CN201312262Y - 一种具有较高转换效率的高频开关电源 - Google Patents

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董银虎
朱志勇
陈云雪
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Abstract

一种具有较高转换效率的高频开关电源，属电源技术领域，用于解决电能转换效率问题。其技术方案是：它由脉冲变压器及其原边的驱动电路和副边的同步整流电路组成，所述同步整流电路由两个电感、两个MOS管、两个续流二极管和一个滤波电容组成，所述脉冲变压器副边线圈的两端分别经一个电感接负载的一端，并且分别经一个MOS管接负载的另一端，所述两个续流二极管分别并联连接在两个MOS管上，所述滤波电容与负载并联连接。同传统开关电源相比，本实用新型不仅结构简单、成本低廉，而且热损耗小，转换效率高。

Description

一种具有较高转换效率的高频开关电源
技术领域
本实用新型涉及一种具有高效率的低电压、大电流开关电源，属电源技术领域。
背景技术
在计算机、服务器等现代电子设备中，管理芯片的集成度越来越高，为其供电的高频开关电源逐步向低电压、大电流方向发展，目前开关电源的输出电压已降至5V、3.3V、2.7V甚至更低，在功率相同条件下要求输出电流越来越大。传统高频开关电源的次级整流部分大多采用桥式整流电路或全波整流电路，整流元件主要采用快速二极管，低压时则采用肖特基二极管。图1是一种传统半桥式开关电源的结构，由于肖特基二极管具有0.3V的导通压降，当导通电流增大时其热损耗也成比例增大，限制了开关电源效率的提高。另外，现有开关电源中同步整流低压MOS的驱动电路一般采用自驱动电路或使用专用同步整流芯片驱动方式，自驱动电路复杂，适用范围较窄，使用专用同步整流芯片则需配置较多的***电路，致使成本增加。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种热损耗小、结构简单、成本低廉的具有较高转换效率的高频开关电源。
本实用新型所称问题是以下述技术方案实现的：
一种具有较高转换效率的高频开关电源，由脉冲变压器、脉冲变压器原边驱动电路和副边同步整流电路组成，所述同步整流电路由两个电感、两个MOS管、两个续流二极管和一个滤波电容组成，所述脉冲变压器副边线圈的两端分别经一个电感作为连接负载的一个输出端，同时还分别经一个MOS管后作为连接负载的另一个输出端，所述两个续流二极管分别并联连接在两个MOS管上，所述滤波电容并联在输出端上。
上述具有较高转换效率的高频开关电源，所述同步整流电路的两个MOS管的栅极接脉冲变压器的驱动电路中的脉宽调制器的输出端。
本实用新型以低压MOS管作为同步整流电路的整流元件，使导通压降大大降低，损耗大大下降。同步整流电路采用倍流整流方式，每只电感的平均电流为输出电流的一半，简化了输出滤波电感的绕制工艺。同步整流电路中整流元件栅极的脉冲控制信号直接取自驱动电路的脉宽调制器，使电路结构大大简化，降低了成本。同传统开关电源相比，本实用新型不仅结构简单、成本低廉，而且热损耗小，效率高。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
图1是一种传统半桥式开关电源的结构；
图2是本实用新型的一个实施例。
图中各标号为：Q1、Q2、S1～S4、MOS管；D1～D4、二极管；R、Z、负载；C1～C8、电容；B、T、脉冲变压器。
具体实施方式
高频开关电源的双端拓扑形式有推挽式、半桥式、全桥式等，在输入电压较高时适用半桥式变换器，在输入电压较低时适用推挽式变换器。
传统的半桥式变换器如图1所示，其工作原理是：次级控制的脉宽调制器输出两组存在一定死区时间相位相差180度的脉宽驱动信号，经隔离变压器隔离后驱动功率MOS管Q1、Q2，由于死区时间和相位差的存在，变换器有以下三种工作状态：1、当Q1、Q2都截止时，由于C5＝C6，C5与C6的中点电压为输入电压的一半，2、当Q1导通时，Q2截止，C5通过Q1和高频变压器T的初级绕组放电，同时给C6充电，高频变压器B2的初级绕组上正下负，接高频变压器T的次级绕组的D3正偏导通，电感L3储能并给C8充电，同时给负载R供电，D4反偏截止。3、当Q2导通时，Q1截止，C6通过Q2和高频变压器T的初级绕组放电，高频变压器T的初级绕组上负下正，接高频变压器T的次级绕组的D4正偏导通，电感L3储能并给C8充电，同时给负载R供电，D3反偏截止。输出电压经输出电压反馈器送入脉宽调制器，脉宽调制器输出的脉宽驱动信号，控制功率MOSQ1、Q2在一定的周期内的导通时间，使输出电压稳定。输出整流二极管采用快速二极管或肖特基二极管，输出滤波电感采用一个大体积的高频电感。
参看图2，本实用新型的前级变换器采用半桥式拓扑，次级倍流同步整流，高频变压器的次级改用一个绕组，绕组的两端分别接一组高频滤波电感L1、L2和同步整流管S3、S4，具有可调死区时间的脉宽调制器选用双端输出的SG3525芯片，其11P、14P是互补输出的脉宽调制信号，相位相差180度。11P的信号通过驱动隔离变压器驱动S1，同时直接驱动同步整流管S3，S1与S3共用一个驱动信号，同时导通、截止。14P的信号通过驱动隔离变压器驱动S2，同时直接驱动同步整流管S4，S2与S4共用一个驱动信号，同时导通、截止。当11P高电平时14P低电平，S1导通当，S2截止，S3导通当，S4截止，C1通过S1和高频变压器的初级绕组放电，同时给C2充电，高频变压器B的初级绕组上正下负，高频变压器B的次级绕组同名端的电感L1储能并给C4充电，给负载供电经S3返回，L2经S3续流。电容C3、C7为隔直电容，它为交流信号提供通路，并防止变压器铁芯饱和。当14P高电平时11P低电平时，S2导通，S1截止，S4导通，S3截止，C2通过S2和高频变压器的初级绕组放电，高频变压器B的初级绕组上负下正，高频变压器B的次级绕组非同名端的电感L2储能并给C4充电，给负载供电，电流经S4返回，L1经S4续流。在脉宽调制芯片的死区时间11P、14P都为低电平，S1、S2都截止，S3、S4也截止，高频滤波电感L1、L2通过D1、D2续流。

Claims (2)

1、一种具有较高转换效率的高频开关电源，由脉冲变压器(B)、脉冲变压器原边驱动电路和副边同步整流电路组成，其特征是，所述同步整流电路由两个电感、两个MOS管、两个续流二极管和一个滤波电容(C4)组成，所述脉冲变压器(B)副边线圈的两端分别经一个电感作为连接负载(Z)的一个输出端，同时还分别经一个MOS管后作为连接负载(Z)的另一个输出端，所述两个续流二极管分别并联连接在两个MOS管上，所述滤波电容(C4)并联在输出端上。
2、根据权利要求1所述具有较高转换效率的高频开关电源，其特征是，所述同步整流电路的两个MOS管的栅极接脉冲变压器(B)的驱动电路中的脉宽调制器的输出端。
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Assignor: Shijiazhuang Guoyuo Electrnic Science & Technology Co., Ltd.

Contract record no.: 2010440000229

Denomination of utility model: High-frequency switch power supply with higher conversion efficiency

Granted publication date: 20090916

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Record date: 20100308

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Granted publication date: 20090916

Termination date: 20141208

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