[發明專利]一種正反激輔助電路及包含該輔助電路的開關電源電路

在審

• 申請號: 202010554551.8
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111917301A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 李仲煒;李永昌;吳輝;尹向陽
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種正反激輔助電路及包含該輔助電路的開關電源電路，所述輔助繞組正激時，第一電容、輔助開關管、輔助繞組形成正激儲能回路，通過該回路給模塊內部的儲能元件充能，為主控IC供電；在輔助電路反激時，第一電容、輔助繞組、輔助開關管形成反激儲能回路，通過該回路給模塊內部的儲能元件充能，為主控IC供電，在此階段，通過在輔助開關管控制端施加驅動信號，將第一電容的能量注入到輔助繞組，并通過變壓器耦合到原邊繞組，為原邊主開關管實現軟開關提供條件。本發明能夠在電路啟動瞬間提供充足的能量供應，使用單繞組正反激輔助供電，同時復用輔助供電電路實現主開關管的軟開關，降低其開關損耗，提升產品的效率。

技術領域

本發明涉及開關電源領域，特別涉及一種正反激輔助電路及包含該輔助電路的開關電源電路。

背景技術

在開關電源領域里，反激拓撲及其拓展拓撲十分普及且實用，該類設計的發展對產品的升級有著非常重要的意義。

現有技術的開關電路常使用輔助繞組對主控IC進行供電，即電路正常工作時，主控IC的供電能量從輔助繞組中獲取；但在電路啟動時，由于輔助繞組暫無能量，所以需要通過其他方式給主控IC進行供電，常用的技術為通過添加一個啟動電路給主控IC進行供電，即主控IC的供電方式為：啟動時，由啟動電路供電，在開關電路正常工作后，主控IC由輔助繞組進行供電。該類電路在設計時，為了降低產品能耗，往往會在主控IC啟動后將啟動電路供電切斷，由輔助繞組單獨進行主控IC供電。圖1為現有技術中常見的一種輔助繞組供電方式，其實施方式為單繞組反激式輔助供電(該反激拓撲中，P1為原邊繞組，S1為副邊繞組，A1為反激輔助繞組)。該供電方式有一個較為明顯的特點：供電能量充足但初始供電瞬間能量供應較緩慢。在主控IC啟動瞬間，產品的功能電路越多，其所需瞬態能耗將越大，此時由于啟動電路供電已切斷，而反激式輔助繞組供電較緩慢，產品將會出現供電不足的情況，導致產品無法正常啟動。在該供電方式下，為了提升產品的啟動性能，一方面需要增加啟動電路的供電電流，這會導致啟動電路的損耗增加，器件溫升高，降低產品的可靠性；另一方面需增加輔助供電電路中儲能電容的容值(如圖1中的儲能電容C1)，這會導致產品的體積及成本增加，不利于產品小型化。

圖2是另一種輔助繞組供電方式，即雙繞組正反激分別輔助供電的方式(該反激拓撲中，P1為原邊繞組，S1為副邊繞組，A1為反激輔助繞組，A2為正激輔助繞組)。利用正激輔助供電電路瞬態能量較充足的特點，給產品提供充足的瞬態能量，以抵消功能電路帶來的瞬態能耗，進而解決產品供電不足導致產品無法正常啟動的問題。但該方式也存在以下缺點：1、該技術中需使用雙繞組的方式實現正反激分別輔助供電，加大產品變壓器設計難度，且工藝復雜；2、該電路較為復雜，加大產品電路輔助程度，降低產品可靠性。

為了解決上述問題，公開號為CN 210075088U的實用新型專利中公開了一種單繞組正反激輔助電路，具體實施例電路參考圖3，該輔助供電方式在不增加變壓器設計難度且保證產品可靠性的前提下解決由于功能電路較多而導致的啟動時供電不足問題。

與此同時，隨著開關電源領域的發展，產品體積小型化、高功率密度等指標成為人們追求的目標，高頻化是實現該目標的主要手段。但是由于普通反激拓撲是硬開關，高頻化會使得開關管的開關損耗增大，且發熱嚴重，特別是高耐壓開關管的導通阻抗和結電容都比較大，在實際高壓應用場合中這些缺點將進一步擴大，導致變換器整體的效率低、可靠性低，難以滿足綠色電源的發展要求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種正反激輔助電路及包含該輔助電路的開關電源電路，在不增加變壓器設計難度且保證產品可靠性的前提下解決由于功能電路較多而導致的啟動時供電不足問題，采用輔助電路進行能量注入，實現反激變換器中主開關管的軟開關功能(軟開關：通過在開關過程前后引入諧振，使開關開通前電壓先降到零，關斷前電流先降到零，就可以消除開關過程中電壓、電流的重疊，降低它們的變化率，從而大大減小甚至消除開關損耗；也可以稱為ZVS，ZVS：Zero Voltage Switching)，可以減小其開關損耗，提高變換器整體性能。