CN102111073B

CN102111073B - 反激式电压转换电路

Info

Publication number: CN102111073B
Application number: CN 201110063749
Authority: CN
Inventors: 李清水; 张美玉; 韩姗姗
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: CN102111073A

Abstract

本发明涉及一种反激式电压转换电路，其特征在于：包括变压器、第一开关器件、第二开关器件、第一整流器件、第二整流器件和电容，其中，所述变压器包括第一原边绕组、第二原边绕组和副边绕组；其中，所述第一原边绕组的一端连接到输入电压源的一端，所述第一原边绕组的另一端与所述第二原边绕组的一端连接，所述第二原边绕组的另一端与所述第一整流器件的阳极连接；所述第一整流器件的阴极与所述第二开关器件的一端连接，所述第二开关器件的另一端连接到所述输入电压源的另一端。所述电路可以获得高的变换效率，特别是改善了低输入电压范围的效率，即获得比现有技术中的反激电压变换电路有更好的效率和更佳的热设计。

Description

反激式电压转换电路

技术领域

本发明是关于一种电压转换电路，特别是关于一种反激式电压转换电路。

背景技术

在设计开关电源时，往往希望电路具有适应宽输入电压、高变换效率、高可靠性、低成本等优点。反激式电压转换电路具有电路简单可靠的优点，比较适合于很多场合的应用，例如中小功率等级的电源适配器。

图1示出了现有技术中的反激式电压变换电路，它包括变压器T10的原边绕组N10、开关器件S10、变压器副边绕组N11、副边整流二极管D10和电容C10。一般来说，对于这样的反激式电压转换电路，在输入电压Vin比较宽的情况下，比如100V-374V或200V-400V，其电路满负载的效率随输入电压会有如图2所示的曲线，即输入电压最低时电路的效率最低。然而，电路整体的热设计必须以最低的效率考虑，这样会导致热设计的困难。导致该问题的原因是开关器件S10的电压电流额定，变压器原边绕组N10和副边绕组N11的匝数比，整流二极管D10的电压电流额定这三个条件没有办法在宽输入电压范围时兼顾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转换效率高、特别是输入电压低压段的转换效率高、副边整流器件的损耗小的反激式电压转换电路。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：一种反激式电压转换电路，其特征在于：包括变压器、第一开关器件、第二开关器件、第一整流器件、第二整流器件和电容，其中，所述变压器包括第一原边绕组、第二原边绕组和副边绕组；其中，所述第一原边绕组的一端连接到输入电压源的一端，所述第一原边绕组的另一端与所述第二原边绕组的一端连接，所述第二原边绕组的另一端与所述第一整流器件的阳极连接；所述第一整流器件的阴极与所述第二开关器件的一端连接，所述第二开关器件的另一端连接到所述输入电压源的另一端；所述第一开关器件的一端连接到所述第一原边绕组的所述另一端，所述第一开关器件的另一端连接到所述输入电压源的所述另一端；所述副边绕组的一端与所述第二整流器件的阳极连接，所述第二整流器件的极阴与所述电容的一端连接，所述电容的另一端与所述副边绕组的另一端连接。

进一步，所述第一原边绕组的所述另一端、所述第二原边绕组的所述另一端和所述副边绕组的所述一端为同名端。所述反激式电压转换电路还包括第三、第四、第五、第六整流器件，且第一原边绕组的一端连接到所述第三、第四整流器件的阴极，所述第一开关器件的所述另一端连接到所述第五、第六整流器件的阳极；所述第二开关器件的所述另一端连接到所述第五、第六整流器件的阳极；所述第三整流器件的阴极连接到所述第四整流器件的阴极，所这第三整流器件的阳极连接到所述输入电压源的一端；所述第四整流器件的阳极连接到所述输入电压源的另一端；所述第五整流器件的阳极连接到所述第六整流器件的阳极，所述第五整流器件的阴极连接到所述输入电压源的所述一端，所述第六整流器件的阴极连接到所述输入电压源的所述另一端。

进一步，所述反激电压变换电路还包括：第二电容，所述第二电容的一端与第一原边绕组的所述一端连接，所述第二电容的另一端与所述第二开关器件的所述另一端连接。

进一步，所述反激电压变换电路还功率因数校正电路，所述第一原边绕组的所述一端连接到所述功率因数校正电路的一端，所述第二开关器件的所述另一端连接到所述功率因数校正电路的另一端。

本发明中的所述电路能在输入电压范围从最小的输入电路与最大的输入电压之间，等效为如图5和6所示的电路，从而可以获得高的变换效率，特别是改善了低输入电压范围的效率，即获得比现有技术中的反激电压变换电路有更好的效率和更佳的热设计。

附图说明

图1是现有技术中的反激式电压变换电路。

图2是图1所示电路的典型的效率曲线。

图3是本发明中第一实施例中的电压变换电路。

图4是图3所示电路的工作方式示意图。

图5是图3的等效的第一等效变换电路的电路图。

图6是图3的等效的第二等效变换电路的电路图。

图7是本发明中第二实施例中的电压变换电路图。

图8是本发明中第三实施例中的电压变换电路图。

图9是本发明中第四实施例中的电压变换电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

第一实施例：

如图3所示，本发明中的所述反激式电压转换电路包括变压器T1、开关器件S1、开关器件S2、整流器件D1、整流器件D2和电容C1，其中，所述变压器T1包括原边绕组N1、N2和副边绕组N3。

其中，所述原边绕组N1的一端连接到输入电压源Vin的一端，其另一端与所述原边绕组N2的一端连接，所述原边绕组N2的另一端与所述整流器件D1的阳极连接。所述整流器件D1的阴极与所述开关器件S2的一端连接，所述开关器件S2的另一端连接到输入电压源Vin的另一端。

所述开关器件S1的一端连接到所述原边绕组N1的所述另一端，所述开关器件S1的另一端连接到输入电压源Vin的另一端。

所述副边绕组N3的一端与所述整流器件D2的阳极连接，所述整流器件D2的极阴与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述副边绕组N3的另一端连接。

特别地，所述原边绕组N1的所述另一端、所述原边绕组N2的所述另一端和所述副边绕组N3的所述一端为同名端。

图4中的Vin表示输入电压，Vinmin、Vinmax、Vinset分别表示输入电压的最小值、最大值和设定值，S1、S2分别表示开关器件，ON表示开关器件S1，S2处于接通状态，而OFF表示开关器件S2处于断开状态。如图4所示，随着输入电压Vin的变化，从最小Vinmin到最大Vinmax的工作区间，开关器件S1和S2有相应的如图4所示的工作情况。

如图4-6所示(图5-6中的附图标记与图4中的相对应的附图标记具有相同的技术含义)，一方面，在从最小的输入电压Vinmin到某个设定的输入电压Vinset之间，开关器件S2保持断开，开关器件S1进行正常的脉冲宽度调制，此时图3所示的电路就可以等效为图5所示的电路，即一个反激功率变换电路；另一方面在从设定的输入电压Vinset到最大的输入电压Vinmax之间，开关器件S1保持断开，开关器件S2进行正常的脉冲宽度调制，此时图3所示的电路就可以等效为图6所示的电路，也为一个反激电压变换电路。

因此，通过如图3所示的电路的工作方式(见图4)，可以保证在输入电压在Vinmin到Vinset之间时，通过合理的选择开关器件S1的电压电流额定值、变压器绕组N1和N3的匝数比、整流器件D2的电压电流额定值，从而能获得在输入电压Vinmin到Vinset之间的如图5所示的具有高变换效率的电路。

同样地，通过如图3所示的电路的工作方式(见图4)，在输入电压在Vinset到Vinmax之间时，通过合理的选择开关器件S2的电压电流额定值、变压器绕组N2和N3的匝数比，使得整流器件D2的电压电流额定值也可以满足要求，从而可以获得在当输入电压在Vinset到Vinmax之间时具有如图6所示的能保持高变换效率的电路。

在第一实施例的基础上，进一步可以得到下述的第二、第三、第四实施例中的反激式电压转换电路。需要指出的，在第二、第三、第四实施例中，如没有特别地说明，那么该实施中的附图标记相同的元件均分别与其他各实施例中对应的附图标记表示相同的元件，如第二、三实施例中的整流器件D3-D6为相同的元件，第一、第二、第三、第四实施例中的T1、S1、S2、D1、D2、N1-N3、C1等为相同的元件。为了叙述上的简洁，如无特别说明，第二、第三、第四实施例中的结构和连接关系相同的、与第一实施例中相对应的器件及电路的名称、连接关系、功能及等效变换电路等，均与第一实施例中相同，在此不再赘述。

第二实施例：

如图7所示，所述反激式电压转换电路与所述第一实施例相比较，还包括整流器件D3、D4、D5和D6，且原边绕组N1的一端连接到整流器件D3、D4的阴极，开关器件S1的所述另一端连接到整流器件D5、D6的阳极；开关器件S2的所述另一端连接到整流器件D5、D6的阳极。

整流器件D3的阴极连接到整流器件D4的阴极，整流器件D3的阳极连接到输入电压源Vs的一端；整流器件D4的阳极连接到输入电压源Vs的另一端。整流器件D5的阳极连接到整流器件D6的阳极，整流器件D5的阴极连接到输入电压源Vs的所述一端，整流器件D6的阴极连接到输入电压源Vs的所述另一端。

第二实施例的工作方式也与第一实施例的电路基本一致，这里不进行过多的描述。但需要指出的是，通过某种控制，该电路可以实现功率因数校正，使得从交流电压源Vs流出的电流接近于正弦波，从而提高功率因数。

第三实施例：

图8所示的电路是本发明的第三实施例的电路结构形式。如图8所示，其电路与所述第二实施例的区别仅在于：所述反激电压变换电路还包括：电容C2，所述电容C2的一端与原边绕组N1的一端连接，所述电容C2的另一端与开关器件S2的所述另一端连接。其工作方式也与第一实施例所示的电路基本一致，这里不进行过多的描述。

第四实施例：

图9所示的电路是本发明的第四实施例的电路结构形式。如图9所示，其电路与所述第一实施例的区别仅在于：所述反激电压变换电路还功率因数校正电路30，原边绕组N1的一端连接到功率因数校正电路30的一端，开关器件S2的所述另一端连接到功率因数校正电路30的另一端。其工作方式也与第一实施例所示的电路基本一致，这里不进行过多的描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种反激式电压转换电路，其特征在于：包括变压器、第一开关器件、第二开关器件、第一整流器件、第二整流器件和电容，其中，所述变压器包括第一原边绕组、第二原边绕组和副边绕组；

其中，所述第一原边绕组的一端连接到输入电压源的一端，所述第一原边绕组的另一端与所述第二原边绕组的一端连接，所述第二原边绕组的另一端与所述第一整流器件的阳极连接；

所述第一整流器件的阴极与所述第二开关器件的一端连接，所述第二开关器件的另一端连接到所述输入电压源的另一端；

所述第一开关器件的一端连接到所述第一原边绕组的所述另一端，所述第一开关器件的另一端连接到所述输入电压源的所述另一端；

所述副边绕组的一端与所述第二整流器件的阳极连接，所述第二整流器件的极阴与所述电容的一端连接，所述电容的另一端与所述副边绕组的另一端连接。

2.如权利要求1所述的反激式电压转换电路，其特征在于：所述第一原边绕组的所述另一端、所述第二原边绕组的所述另一端和所述副边绕组的所述一端为同名端。

3.如权利要求1或2所述的反激式电压转换电路，其特征在于：所述反激式电压转换电路还包括第三、第四、第五、第六整流器件，且第一原边绕组的一端连接到所述第三、第四整流器件的阴极，所述第一开关器件的所述另一端连接到所述第五、第六整流器件的阳极；所述第二开关器件的所述另一端连接到所述第五、第六整流器件的阳极；所述第三整流器件的阴极连接到所述第四整流器件的阴极，所这第三整流器件的阳极连接到所述输入电压源的一端；所述第四整流器件的阳极连接到所述输入电压源的另一端；所述第五整流器件的阳极连接到所述第六整流器件的阳极，所述第五整流器件的阴极连接到所述输入电压源的所述一端，所述第六整流器件的阴极连接到所述输入电压源的所述另一端。

4.如权利要求1-2任一项所述的反激式电压转换电路，其特征在于：所述反激电压变换电路还包括：第二电容，所述第二电容的一端与所述第一原边绕组的所述一端连接，所述第二电容的另一端与所述第二开关器件的所述另一端连接。

5.如权利要求1-2任一项所述的反激式电压转换电路，其特征在于：所述反激电压变换电路还包括功率因数校正电路，所述第一原边绕组的所述一端连接到所述功率因数校正电路的一端，所述第二开关器件的所述另一端连接到所述功率因数校正电路的另一端。