增加問題，使這種拓?fù)渚哂懈玫亩搪沸阅芎涂煽啃裕菀桩a(chǎn)品化。