CN204068745U - 一种变压器漏感能量利用型反激电源*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变压器漏感能量利用型反激电源***，包括整流滤波器、变压器漏感能量利用型反激变换器和直流负载。该电源***利用反激变换器的钳位电路，不仅实现反激变压器漏感能量回收，而且将回收的能量配合电源模块对控制模块实现供电，并减少了反激变换器中实现供电的变压器辅助绕组。本实用新型可以提高反激电源***的转换效率，降低***成本，重要地是可以显著降低该电源***的空载损耗。

Description

一种变压器漏感能量利用型反激电源***

技术领域

本实用新型涉及一种变压器漏感能量利用型反激电源***，具体指适用于电池充电、LED照明驱动等需要隔离供电，并进行输出电流控制的电源***。

背景技术

在电池充电、LED照明领域，电源***采用反激变换器实现隔离AC－DC变换，实用的反激变换器均采用变压器辅助绕组通过整流二极管对其控制模块供电，同时，为吸收反激变换器变压器漏感存储的能量，防止损坏反激变换器主开关器件，采用了钳位电路，主要分为基于电阻、电容和二极管的消耗型RCD钳位电路，基于电感、电容和二极管的能量回馈型LCD钳位电路，以及基于辅助开关的有源钳位电路。因此，电池充电、LED照明领域使用的反激电源***不仅结构复杂，效率低，而且成本高。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，研制一种变压器漏感能量利用型反激电源***，将反激变换器钳位电路实现对控制模块供电，不仅有效利用了反激变压器漏感能量，也有效解决了控制模块的供电，同时减少了反激变换器实现供电的变压器辅助绕组。

本实用新型的技术方案如下：

一种变压器漏感能量利用型反激电源***，包括整流滤波器、变压器漏感能量利用型反激变换器和直流负载，其特征在于，所述整流滤波器的输入端接输入交流电源，整流滤波器将交流电源经变换滤波成直流，其直流输出端接变压器漏感能量利用型反激变换器的直流输入端；所述变压器漏感能量利用型反激变换器经逆变整流，将其直流输入变换成隔离的低压直流，其低压直流输出端接直流负载。

所述整流滤波器包括保险元件、整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4、电容C1、电容C2、电感L1和电感L2；保险元件的一端与交流输入端L相连，保险元件的另一端与整流二极管D1的阳极相连；整流二极管D2的阴极与整流二极管D1的阳极相连，交流输入端N分别与整流二极管D4的阴极和整流二极管D3的阳极相连；电感L1的一端与整流二极管D1的阴极、整流二极管D3的阴极和电容C1的正极相连，电感L1的另一端与电容C2的正极相连，构成整流滤波器的直流输出端正极；电感L2的一端与整流二极管D2的阳极、整流二极管D4的阳极和电容C1的负极相连，电感L2的另一端与电容C2的负极相连，构成整流滤波器的直流输出端负极。

所述变压器漏感能量利用型反激变换器包括场效应管MOS、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电源模块、控制模块和变压器T1；所述的控制模块包括电源端Vcc、电流调节端RI、接地端CGnd、电流反馈端CS、驱动端Gate和电压反馈端IFB；所述电源模块包括输入端Vin、接地端PGnd和输出端Vout；电阻R1的一端与电容C3的正极和场效应管MOS的漏极相连，电阻R1另一端与控制模块的Vcc和电源模块输出端Vout相连；电阻R4的一端与场效应管MOS的源极和控制模块的电流反馈端CS相连，电阻R4的另一端与电容C4的负极、电容C8的一端和电源模块的接地端PGND相连；控制模块的电流调节端RI经串接的电阻R5与电容C4的负极和变压器T1的原边绕组正端相连；控制模块的电压反馈端IFB经串接的电阻R3与电容C3的负极、二极管D5的阳极和变压器T1的原边绕组反端相连；控制模块的驱动端Gate经串联的电阻R2与场效应管MOS的栅极相连；电阻R7的一端与变压器T1的副边绕组正端、二极管D7的阳极、电容C6的负极、电容C7的负极和电容C8的另一端相连，电阻R7的另一端与二极管D6的阴极、电容C6的正极和电容C7的正极相连；电阻R6的一端与变压器T1的副边绕组反端、二极管D6的阳极和电容C5的负极相连，电阻R6的另一端与二极管D7的阴极和电容C5的正极相连。

 所述电源模块分为RCD型电源模块、基于三极管线性电源模块和高频DC－DC电源模块。

 所述RCD型电源模块包括电阻R0、电容C0和稳压二极管D0；电阻R0的一端与稳压二极管D0的阴极、电容C0的正极相连，构成RCD型电源模块的输出端Vout；电阻R0的另一端构成RCD型电源模块的输入端Vin；稳压二极管D0的阳极与电容C0的负极相连，构成RCD型电源模块的接地端PGnd。

 所述基于三极管线性电源模块包括三极管BJT、电阻R、稳压二极管D和电容C；电阻R的一端与三极管BJT的集电极相连，构成基于三极管线性电源模块的输入端Vin；电阻R的另一端与三极管BJT的基极、稳压二极管D的阴极相连；电容C的正极与三极管BJT的发射极相连，构成基于三极管线性电源模块的输出端Vout；稳压二极管D的阳极与电容C的负极相连，构成基于三极管线性电源模块的接地端PGnd。

本实用新型的优点在于，结构简单，***成本低，转换效率高。本实用新型利用反激变换器钳位电路不仅实现反激变压器漏感能量回收，而且实现对控制模块供电，提高了反激变换器的效率。同时，本实用新型减少了反激变换器实现供电的变压器辅助绕组，缩小了变压器的体积、简化了变压器的生产工序，降低了***成本。

附图说明

 图1是本实用新型的变压器漏感能量利用型反激电源***模块示意图。

 图2是本实用新型的一个实施例的变压器漏感能量利用型反激电源***示意图。

 图3是本实用新型的一个实施例的基于三极管线性电源模块示意图。

 图4是本实用新型的一个实施例的高频DC－DC电源模块示意图。

具体实施方式

 下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

 如图1所示为本实用新型的变压器漏感能量利用型反激电源***模块示意图，包括整流滤波器、变压器漏感能量利用型反激变换器和直流负载。整流滤波器的输入端接输入交流电源，整流滤波器将交流电源经变换滤波成直流，其直流输出端接变压器漏感能量利用型反激变换器的直流输入端。变压器漏感能量利用型反激变换器经逆变整流，将其直流输入变换成隔离的低压直流，其低压直流输出端接直流负载。直流负载可以是电池、LED灯，也可以是手机、电脑等电子终端。

 如图2所示为本实用新型的一个实施例的变压器漏感能量利用型反激电源***示意图。其中，整流滤波器包括保险元件、整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4、电容C1、电容C2、电感L1和电感L2。保险元件的一端与交流输入端L相连，保险元件的另一端与整流二极管D1的阳极相连；整流二极管D2的阴极与整流二极管D1的阳极相连，交流输入端N分别与整流二极管D4的阴极和整流二极管D3的阳极相连；电感L1的一端与整流二极管D1的阴极、整流二极管D3的阴极和电容C1的正极相连，电感L1的另一端与电容C2的正极相连，构成整流滤波器的直流输出端正极；电感L2的一端与整流二极管D2的阳极、整流二极管D4的阳极和电容C1的负极相连，电感L2的另一端与电容C2的负极相连，构成整流滤波器的直流输出端负极。整流滤波器的保险元件可以是保险丝、可恢复保险和热敏电阻等，当电流过流时保险元件断开。

 图2中，变压器漏感能量利用型反激变换器包括场效应管MOS、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电源模块、控制模块和变压器T1；所述的控制模块包括电源端Vcc、电流调节端RI、接地端CGnd、电流反馈端CS、驱动端Gate和电压反馈端IFB；所述电源模块包括输入端Vin、接地端PGnd和输出端Vout；电阻R1的一端与电容C3的正极和场效应管MOS的漏极相连，电阻R1另一端与控制模块的Vcc和电源模块输出端Vout相连；电阻R4的一端与场效应管MOS的源极和控制模块的电流反馈端CS相连，电阻R4的另一端与电容C4的负极、电容C8的一端和电源模块的接地端PGND相连；控制模块的电流调节端RI经串接的电阻R5与电容C4的负极和变压器T1的原边绕组正端相连；控制模块的电压反馈端IFB经串接的电阻R3与电容C3的负极、二极管D5的阳极和变压器T1的原边绕组反端相连；控制模块的驱动端Gate经串联的电阻R2与场效应管MOS的栅极相连；电阻R7的一端与变压器T1的副边绕组正端、二极管D7的阳极、电容C6的负极、电容C7的负极和电容C8的另一端相连，电阻R7的另一端与二极管D6的阴极、电容C6的正极和电容C7的正极相连；电阻R6的一端与变压器T1的副边绕组反端、二极管D6的阳极和电容C5的负极相连，电阻R6的另一端与二极管D7的阴极和电容C5的正极相连。

 图2中，变压器漏感能量利用型反激变换器所用的电源模块为RCD型电源模块，包括电阻R0、电容C0和稳压二极管D0；电阻R0的一端与稳压二极管D0的阴极、电容C0的正极相连，构成RCD型电源模块的输出端Vout；电阻R0的另一端构成RCD型电源模块的输入端Vin；稳压二极管D0的阳极与电容C0的负极相连，构成RCD型电源模块的接地端PGnd。

 图2中，所接直流负载为电池组。

 图2中，变压器漏感能量利用型反激电源***接入220V市电后，整流滤波器将交流变换成直流，并给电容C1、电容C2、电容C3充电，此时电容C3通过电阻R1、电容C0、和变压器T1的原边绕组，形成充电回路，给电容C0预充电。当C0达到充电阈值后，控制模块工作。该反激电源***工作在电流断续模式（DCM模式），通过控制模块的电流反馈端CS，检测变压器激磁电流，并控制输出占空比调整变压器激磁电流到恒定值。同时，通过控制模块的IFB端检测场效应管MOS关断后，二极管D6输出电流降为零时的变压器原边绕组的电压，当该电压低于设定值时，增加驱动端Gate输出的开关频率，控制变压器原边绕组的电压达到设定值；当电压高于设定值时，降低驱动端Gate输出的开关频率，控制变压器原边绕组的电压达到设定值；通过变压器原边绕组的电压的控制，达到控制电源***低压直流输出电压。当电源***运行后，由二极管D5和电容C4构成的钳位电路不断存储变压器漏感的能量，并经电阻R0和稳压二极管D0进行释放。其中，稳压二极管流过一定电流I0，另一部分电流Iout通过输出端Vout输出给控制模块的电源端Vcc，稳压二极管D0起到稳定输出电压为VD0。电容C4的直流电压为VC4，则输出电流满足关系式，Iout＝(VC4－VD0）/ R 0－I0。

 如图3所示为本实用新型的一个实施例的基于三极管线性电源模块示意图，包括三极管BJT、电阻R、稳压二极管D和电容C；电阻R的一端与三极管BJT的集电极相连，构成基于三极管线性电源模块的输入端Vin；电阻R的另一端与三极管BJT的基极、稳压二极管D的阴极相连；电容C的正极与三极管BJT的发射极相连，构成基于三极管线性电源模块的输出端Vout；稳压二极管D的阳极与电容C的负极相连，构成基于三极管线性电源模块的接地端PGnd。当该电路工作时，稳压二极管D经电阻R击穿导通，输出稳压为VD，同时三极管BJT基极到发射极导通，三极管BJT工作在线性区，三极管BJT基极到发射极的电压为Vbe，则电容C两端电压Vout满足Vout＝VD－Vbe。由于VD和Vbe电压稳定，因此该基于三极管线性电源模块可获得稳定输出电压Vout。

  如图4所示为本实用新型的一个实施例的高频DC－DC电源模块示意图，包括电容C11、电容C12、电感L11、二极管D11、场效应管MOS11和控制驱动。该电路为典型BUCK电路，实现输入输出降压调节。本实用新型中所述的高频DC－DC电源模块，还包括Boost、Cuk以及带变压器隔离的DC－DC电源模块。

Claims (6)

1.一种变压器漏感能量利用型反激电源***，包括整流滤波器、变压器漏感能量利用型反激变换器和直流负载，其特征在于，所述整流滤波器的输入端接输入交流电源，整流滤波器将交流电源经变换滤波成直流，其直流输出端接变压器漏感能量利用型反激变换器的直流输入端；所述变压器漏感能量利用型反激变换器经逆变整流，将其直流输入变换成隔离的低压直流，其低压直流输出端接直流负载。

2.根据权利要求1所述的一种变压器漏感能量利用型反激电源***，其特征在于，所述整流滤波器包括保险元件、整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4、电容C1、电容C2、电感L1和电感L2；保险元件的一端与交流输入端L相连，保险元件的另一端与整流二极管D1的阳极相连；整流二极管D2的阴极与整流二极管D1的阳极相连，交流输入端N分别与整流二极管D4的阴极和整流二极管D3的阳极相连；电感L1的一端与整流二极管D1的阴极、整流二极管D3的阴极和电容C1的正极相连，电感L1的另一端与电容C2的正极相连，构成整流滤波器的直流输出端正极；电感L2的一端与整流二极管D2的阳极、整流二极管D4的阳极和电容C1的负极相连，电感L2的另一端与电容C2的负极相连，构成整流滤波器的直流输出端负极。

3.根据权利要求1所述的一种变压器漏感能量利用型反激电源***，其特征在于，所述变压器漏感能量利用型反激变换器包括场效应管MOS、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电源模块、控制模块和变压器T1；所述的控制模块包括电源端Vcc、电流调节端RI、接地端CGnd、电流反馈端CS、驱动端Gate和电压反馈端IFB；所述电源模块包括输入端Vin、接地端PGnd和输出端Vout；电阻R1的一端与电容C3的正极和场效应管MOS的漏极相连，电阻R1另一端与控制模块的Vcc和电源模块输出端Vout相连；电阻R4的一端与场效应管MOS的源极和控制模块的电流反馈端CS相连，电阻R4的另一端与电容C4的负极、电容C8的一端和电源模块的接地端PGND相连；控制模块的电流调节端RI经串接的电阻R5与电容C4的负极和变压器T1的原边绕组正端相连；控制模块的电压反馈端IFB经串接的电阻R3与电容C3的负极、二极管D5的阳极和变压器T1的原边绕组反端相连；控制模块的驱动端Gate经串联的电阻R2与场效应管MOS的栅极相连；电阻R7的一端与变压器T1的副边绕组正端、二极管D7的阳极、电容C6的负极、电容C7的负极和电容C8的另一端相连，电阻R7的另一端与二极管D6的阴极、电容C6的正极和电容C7的正极相连；电阻R6的一端与变压器T1的副边绕组反端、二极管D6的阳极和电容C5的负极相连，电阻R6的另一端与二极管D7的阴极和电容C5的正极相连。

4.根据权利要求3所述的一种变压器漏感能量利用型反激电源***，其特征在于，所述电源模块分为RCD型电源模块、基于三极管线性电源模块和高频DC－DC电源模块。

5.根据权利要求4所述的一种变压器漏感能量利用型反激电源***，其特征在于，所述RCD型电源模块包括电阻R0、电容C0和稳压二极管D0；电阻R0的一端与稳压二极管D0的阴极、电容C0的正极相连，构成RCD型电源模块的输出端Vout；电阻R0的另一端构成RCD型电源模块的输入端Vin；稳压二极管D0的阳极与电容C0的负极相连，构成RCD型电源模块的接地端PGnd。

6.根据权利要求4所述的一种变压器漏感能量利用型反激电源***，其特征在于，所述基于三极管线性电源模块包括三极管BJT、电阻R、稳压二极管D和电容C；电阻R的一端与三极管BJT的集电极相连，构成基于三极管线性电源模块的输入端Vin；电阻R的另一端与三极管BJT的基极、稳压二极管D的阴极相连；电容C的正极与三极管BJT的发射极相连，构成基于三极管线性电源模块的输出端Vout；稳压二极管D的阳极与电容C的负极相连，构成基于三极管线性电源模块的接地端PGnd。