專利名稱：一種自激振蕩啟動輸出端控制的反激變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反激變換器，特別涉及一種自激振蕩啟動輸出端控制的反激 變換器。
背景技術(shù)：
目前業(yè)界有多種形式的自激振蕩反激變換器(即RCC電路)，常用的RCC 電路如圖l所示， 一般由主電流電路部分、啟動振蕩電路部分、負(fù)反饋控制電壓 電路部分和穩(wěn)壓輸出電路部分組成。其中，啟動振蕩電路部分主要由三極管TR2、 電阻R1、 R2、 Rl、 R2和電容C2、 C3連接組成；負(fù)反饋控制電壓回路部分由穩(wěn) 壓器Adj、光耦0C1連接組成。
其具體工作原理是當(dāng)輸入加上電壓后，輸入電壓通過電阻Rl、 R2加在 MOS管TR1的柵極，使MOS管TR1導(dǎo)通。MOS管導(dǎo)通后，由于漏極有電流流 過，變壓器T的初級繞組P1上產(chǎn)生上正下負(fù)的電壓，經(jīng)變壓器T耦合至繞組P2 上產(chǎn)生上負(fù)下正的感應(yīng)電壓，此電壓通過由加速電容C1、電阻R2組成的正反饋 回路，再加到M0S管TR1的柵極，使M0S管TR1柵極電壓迸一步增大，有利 其快速飽和導(dǎo)通。
當(dāng)MOS管TR1導(dǎo)通后，在電阻R4上引起壓降，并通過電阻R3提供給TR2 的基極注入電流，使三極管TR2導(dǎo)通。TR2的導(dǎo)通使MOS管柵極電壓下降， MOS管關(guān)閉。
當(dāng)TR1導(dǎo)通時變壓器T儲能，TR1關(guān)斷時變壓器T輸出能量，能量再經(jīng)二 極管D1整流輸出，實現(xiàn)能量的傳遞。輸出的能量一路提供給負(fù)載，而另一路經(jīng) 穩(wěn)壓管Adj負(fù)反饋調(diào)整后，經(jīng)光耦反饋回路反饋回輸入，去控制三極管TR2基 極上的電流，從而調(diào)節(jié)M0S管TR1、三極管TR2的通斷時間，實現(xiàn)電路的反激 過程。
目前常用的附邊應(yīng)用運放通過線性光耦反饋給原邊的PWM芯片的反激電 路如圖2所示。但是在相對較大功率且大規(guī)模生產(chǎn)時的產(chǎn)品可靠性存在一定問題，而且輕載時效 率低；第二種方案由于有線性光耦的存在，使得控制環(huán)路的帶寬受到限制，而且
大大降低了產(chǎn)品的壽命和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種自激振蕩啟動輸出端控制的反激變換器，不僅可
以提高輕載效率，降低開關(guān)管的消耗；同時也可以使得控制環(huán)路的帶寬不受限制， 提高產(chǎn)品的動態(tài)性能。
為達到上述目的，本發(fā)明通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)， 一種自激振蕩啟動輸 出端控制的反激變換器，包括
主要由MOS主開關(guān)管和主振蕩變壓器組成的反激功率變換主電路； 用于啟動所述反激功率變換主電路的RCC電路中的啟動振蕩電路； 用于斷開所述啟動振蕩電路工作的開斷器件； 用于控制反激振蕩的PWM控制電路；
啟動振蕩電路的輸出連接反激功率變換主電路中MOS主開關(guān)管柵極，開斷
器件連接于啟動振蕩電路的主回路中，反激功率變換主電路輸出提供接入PWM 控制電路的工作電壓，PWM控制電路輸出兩路信號， 一路觸發(fā)信號連接到開斷 器件的斷開控制端，控制啟動振蕩電路的關(guān)斷； 一路PWM驅(qū)動信號連接到反激 功率變換主電路中MOS主開關(guān)管柵極，利用占空比，控制MOS主開關(guān)管的開 啟和關(guān)斷。
接通電源后，通過啟動振蕩電路提供給MOS主開關(guān)管的柵極一個電壓，使 主開關(guān)管導(dǎo)通。因主開關(guān)管的導(dǎo)通，主開關(guān)管漏極有電流流過，主振蕩變壓器原 邊儲存能量，并且隨著主開關(guān)管的導(dǎo)通，主開關(guān)管的漏極電流逐漸增大，即流過 主振蕩變壓器原邊的電流逐漸增大，主振蕩變壓器原邊儲存的能量增強。MOS 主開關(guān)管斷開后，原邊繞組開路，副邊繞組的感應(yīng)電動勢反向，并輸出電壓向負(fù) 載和PWM控制電路提供電壓。
PWM控制電路獲得供電以后，將輸出兩個信號，其中一個信號通過控制開 斷器件去斷開啟動振蕩電路，此后啟動振蕩電路不再參與電路的正常工作。因為原邊應(yīng)用啟動振蕩電路是以此實現(xiàn)從輸入端取得能量用來啟動整個變換器，當(dāng)副 邊電壓建立以后，將有輸出端的電壓作為芯片的供電電源，所以這時已經(jīng)不再需 要啟動振蕩電路工作了。 PWM控制電路輸出的另一個信號就是PWM脈沖，去 控制主開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
本發(fā)明中反激功率變換主電路中的穩(wěn)壓輸出電路的電壓輸出直接或經(jīng)分壓 后接入PWM控制電路的工作電壓輸入端。
本發(fā)明中反激功率變換主電路中的主振蕩變壓器副邊增設(shè)一個輸出繞組，輸 出繞組兩端的耦合輸出電壓經(jīng)整流濾波后接入PWM控制電路的工作電壓輸入 端。
本發(fā)明上述輸出繞組兩端的耦合輸出電壓經(jīng)整流濾波后也接入開斷器件的 斷開控制端，也可控制開斷器件斷開，停止啟動振蕩電路工作。
本發(fā)明的開斷器件為繼電器或還可以如可控硅等其他開關(guān)器件。
本發(fā)明PWM控制電路輸出的PWM驅(qū)動信號經(jīng)驅(qū)動電路后連接到反激功率 變換主電路中MOS開關(guān)管柵極。
本發(fā)明PWM控制電路PWM驅(qū)動信號的輸出端與所述驅(qū)動電路之間設(shè)有隔 離變壓器或光電耦合隔離器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點
1、 不需要額外的輔助電源給PWM控制電路供電，避免了不必要的成本投 入?？蓪崿F(xiàn)高性價比電源產(chǎn)品；
2、 由于PWM控制電路處于反激功率變換主電路的輸出回路上，很容易實 現(xiàn)同步整流控制方式，也易于實現(xiàn)多種保護電路及并聯(lián)均流等附加功 能；
3、 由于反饋控制沒有用到線性光耦，控制環(huán)路的帶寬(理論上)沒有受到限 制，使得電路動態(tài)性能更好；
4、 可采用低空載功耗的PWM控制芯片，使本發(fā)明電路降低了空載損耗， 控制靈活，實現(xiàn)了高性能、高可靠性電源。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)反激變換器的電路原理圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中另一種技術(shù)方案的電路原理圖
圖3為本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)圖4為本發(fā)明實施例一的電路圖5為本發(fā)明實施例二的電路圖6為本發(fā)明實施例三的電路圖； '
圖7為圖6實施例中在啟動振蕩電路中可安置開斷器件的節(jié)點示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明所述的輸出端自供電控制的反激變換器進一 步加以闡述。
圖3所示一種輸出端自供電控制反激變換器的原理結(jié)構(gòu)圖，包括反激功率變 換主電路、用于啟動反激功率變換主電路的RCC電路中的啟動振蕩電路、用于 斷開啟動振蕩電路工作的開斷器件、用于控制反激振蕩的PWM控制電路；反激 功率變換主電路主要由MOS主開關(guān)管Ql和主振蕩變壓器TX1組成的；啟動振 蕩電路的輸出連接反激功率變換主電路中MOS主開關(guān)管柵極，開斷器件連接于 啟動振蕩電路的主回路中，反激功率變換主電路輸出提供接入PWM控制電路的 工作電壓，PWM控制電路輸出兩路信號， 一路觸發(fā)信號連接到開斷器件的斷開 控制端，控制啟動振蕩電路的關(guān)斷； 一路PWM驅(qū)動信號經(jīng)隔離變壓器、驅(qū)動電 路后連接到反激功率變換主電路中MOS主開關(guān)管柵極，利用占空比，控制MOS 主開關(guān)管的開啟和關(guān)斷。
如圖4所示為本發(fā)明的具體實施例一的電路原理圖，其中反激功率變換主電 路主要由MOS主開關(guān)管Ql和主振蕩變壓器TX1組成，在變壓器TX1初級繞組 Np的兩端并聯(lián)RCD鉗位吸收電路，RCD鉗位吸收電路包括電阻Rl先與電容 Cl并聯(lián)后再與二極管D1串聯(lián)；反激功率變換主電路的穩(wěn)壓輸出由整流二極管 D2，濾波電容C4，假負(fù)載電阻R9實現(xiàn)；變壓器TXl次級繞組Ns2的異名端先 與整流二極管D2串聯(lián)后，再串聯(lián)上濾波電容C4與負(fù)載電阻R9并聯(lián)。
啟動振蕩電路采用現(xiàn)有常用RCC電路中的一種形式，主要包括啟動電阻R2， 三極管Q2，緩升電容C3，三極管基極電阻R4和RIO，電流采樣電阻R7和由 吸收電容C2和電阻R3并聯(lián)的RC吸收電路；啟動電阻R2與主開關(guān)管Q1的柵極及三極管Q2的集電極連接在一起。反饋繞組Ns2的同名端通過開斷器件繼電 器Rday的兩個長閉觸點串聯(lián)電阻R5，再串聯(lián)電容C5后反饋連接到主開關(guān)管 Ql的柵極。主開關(guān)管Q1的源極通過電阻R7連接到地。三極管Q2基極與地之 間連接著緩升電容C3，同時，電阻R10與電阻R7串聯(lián)后和電容C3并聯(lián)在一起。 反饋繞組Ns2的另一端通過電阻R4與三極管Q2基極連接，同時還通過RC吸 收電路與地連接。
PWM控制電路采用通用(型號為UC3843、 NCP1200等等)的PWM芯片； 在反激功率變換主電路穩(wěn)壓輸出電壓合適的情況下，PWM芯片的工作電源由反 激功率變換主電路中的穩(wěn)壓輸出直接提供?；蛘咴谳敵鲭妷翰缓线m的情況下，可 以經(jīng)采樣電阻分壓后接入PWM控制電路的工作電壓輸入端。PWM芯片以輸出 電壓為反饋信號，將輸出兩個信號，其中一個觸發(fā)信號連接到開斷器件繼電器 Relay的控制線圈，通過觸發(fā)繼電器Relay常閉觸點斷開，從而斷開啟動振蕩電 路的主回路。另一個信號就是PWM脈沖信號，通過隔離變壓器TX2連接常用 的驅(qū)動電路，通過隔離驅(qū)動電路去控制主開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
具體的工作過程如下在開始的時候，開斷器件繼電器處于常閉狀態(tài)。當(dāng)有 輸入電壓時，電壓通過啟動電阻R2給M0S管Q1的柵極和三極管Q2的集電極 一個電壓，使MOS管導(dǎo)通。MOS管導(dǎo)通后，變壓器TX1初級繞組Np便有電 流流過，使反饋繞組Ns2的同名端相應(yīng)地感應(yīng)到正電壓。此時由于繼電器閉合， Ns2兩端的感應(yīng)電壓就通過電阻R5和電容C5到MOS管Ql的柵極，加速MOS 管Q1的飽和導(dǎo)通。同時，由于MOS管Ql的導(dǎo)通，在電阻R7上引起壓降，并 通過電阻R10給三極管Q2的基極注入電流，又由于三極管Q2的集電極已經(jīng)有 電壓，所以三極管Q2導(dǎo)通。三極管Q2的導(dǎo)通將MOS管Ql的柵極電壓下拉， MOS管Ql關(guān)閉。由于在MOS管Ql飽和導(dǎo)通期間，變壓器TX1次級繞組Ns2 通過電阻R5給電容C5充電，所以此時，電容C5開始放電，電流通過電阻R4 注入三極管Q2基極，增大了三極管Q2的基極電流，加速開關(guān)管Q1的關(guān)閉。
對于輸出端，在開關(guān)管Q1導(dǎo)通的期間，變壓器TX1原邊繞組Np儲存電量， 由電容C4放電給負(fù)載供電。當(dāng)開關(guān)管Q1關(guān)斷后，變壓器TX1原邊繞組Np開 路，變壓器TXl副邊繞組Nsl的感應(yīng)電動勢反向，并通過二極管D2釋St能量， 一方面給電容C4充電， 一方面給負(fù)載和PWM芯片提供電壓。當(dāng)輸出端電壓足夠驅(qū)動PWM芯片時，PWM芯片開始工作。PWM芯片以 反激功率變換主電路穩(wěn)壓輸出電壓作為其輸入工作電源，PWM芯片開始工作， 將輸出兩個電壓信號，其中一個觸發(fā)信號觸發(fā)繼電器Relay常閉觸點斷開，從而 斷開啟動振蕩電路的主回路，此后啟動振蕩電路不再參與主電路的正常工作。因 為原邊應(yīng)用啟動振蕩電路是以此實現(xiàn)從輸入端取得能量用來啟動整個變換器，當(dāng) 副邊電壓建立以后，在輸出電壓合適的情況下直接取輸出端的電壓作為芯片的供 電電源，也可經(jīng)分壓采樣后提供，所以這時已經(jīng)不再需要啟動振蕩電路工作了。 PWM控制芯片輸出的另一個信號就是PWM脈沖，通過隔離變壓器TX2連接常 用的驅(qū)動電路，以驅(qū)動電路去控制開關(guān)管的柵極電壓的方式，通過輸出電壓反饋 調(diào)節(jié)PWM脈沖信號的占空比，去控制主開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷時間。
如圖5所示實施例與圖4所示實施例基本相同，不同之處在于圖4的實施例 中，輸出直接供電給PWM芯片，而在圖5所示的實施例中，反激功率變換主電 路中的主振蕩變壓器副邊增設(shè)一個輸出繞組Ns3，輸出繞組兩端的耦合輸出電壓 經(jīng)整流濾波后接入PWM芯片的工作電壓輸入端。副邊控制PWM芯片的供電采 用輔助繞組供電形式。
如圖6所示實施例與圖4所示實施例基本相同，不同之處在于圖4的實施例 中，控制原邊啟動振蕩電路的開斷是由PWM芯片輸出一個觸發(fā)信號去控制實現(xiàn) 的，而在圖6的實施例中，反激功率變換主電路中的主振蕩變壓器副邊增設(shè)一個 輸出繞組Ns3，輸出繞組兩端的耦合輸出電壓經(jīng)整流濾波后接入繼電器的控制線 圈，直接利用副邊的輸出來控制原邊啟動振蕩電路的開斷。在圖6所示的實施例 中，只要配合電路輸出電壓合理選擇繼電器的驅(qū)動電壓，是可以實現(xiàn)和圖3所示 實施例同樣功能的。對于啟動振蕩電路中斷開的節(jié)點選擇可以有多種情況，在圖 7中標(biāo)記出A、 B、 C、 D四個可安置開斷器件的節(jié)點。無論將開斷器件安置在哪 一個節(jié)點位置，都實現(xiàn)控制原邊啟動振蕩電路的開斷。
上述實施例在副邊PWM芯片控制原邊的啟動振蕩電路斷開的隔離控制中， 例舉的都是繼電器形式，也可用其它的開關(guān)器件如可控硅、或者MOSFET和其 它分立元件組成的組合開關(guān)電路等替換。觸發(fā)驅(qū)動繼電器常閉觸點斷開的形式也 有多種，可以是利用PWM芯片的參考電壓直接驅(qū)動，也可以增加一個常用驅(qū)動
8電路間接驅(qū)動。
同時，隔離變壓器TX2還可用光電耦合器等隔離器件來替換，隔離變壓器 TX2連接驅(qū)動電路也可用多種常用的具有驅(qū)動功能的電路，但無論使用任何器件 或者電路結(jié)構(gòu)都可實現(xiàn)PWM芯片隔離控制主開關(guān)管Ql。
由于現(xiàn)有RCC電路有很多種形式的變化，以其它形式的RCC電路中的啟動 振蕩電路部分也同樣能實現(xiàn)本發(fā)明中啟動的功能。
由于脈寬調(diào)制(PWM)的實現(xiàn)形式也有很多種，除常用的PWM芯片外， 其他可實現(xiàn)脈寬調(diào)制的常用電路也可實現(xiàn)調(diào)節(jié)PWM脈沖信號的占空比，去控制 主開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷時間。
因此，由本發(fā)明引申或變形的不同于以上實施例的其他實施方式，都將屬于 本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種自激振蕩啟動輸出端控制的反激變換器，其特征在于包括主要由MOS主開關(guān)管和主振蕩變壓器組成的反激功率變換主電路；用于啟動所述反激功率變換主電路的RCC電路中的啟動振蕩電路；用于斷開所述啟動振蕩電路工作的開斷器件；用于控制反激振蕩的PWM控制電路；啟動振蕩電路連接反激功率變換主電路中MOS主開關(guān)管柵極，開斷器件連接于啟動振蕩電路的回路中，反激功率變換主電路輸出提供接入PWM控制電路的工作電壓，PWM控制電路輸出兩路信號，一路觸發(fā)信號連接到開斷器件的斷開控制端，控制啟動振蕩電路的關(guān)斷；一路PWM驅(qū)動信號連接到反激功率變換主電路中MOS主開關(guān)管柵極，利用占空比，控制MOS主開關(guān)管的開啟和關(guān)斷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自激振蕩啟動輸出端控制的反激變換器，其特征 在于所述反激功率變換主電路中的穩(wěn)壓輸出電路的電壓輸出直接或經(jīng)分壓后接 入PWM控制電路的工作電壓輸入端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自激振蕩啟動輸出端控制的反激變換器，其特征 在于所述反激功率變換主電路中的主振蕩變壓器副邊增設(shè)一個輸出繞組，輸出繞 組兩端的耦合輸出電壓經(jīng)整流濾波后接入PWM控制電路的工作電壓輸入端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自激振蕩啟動輸出端控制的反激變換器，其特征 在于所述輸出繞組兩端的耦合輸出電壓經(jīng)整流濾波后接入開斷器件的斷開控制 端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的自激振蕩啟動輸出端控制的反激變換器，其 特征在于所述開斷器件為繼電器、可控硅、MOS場效應(yīng)管或常用開關(guān)電路。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自激振蕩啟動輸出端控制的反激變換器，其特征 在于所述PWM控制電路輸出的PWM驅(qū)動信號經(jīng)驅(qū)動電路后連接到反激功率變 換主電路中MOS開關(guān)管柵極。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自激振蕩啟動輸出端控制的反激變換器，其特征 在于所述PWM控制電路PWM驅(qū)動信號的輸出端與所述驅(qū)動電路之間設(shè)有隔離 變壓器或光電耦合隔離器。
全文摘要
一種自激振蕩啟動輸出端控制的反激變換器，包括反激功率變換主電路、啟動振蕩電路、開斷器件、PWM控制電路；啟動振蕩電路連接反激功率變換主電路中MOS主開關(guān)管柵極，開斷器件連接于啟動振蕩電路的回路中，PWM控制電路輸出兩路信號，一路觸發(fā)信號連接到開斷器件的斷開控制端，控制啟動振蕩電路的關(guān)斷；一路PWM驅(qū)動信號連接到反激功率變換主電路中MOS主開關(guān)管柵極。本發(fā)明具有以下特點不需要額外的輔助電源給PWM控制電路供電；很容易實現(xiàn)同步整流控制方式，也易于實現(xiàn)多種保護電路及并聯(lián)均流等附加功能；控制環(huán)路的帶寬沒有受到限制，使得電路動態(tài)性能更好。
文檔編號H02M3/24GK101453169SQ20081021961
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者尹向陽 申請人:廣州金升陽科技有限公司