專利名稱：一種隔離開關(guān)電源的磁放大器輔助輸出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隔離開關(guān)電源電路，具體地說是一種隔離開關(guān)電源的磁放大器輔助輸出電路。
背景技術(shù)：
磁放大器由于穩(wěn)定性好，控制簡單等優(yōu)點(diǎn)而廣泛地應(yīng)用在隔離開關(guān)電源輔助輸出電路中。圖1為有源鉗位正激變換器和磁放大器組成的多路輸出開關(guān)電源。所述的有源鉗位正激變換器包括原邊電路和副邊電路，所述的原邊電路包括主功率MOSFET Q11、主變壓器Tv的原邊繞組Np、輸入端電容Cin和有源鉗位功率MOSFET Q12；所述的副邊電路包括變壓器主輸出繞組Ns1、整流管Q21、續(xù)流管Q22、輸出電感L21和輸出端電容C21。所述的磁放大器電路由輔助輸出繞組Ns2、磁放大器MA、整流二極管D31、續(xù)流二極管D32、濾波電感L31、濾波電容C31和反饋控制環(huán)組成。隨著各種高速數(shù)據(jù)處理器要求其供電電源的輸出電壓不斷下降、輸出電流不斷增加，續(xù)流二極管D32存在的導(dǎo)通壓降所產(chǎn)生的附加損耗將更加突出。
以往解決續(xù)流二極管D32附加損耗的方案如圖2所示，在所述續(xù)流二極管D32的兩端并聯(lián)一個(gè)同步整流管Q31，所述的同步整流管Q31的門極通過一個(gè)包括一對交替通斷的三極管的驅(qū)動電路連接到變壓器副邊的輔助輸出繞組Ns2上。圖3給出了圖2所示電路中各點(diǎn)的主要波形，其中Vgs1，Vgs2分別為正激變換器主功率管MOSFET Q11的門極電壓波形和有源鉗位功率MOSFET Q12的門極電壓波形；Vs1和Vs2分別為主輸出繞組Ns1的電壓和輔助輸出繞組Ns2的電壓；Vm為磁放大器MA兩端的電壓；Vd為續(xù)流二極管D32的電壓；Vgs3為續(xù)流二極管D32并聯(lián)同步整流管Q31的門極驅(qū)動波形。當(dāng)主功率MOSFET Q11導(dǎo)通時(shí)，有源鉗位MOSFET Q12處于關(guān)斷狀態(tài)，同步整流管Q31的門極驅(qū)動電路的第一三極管Q33導(dǎo)通，第二三極管Q32關(guān)斷，同步整流管Q31關(guān)斷，續(xù)流二極管D32續(xù)流導(dǎo)通，磁放大器MA兩端的電壓Vm等于輔助輸出繞組Ns2的電壓，磁放大器MA處于非飽和狀態(tài)并受正向激磁。t1時(shí)刻磁放大器MA飽和導(dǎo)通，續(xù)流二極管D32反向截止，能量通過濾波電感L31和濾波電容C31傳送到負(fù)載R31。當(dāng)主功率MOSFET Q11關(guān)斷時(shí)，開通有源鉗位MOSFET Q12復(fù)位主變壓器Tv，輔助輸出繞組Ns2的輸出電壓反向，二極管D31和門極驅(qū)動電路的第一三極管Q33關(guān)斷，控制電路通過反饋控制環(huán)回路的二極管D33對磁放大器MA進(jìn)行反向去磁，電壓源Vcc通過門極驅(qū)動電路的第二三極管Q32驅(qū)動同步整流管Q31導(dǎo)通，續(xù)流電流全部流過同步整流管Q31。
從圖3所示的波形可以看出，輔助電路的同步整流管Q31的門極驅(qū)動信號直接來自變壓器輔助繞組Ns2的電壓，電感電流在續(xù)流階段并沒有全部流過同步整流管Q31，而是在磁放大器MA阻斷時(shí)間t0～t1或t3～t4內(nèi)流過了續(xù)流二極管D32。因此，采用圖2的方式，在輸出電壓低、輸出電流大的應(yīng)用場合，續(xù)流二極管D32在磁放大器的阻斷時(shí)間內(nèi)附加的壓降不可忽略，相應(yīng)損耗很大，不僅影響磁放大器的電路性能，而且產(chǎn)生的功率損耗帶來了熱處理難等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種改進(jìn)型的磁放大器輔助輸出電路，旨在最大限度地減少電流流過續(xù)流二極管的時(shí)間，降低功率損耗。解決上述問題采用的技術(shù)方案是一種隔離開關(guān)電源的磁放大器輔助輸出電路，包括輔助輸出繞組、磁放大器、整流二極管、續(xù)流二極管、濾波電感、濾波電容和反饋控制環(huán)，在所述續(xù)流二極管的兩端并聯(lián)一個(gè)同步整流管，所述同步整流管的門極驅(qū)動電路包括交替通斷的第一三極管和第二三極管，在所述的磁放大器支路上串連一個(gè)電流互感器的原邊繞組，在所述的第一三極管的基射回路中串聯(lián)電流互感器的副邊繞組。
所述的電流互感器的副邊繞組的兩端并聯(lián)用于存儲檢測到的過多電流的電壓源或穩(wěn)壓管。
所述的電流互感器的副邊繞組與電壓源或穩(wěn)壓管之間串聯(lián)防止反向?qū)ǖ亩O管。
所述的第一三極管的基極與電流互感器的副邊繞組的一端之間串聯(lián)由電阻和電容相并聯(lián)的加速驅(qū)動電路。
所述的第一三極管的基極與發(fā)射極之間并聯(lián)復(fù)位二極管。
所述的同步整流管的門極與第一三極管的集電極之間串聯(lián)放電二極管。
以有源鉗位正激變換器為例，主電路中的主功率MOSFET和有源鉗位MOSFET輪流導(dǎo)通和截止。當(dāng)主功率MOSFET導(dǎo)通時(shí)，有源鉗位MOSFET處于關(guān)斷狀態(tài)，磁放大器兩端的電壓等于輔助輸出繞組的電壓，磁放大器MA處于非飽和狀態(tài)，流過的電流極小，電流互感器輸出繞組的電壓為零，第一三極管截止，同步整流管由電壓源通過第二三極管驅(qū)動導(dǎo)通，續(xù)流二極管自然關(guān)斷，續(xù)流電流被轉(zhuǎn)移到同步整流管上。當(dāng)磁放大器從不飽和向飽和過渡時(shí)，磁放大器流過的電流出現(xiàn)從零上升到濾波電感電流的線性變化，電流互感器檢測到電流后開通第一三極管使得同步整流管門極電壓逐漸減小直至關(guān)斷，濾波電感的續(xù)流電流從同步整流管轉(zhuǎn)移到續(xù)流二極管，電流互感器副邊繞組檢測到的過多的電流通過二極管存儲在電壓源或穩(wěn)壓管上。當(dāng)磁放大器完全飽和后，續(xù)流二極管反向截止，能量通過濾波電感和濾波電容傳送到負(fù)載。當(dāng)主功率MOSFET關(guān)斷時(shí)，開通有源鉗位MOSFET復(fù)位主變壓器，輔助輸出繞組的輸出電壓反向，整流二極管關(guān)斷，續(xù)流二極管續(xù)流導(dǎo)通，控制電路通過二極管對磁放大器反向去磁。在磁放大器從飽和向不飽和過渡期間，磁放大器流過的電流出現(xiàn)從電感電流下降到零的線性變化。電流互感器的輸出的一端通過二極管以及電阻和電容并聯(lián)電路復(fù)位并關(guān)斷第一三極管，電壓源通過第二三極管驅(qū)動同步整流管導(dǎo)通，續(xù)流電流全部轉(zhuǎn)移到同步整流管。
從以上分析可知，本發(fā)明通過在磁放大器支路中串連電流互感器檢測出磁放大器開通或關(guān)斷時(shí)的電流信號以實(shí)現(xiàn)同步整流管的同步關(guān)斷或開通，續(xù)流二極管只有在磁放大器飽和與不飽和之間過渡的一小段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，因此采用本發(fā)明可以極好地減小續(xù)流二極管的導(dǎo)通損耗，特別適用磁放大器在低電壓大電流輸出的應(yīng)用場合。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1是現(xiàn)有的有源鉗位正激變換器和磁放大器組成的多路輸出開關(guān)電源電路。
圖2是改進(jìn)后的有源鉗位正激變換器和磁放大器組成的多路輸出開關(guān)電源電路。
圖3是圖2所示電路中各點(diǎn)的主要波形。
圖4是本發(fā)明的磁放大器輔助輸出電路在有源鉗位正激變換器中的應(yīng)用。
圖5是圖4實(shí)施方式中各點(diǎn)的主要波形。
圖6是本發(fā)明的磁放大器輔助輸出電路在推挽變換器中的應(yīng)用。
圖7是本發(fā)明的磁放大器輔助輸出電路在半橋變換器中的應(yīng)用。
圖8是本發(fā)明的磁放大器輔助輸出電路在全橋變換器中的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
附圖1、2、3為現(xiàn)有的有源鉗位正激變換器和磁放大器組成的多路輸出開關(guān)電源電路圖及各點(diǎn)的主要波形圖，其缺點(diǎn)前面已經(jīng)描述過了，在此不再累述。
參照圖4，本發(fā)明的磁放大器輔助輸出電路，包括輔助輸出繞組Ns2、磁放大器MA、整流二極管D31、續(xù)流二極管D32、濾波電感L31、濾波電容C31和反饋控制環(huán)，在所述續(xù)流二極管D32的兩端并聯(lián)一個(gè)同步整流管Q31，所述同步整流管Q31的門極驅(qū)動電路包括交替通斷的第一三極管Q33和第二三極管Q32，在所述的磁放大器MA支路上串連一個(gè)電流互感器Ti的原邊繞組Na1，在所述的第一三極管Q33的基射回路中串聯(lián)電流互感器Ti的副邊繞組Na2。所述的電流互感器Ti的副邊繞組Na2的兩端并聯(lián)用于存儲檢測到的過多電流的電壓源或穩(wěn)壓管。所述的電流互感器Ti的副邊繞組Na2與電壓源或穩(wěn)壓管Vz之間串聯(lián)防止反向?qū)ǖ亩O管D36。
參照圖5，主電路中的主功率MOSFET Q11和有源鉗位MOSFET Q12輪流導(dǎo)通和截止。在t0時(shí)刻，主功率MOSFET Q11導(dǎo)通，有源鉗位MOSFET Q12處于關(guān)斷狀態(tài)，磁放大器MA兩端的電壓Vm等于輔助輸出繞組Ns2的電壓，磁放大器MA處于非飽和狀態(tài)，流過的電流im極小，電流互感器Ti輸出繞組Na2的電壓VA為零，第一三極管Q33截止，同步整流管Q31由電壓源Vcc通過第二三極管Q32驅(qū)動導(dǎo)通，續(xù)流二極管D32自然關(guān)斷，續(xù)流電流被轉(zhuǎn)移到同步整流管Q31上。在[t1，t3]期間，磁放大器MA從不飽和向飽和過渡，磁放大器MA流過的電流im出現(xiàn)從零上升到濾波電感電流的線性變化，電流互感器Ti檢測到電流后開通第一三極管Q33使得同步整流管Q31門極電壓Vgs3逐漸減小直至關(guān)斷，濾波電感L31的續(xù)流電流從同步整流管Q31轉(zhuǎn)移到續(xù)流二極管D32，電流互感器Ti副邊繞組Na2檢測到的過多的電流通過二極管D36存儲在電壓源或穩(wěn)壓管Vz上。在t3時(shí)刻，磁放大器MA完全飽和，續(xù)流二極管D32反向截止，能量通過濾波電感L31和濾波電容C31傳送到負(fù)載。當(dāng)主功率MOSFET Q11關(guān)斷時(shí)，開通有源鉗位MOSFET Q12復(fù)位主變壓器Tv，輔助輸出繞組Ns2的輸出電壓Vs2反向，整流二極管D31關(guān)斷，續(xù)流二極管D32續(xù)流導(dǎo)通，控制電路通過二極管D33對磁放大器MA反向去磁。在[t4～t6]期間，磁放大器MA從飽和向不飽和過渡，磁放大器MA流過的電流im出現(xiàn)從電感電流下降到零的線性變化。電流互感器Ti的輸出繞組Na2的A端通過二極管D37、電阻R33、電容C32復(fù)位并關(guān)斷第一三極管Q33，電壓源Vcc通過第二三極管Q32驅(qū)動同步整流管Q31導(dǎo)通，續(xù)流電流全部轉(zhuǎn)移到同步整流管Q31上。
本發(fā)明不但適用于正激變換器的其他復(fù)位模式如第三繞組復(fù)位、RCD復(fù)位、雙管復(fù)位等，而且適用于采用磁放大器后級電壓調(diào)節(jié)器的其他拓?fù)淙缤仆熳儞Q器、半橋變換器、全橋變換器等，具體電路表示如圖6、圖7、圖8。
總之，本發(fā)明有效了實(shí)現(xiàn)了同步整流管在磁放大器中的應(yīng)用，有利于推動磁放大器向低電壓大電流應(yīng)用方向發(fā)展，應(yīng)用前景十分廣闊。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，不論其電路結(jié)構(gòu)上作任何變化，也不論是應(yīng)用于何種類型的隔離開關(guān)電源，凡是通過電流互感器檢測出磁放大器開通(或關(guān)斷)時(shí)的電流信號而實(shí)現(xiàn)同步整流管的同步關(guān)斷(或開通)的磁放大器輔助輸出電路，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種隔離開關(guān)電源的磁放大器輔助輸出電路，包括輔助輸出繞組(Ns2)、磁放大器(MA)、整流二極管(D31)、續(xù)流二極管(D32)、濾波電感(L31)、濾波電容(C31)和反饋控制環(huán)，在所述續(xù)流二極管(D32)的兩端并聯(lián)一個(gè)同步整流管(Q31)，所述同步整流管(Q31)的門極驅(qū)動電路包括交替通斷的第一三極管(Q33)和第二三極管(Q32)，其特征在于在所述的磁放大器(MA)支路上串連一個(gè)電流互感器(Ti)的原邊繞組(Na1)，在所述的第一三極管(Q33)的基極和發(fā)射極回路中串聯(lián)電流互感器(Ti)的副邊繞組(Na2)。
2.如權(quán)利要求1所述的隔離開關(guān)電源的磁放大器輔助輸出電路，其特征在于所述的電流互感器(Ti)的副邊繞組(Na2)的兩端并聯(lián)用于存儲檢測到的過多電流的電壓源或穩(wěn)壓管(Vz)。
3.如權(quán)利要求2所述的隔離開關(guān)電源的磁放大器輔助輸出電路，其特征在于所述的電流互感器(Ti)的副邊繞組Na2與電壓源或穩(wěn)壓管(Vz)之間串聯(lián)防止反向?qū)ǖ亩O管(D36)。
4.如權(quán)利要求1所述的隔離開關(guān)電源的磁放大器輔助輸出電路，其特征在于所述的第一三極管(Q33)的基極與電流互感器(Ti)的副邊繞組(Na2)的一端之間串聯(lián)由電阻(R33)和電容(C32)相并聯(lián)的加速驅(qū)動電路。
5.如權(quán)利要求4所述的隔離開關(guān)電源的磁放大器輔助輸出電路，其特征在于所述的第一三極管(Q33)的基極與發(fā)射極之間并聯(lián)復(fù)位二極管D37。
6.如權(quán)利要求5所述的隔離開關(guān)電源的磁放大器輔助輸出電路，其特征在于所述的同步整流管Q31的門極與第一三極管(Q33)的集電極之間串聯(lián)放電二極管(D34)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隔離開關(guān)電源的磁放大器輔助輸出電路，包括輔助輸出繞組、磁放大器、整流二極管、續(xù)流二極管、濾波電感、濾波電容和反饋控制環(huán)，在所述續(xù)流二極管的兩端并聯(lián)一個(gè)同步整流管，所述同步整流管的門極驅(qū)動電路包括交替通斷的第一三極管和第二三極管，在所述的磁放大器支路上串連一個(gè)電流互感器的原邊繞組，在所述的第一三極管的基射回路中串聯(lián)電流互感器的副邊繞組。本發(fā)明通過在磁放大器支路中串連電流互感器檢測出磁放大器開通或關(guān)斷時(shí)的電流信號以實(shí)現(xiàn)同步整流管的同步關(guān)斷或開通，續(xù)流二極管只有在磁放大器飽和與不飽和之間過渡的一小段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，因此可以極好地減小續(xù)流二極管的導(dǎo)通損耗，特別適用低電壓大電流輸出的場合。
文檔編號H02M7/00GK1555127SQ200310125159
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月25日
發(fā)明者盧增藝, 李斌, 徐華清, 華桂潮 申請人:伊博電源(杭州)有限公司