CN202759386U - 反激式开关电源电路及反激式开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种反激式开关电源电路及反激式开关电源，反激式开关电源电路包括供电端、反激式变压器、主电压输出电路、主控制电路和变压器初级控制电路，反激式变压器包括初级绕组和第一次级绕组；主电压输出电路包括第一整流二极管、第一滤波电容及一电子开关，第一滤波电容为极性电容；第一整流二极管的阳极与第一次级绕组的同名端连接，第一次级绕组的异名端接地，第一整流二极管的阴极与电子开关的一端连接，电子开关的另一端与第一滤波电容的正极连接，第一滤波电容的负极接地，电子开关的控制端与主控制电路连接。本实用新型在保证电路可靠性的同时，降低了电路的成本。

Description

反激式开关电源电路及反激式开关电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种反激式开关电源电路及反激式开关电源。

背景技术

反激式开关电源是指当其反激式变压器的初级绕组（原边）导通时，其次级绕组（副边）截止，此时该反激式变压器处于储能状态，而当反激式变压器的初级绕组（原边）截止时，其次级绕组（副边）导通，此时该反激式变压器将之前所储存的能量释放给负载，使负载工作。

如图1所示，图1是现有技术中一种反激式开关电源电路的电路结构示意图，该电路包括供电端101、反激式变压器102、主控制电路103、主电压输出电路104、待机电压输出电路105、主电压输出端106、待机电压输出端107及变压器初级控制电路108。

具体地，反激式变压器102包括初级绕组S1'、第一次级绕组S21'及第二次级绕组S22'，主电压输出电路104包括第一整流二极管D1'、第一滤波电容C1'及一电子开关K1'，第一滤波电容C1'为极性电容，第一整流二极管D1'的阳极与反激式变压器102的第一次级绕组S21'的同名端连接，第一次级绕组S21'的异名端接地，第一整流二极管D1'的阴极与电子开关K1'的一端连接，电子开关K1'的另一端与主电压输出端106连接，电子开关K1'的控制端与主控制电路103连接；第一滤波电容C1'的正极与第一整流二极管D1'的阴极连接，第一滤波电容C1'的负极接地，待机电压输出电路105包括第二整流二极管D2'及第二滤波电容C2'，第二滤波电容C2'为极性电容，第二整流二极管D2'的阳极与反激式变压器102的第二次级绕组S22'的同名端连接，第二次级绕组S22'的异名端接地，第二整流二极管D2'的阴极与第二滤波电容C2'的正极连接，且与待机电压输出端107连接，第二滤波电容C2'的负极接地；变压器初级控制电路108包括第一MOS管Q1'和采样电阻RS'，第一MOS管Q1'为PMOS管，第一MOS管Q1'的漏极与反激式变压器102的初级绕组S1'的同名端连接，初级绕组S1'的异名端与供电端101连接，第一MOS管Q1'的栅极与主控制电路103连接，其源极与采样电阻RS'的一端连接，且与主控制电路103连接，采样电阻RS'的另一端接地。图1所示电路还包括输出容性负载C3'，输出容性负载C3'的一端连接于电子开关K1'和主电压输出端106之间，输出容性负载C3'的另一端接地。

其中，上述电子开关K1'为MOS开关管，当电子开关K1'为MOS开关管时，MOS开关管的源极与第一整流二极管D1'的阴极连接，MOS开关管的漏极与主电压输出端106连接，MOS开关管的栅极与主控制电路103连接。

图1所示电路中的第一滤波电容C1'代表该反激式开关电源的电源板上的电容，电子开关K1'控制主电压输出端106的电压输出，由于该电子开关K1'设于第一滤波电容C1'和输出容性负载C3'之间，使得第一滤波电容C1'在电子开关K1'的导通瞬间将存在很大的电流，使得电子开关K1'在其导通瞬间将受到大电流的冲击，从而降低了电子开关K1'的可靠性。现有技术中，为了提高电子开关K1'的可靠性，通常是采用大功率的MOS开关管来实现，然而，大功率的MOS开关管的价格昂贵，从而导致电路成本的增加。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种反激式开关电源电路，旨在保证反激式开关电源电路可靠性的同时，降低反激式开关电源电路的成本。

为了达到上述目的，本实用新型提出一种反激式开关电源电路，包括用于提供供电电压的供电端、用于对所述供电电压进行反激式变压的反激式变压器、用于输出主电压的一主电压输出电路、以及一主控制电路和一变压器初级控制电路，所述反激式变压器包括初级绕组和第一次级绕组，所述主控制电路控制所述主电压输出电路输出所述主电压，以及根据所述反激式变压器的初级绕组的反馈电流，经所述变压器初级控制电路控制所述初级绕组的导通时间；

所述主电压输出电路包括第一整流二极管、第一滤波电容及一电子开关；所述第一整流二极管的阳极与所述反激式变压器的第一次级绕组的同名端连接，所述第一次级绕组的异名端接地，所述第一整流二极管的阴极与所述电子开关的一端连接，所述电子开关的另一端与所述第一滤波电容的一端连接，所述第一滤波电容的该端为所述主电压输出电路的电压输出端，所述第一滤波电容的另一端接地，所述电子开关的控制端与所述主控制电路连接。

优选地，所述第一滤波电容为极性电容，所述第一滤波电容的正极经所述电子开关与所述第一整流二极管的阴极连接，所述第一滤波电容的负极接地。

优选地，所述反激式开关电源电路还包括用于输出待机电压的待机电压输出电路，所述反激式变压器还包括第二次级绕组；所述第二次级绕组的同名端与所述待机电压输出电路连接，所述第二次级绕组的异名端接地。

优选地，所述反激式开关电源电路还包括一输出容性负载，所述输出容性负载的一端与所述第一滤波电容的正极连接，所述输出容性负载的另一端接地。

优选地，所述供电端与所述反激式变压器的初级绕组的异名端连接，所述初级绕组的同名端经所述变压器初级控制电路与所述主控制电路连接。

优选地，所述待机电压输出电路包括第二整流二极管及第二滤波电容，所述第二滤波电容为极性电容；所述第二整流二极管的阳极与所述反激式变压器的第二次级绕组的同名端连接，所述第二整流二极管的阴极与所述第二滤波电容的正极连接，所述第二滤波电容的正极为所述待机电压输出电路的电压输出端，所述第二滤波电容的负极接地。

优选地，所述变压器初级控制电路包括第一MOS管和采样电阻；所述第一MOS管为PMOS管；所述第一MOS管的漏极与所述反激式变压器的初级绕组的同名端连接，其栅极与所述主控制电路连接，其源极与所述采样电阻的一端连接，且与所述主控制电路连接，所述采样电阻的另一端接地。

优选地，所述主电压输出电路中的所述电子开关为MOS开关管，所述MOS开关管的源极与所述第一整流二极管的阴极连接，其漏极与所述第一滤波电容的正极连接，其栅极与所述主控制电路连接。

本实用新型还提出一种反激式开关电源，所述反激式开关电源包括反激式开关电源电路，所述反激式开关电源电路包括用于提供供电电压的供电端、用于对所述供电电压进行反激式变压的反激式变压器、用于输出主电压的一主电压输出电路、以及一主控制电路和一变压器初级控制电路，所述反激式变压器包括初级绕组和第一次级绕组，所述主控制电路控制所述主电压输出电路输出所述主电压，以及根据所述反激式变压器的初级绕组的反馈电流，经所述变压器初级控制电路控制所述初级绕组的导通时间；

所述主电压输出电路包括第一整流二极管、第一滤波电容及一电子开关；所述第一整流二极管的阳极与所述反激式变压器的第一次级绕组的同名端连接，所述第一次级绕组的异名端接地，所述第一整流二极管的阴极与所述电子开关的一端连接，所述电子开关的另一端与所述第一滤波电容的一端连接，所述第一滤波电容的该端为所述主电压输出电路的电压输出端，所述第一滤波电容的另一端接地，所述电子开关的控制端与所述主控制电路连接。

本实用新型提出的反激式开关电源电路，由于将主电压输出电路中的电子开关设于主电压输出电路的第一滤波电容和输出容性负载的前面，从而使得本实用新型避免了该电子开关在其导通瞬间而受到大电流的冲击，从而增加了该电子开关的可靠性，即本实用新型可以选用功率较小的MOS开关管作为主电压输出电路中的电子开关，从而使得本实用新型在提高电路可靠性的同时，降低了电路的成本。

附图说明

图1是现有技术中一种反激式开关电源电路的电路结构示意图；

图2是本实用新型反激式开关电源电路较佳实施例的电路结构示意图；

图3是本实用新型反激式开关电源电路较佳实施例工作于连续电流模式时的相应电流波形图；

图4是本实用新型反激式开关电源电路较佳实施例工作于断续电流模式时的相应电流波形图；

图5是本实用新型反激式开关电源电路较佳实施例工作于临界连续模式时的相应电流波形图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图2是本实用新型反激式开关电源电路较佳实施例的电路结构示意图。

参照图2，本实用新型反激式开关电源电路包括供电端201、反激式变压器202、主控制电路203、主电压输出电路204、待机电压输出电路205、主电压输出端206、待机电压输出端207及变压器初级控制电路208。其中，反激式变压器202包括初级绕组S1、第一次级绕组S21及第二次级绕组S22。

其中，供电端201用于提供供电电压，反激式变压器202用于对供电端201的供电电压进行反激式变压，主电压输出电路204用于输出主电压，待机电压输出电路205用于输出待机电压，主控制电路203用于控制主电压输出电路204输出所述主电压，主控制电路203还用于根据反激式变压器202的初级绕组S1的反馈电流，经变压器初级控制电路208控制反激式变压器202的初级绕组S1的导通时间。

具体地，供电端201与反激式变压器202的初级绕组S1的异名端连接，初级绕组S1的同名端经变压器初级控制电路208与主控制电路203连接；反激式变压器202的第一次级绕组S21的同名端经主电压输出电路204与主电压输出端206连接，第一次级绕组S21的异名端接地；反激式变压器202的第二次级绕组S22的同名端经待机电压输出电路205与待机电压输出端207连接，第二次级绕组S22的异名端接地。

本实用新型反激式开关电源电路还包括一输出容性负载C3，输出容性负载C3的一端与第一滤波电容C1的正极连接，输出容性负载C3的另一端接地。

其中，上述主电压输出电路204包括第一整流二极管D1、第一滤波电容C1及电子开关K1，第一滤波电容C1为极性电容。具体地，第一整流二极管D1的阳极与反激式变压器202的第一次级绕组S21的同名端连接，第一次级绕组S21的异名端接地，第一整流二极管D1的阴极与电子开关K1的一端连接，电子开关K1的另一端与第一滤波电容C1的正极连接，且与主电压输出端206连接及经输出容性负载C3接地，第一滤波电容C1的负极接地，电子开关K1的控制端与主控制电路连接。本实施例中的电子开关K1为MOS开关管，该MOS开关管的源极与第一整流二极管D1的阴极连接，其漏极与第一滤波电容C1的正极连接，且与主电压输出端206连接，其栅极与主控制电路203连接。

上述待机电压输出电路205包括第二整流二极管D2及第二滤波电容C2，第二滤波电容C2为极性电容。具体地，第二整流二极管D2的阳极与反激式变压器202的第二次级绕组S22的同名端连接，第二整流二极管D2的阴极与第二滤波电容C2的正极连接，且与待机电压输出端207连接，第二滤波电容C2的负极接地。

上述变压器初级控制电路208包括第一MOS管Q1和采样电阻RS。本实施例中，第一MOS管为PMOS管。具体地，第一MOS管Q1的漏极与反激式变压器202的初级绕组S1的同名端连接，第一MOS管Q1的栅极与主控制电路203连接，第一MOS管Q1的源极与采样电阻RS的一端连接，且与主控制电路203连接，采样电阻RS的另一端接地。

本实用新型反激式开关电源电路有三种工作模式，分别为连续电流模式、断续电流模式和临界连续模式。

其中，连续电流模式为：本实用新型反激式开关电源电路处于满载或者重载状态时，变压器初级控制电路208中的第一MOS管Q1的开关占空比较大，从而使得当主电压输出电路204中的第一整流二极管D1未关断时，变压器初级控制电路208中的第一MOS管Q1已经导通。因此，当本实用新型反激式开关电源电路工作于连续电流模式时，其反激式变压器202的初级绕组S1和第一次级绕组S21的电流没有同时为0的情况。当本实用新型工作于连续电流模式时，其反激式变压器202的初级绕组S1和第一次级绕组S21的电流波形如图3所示，图3中的Ip为反激式变压器202的初级绕组S1的电流波形，Is为反激式变压器202的第一次级绕组S21的电流波形，Ton为第一MOS管Q1的导通时间，Toff为第一MOS管Q1的截止时间，Ts为第一MOS管Q1开关周期。

断续电流模式为：本实用新型反激式开关电源电路处于空载或者轻载状态时，本实用新型反激式开关电源电路有可能工作于断续电流模式。此时，变压器初级控制电路208中的第一MOS管Q1的开关占空比较小，变压器初级控制电路208中的第一MOS管Q1关断后，反激式变压器202的第一次级绕组S21的电流线性减小，若在第一MOS管Q1导通之前，反激式变压器202的第一次级绕组S21的电流已经减小到0，则此时反激式变压器202的初级绕组S1和第一次级绕组S21的电流均为0，此时，本实用新型反激式开关电源电路工作于断续电流模式。当本实用新型工作于断续电流模式时，其反激式变压器202的初级绕组S1和第一次级绕组S21的电流波形如图4所示，图4中的Ip为反激式变压器202的初级绕组S1的电流波形，Is为反激式变压器202的第一次级绕组S21的电流波形，Ton为第一MOS管Q1的导通时间，Toff为第一MOS管Q1的截止时间，Ts为第一MOS管Q1开关周期。如图4所示，本实用新型工作于断续电流模式时，在一个开关周期未结束前，反激式变压器202的第一次级绕组S21的电流Ip已经减小到0，从而使得电流出现了断续的状态。

临界连续模式是连续电流模式与断续电流模式之间的一个过渡，临界连续模式为：变压器初级控制电路208中的第一MOS管Q1关断后，反激式变压器202的第一次级绕组S21的电流线性减小，在第一MOS管Q1开始导通时，反激式变压器202的第一次级绕组S21的电流刚好减小到0。当本实用新型工作于临界连续模式时，其反激式变压器202的初级绕组S1和第一次级绕组S21的电流波形如图5所示，图5中的Ip为反激式变压器202的初级绕组S1的电流波形，Is为反激式变压器202的第一次级绕组S21的电流波形，Ton为第一MOS管Q1的导通时间，Toff为第一MOS管Q1的截止时间，Ts为第一MOS管Q1开关周期。如图5所示，本实用新型工作于临界连续模式时，在一个开关周期结束时，反激式变压器202的第一次级绕组S21的电流Ip刚好减小到0，电流处于连续和断续的临界状态。

本实施例中，反激式变压器202的初级绕组S1存储的能量为：（其中，Ip为初级绕组S1的电流；A_L为电感系数；Np为初级绕组S1的线圈匝数；f为反激式变压器202的工作频率）。

反激式变压器202的第一次级绕组S21释放的能量为：

（其中，Is为第一次级绕组S21的电流；A_L为电感系数；Ns为第一次级绕组S21的线圈匝数；f为反激式变压器202的工作频率）。

在忽略漏感的情况下，本实用新型的以上三种工作模式（连续电流模式、断续电流模式和临界连续模式）均满足：初级绕组S1储存的能量应该大于等于第一次级绕组S21释放的能量，即满足：

P_i≥P_S（理想状态时，取“=”号），即：

$\frac{1}{2}I{p}^2{\mathrm{Np}}^{2}f\≥\frac{1}{2}{\mathrm{Is}}^2{A_L{\mathrm{Ns}}^{2}f}^{}$ ，即：

Is≤Ip●(Np/Ns)

而当反激式变压器202的型号确定时，其初级绕组S1的线圈匝数及其第一次级绕组S21的线圈匝数就确实了，并且，由于Ip的最大值是由采样电阻RS的阻值决定的，因此，第一次级绕组S21的电流Is的最大值小于一个固定值，从而使得Is的最大值是可控的，即电子开关K1的峰值电流是可控的，从而可以选用适当功率值的MOS开关管作为本实用新型中主电压输出电路的电子开关K1，从而降低了电路的成本。

本实用新型提出的反激式开关电源电路，由于将主电压输出电路中的电子开关设于主电压输出电路的第一滤波电容和输出容性负载的前面，从而使得本实用新型避免了该电子开关在其导通瞬间而受到大电流的冲击，从而增加了该电子开关的可靠性，即本实用新型可以选用功率较小的MOS开关管作为主电压输出电路中的电子开关，从而使得本实用新型在提高电路可靠性的同时，降低了电路的成本。

本实用新型还提出一种反激式开关电源，该反激式开关电源包括反激式开关电源电路，其反激式开关电源电路的电路结构与上面实施例所述的反激式开关电源电路的电路结构相同，此处不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种反激式开关电源电路，包括用于提供供电电压的供电端、用于对所述供电电压进行反激式变压的反激式变压器、用于输出主电压的一主电压输出电路、以及一主控制电路和一变压器初级控制电路，所述反激式变压器包括初级绕组和第一次级绕组，所述主控制电路控制所述主电压输出电路输出所述主电压，以及根据所述反激式变压器的初级绕组的反馈电流，经所述变压器初级控制电路控制所述初级绕组的导通时间；其特征在于：

所述主电压输出电路包括第一整流二极管、第一滤波电容及一电子开关；所述第一整流二极管的阳极与所述反激式变压器的第一次级绕组的同名端连接，所述第一次级绕组的异名端接地，所述第一整流二极管的阴极与所述电子开关的一端连接，所述电子开关的另一端与所述第一滤波电容的一端连接，所述第一滤波电容的该端为所述主电压输出电路的电压输出端，所述第一滤波电容的另一端接地，所述电子开关的控制端与所述主控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的反激式开关电源电路，其特征在于，所述第一滤波电容为极性电容，所述第一滤波电容的正极经所述电子开关与所述第一整流二极管的阴极连接，所述第一滤波电容的负极接地。

3.根据权利要求2所述的反激式开关电源电路，其特征在于，所述反激式开关电源电路还包括用于输出待机电压的待机电压输出电路，所述反激式变压器还包括第二次级绕组；所述第二次级绕组的同名端与所述待机电压输出电路连接，所述第二次级绕组的异名端接地。

4.根据权利要求3所述的反激式开关电源电路，其特征在于，所述反激式开关电源电路还包括一输出容性负载，所述输出容性负载的一端与所述第一滤波电容的正极连接，所述输出容性负载的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的反激式开关电源电路，其特征在于，所述供电端与所述反激式变压器的初级绕组的异名端连接，所述初级绕组的同名端经所述变压器初级控制电路与所述主控制电路连接。

6.根据权利要求5所述的反激式开关电源电路，其特征在于，所述待机电压输出电路包括第二整流二极管及第二滤波电容，所述第二滤波电容为极性电容；所述第二整流二极管的阳极与所述反激式变压器的第二次级绕组的同名端连接，所述第二整流二极管的阴极与所述第二滤波电容的正极连接，所述第二滤波电容的正极为所述待机电压输出电路的电压输出端，所述第二滤波电容的负极接地。

7.根据权利要求6所述的反激式开关电源电路，其特征在于，所述变压器初级控制电路包括第一MOS管和采样电阻；所述第一MOS管为PMOS管；所述第一MOS管的漏极与所述反激式变压器的初级绕组的同名端连接，其栅极与所述主控制电路连接，其源极与所述采样电阻的一端连接，且与所述主控制电路连接，所述采样电阻的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的反激式开关电源电路，其特征在于，所述主电压输出电路中的所述电子开关为MOS开关管，所述MOS开关管的源极与所述第一整流二极管的阴极连接，其漏极与所述第一滤波电容的正极连接，其栅极与所述主控制电路连接。

9.一种反激式开关电源，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的反激式开关电源电路。

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