專利名稱：能量回饋電路及具有該電路的反激變換器、電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種能量回饋電路及具有該電路的反激變換器、電子裝置。
背景技術(shù)：
電源是各種電子裝置必不可少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子裝置的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分線性電源和開關(guān)電源，由于開關(guān)電源在體積、重量、用銅用鐵及能耗等方面都比線性電源有顯著減少，而且對(duì)整機(jī)多項(xiàng)指標(biāo)有良好影響，因此它廣泛應(yīng)用于郵電通信、軍事裝備、交通設(shè)施、儀器儀表、工業(yè)設(shè)備、家用電器等領(lǐng)域，正朝高功率密度、高變換效率、高可靠性、無污染的方向發(fā)展。所以尋求高性能的開關(guān)電源是電力電子技術(shù)重要的研究?jī)?nèi)容。反激變換器是開關(guān)電源的一種，其輸出端在原邊繞組斷開電源時(shí)獲得能量。具有電路簡(jiǎn)單，容易提供多路直流輸出，轉(zhuǎn)換效率高，損失小，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在小功率場(chǎng)合。反激變換器中的隔離變壓器起著電感和變壓器的雙重作用，變壓器磁芯處于直流偏磁狀態(tài)，為了防止磁芯飽和，需要較大氣隙從而導(dǎo)致漏感過大，電感值低。由于漏感的存在， 在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)將產(chǎn)生電壓尖峰，必須用箝位電路加以抑制開關(guān)電壓、電流應(yīng)力。傳統(tǒng)的 RCD吸收電路，漏感能量被消耗在吸收電阻中，影響了整個(gè)變換器的效率。有源箝位電路在輕載時(shí)很難實(shí)現(xiàn)ZVS，使得輕載效率受到影響。通過提高開關(guān)電源的開關(guān)頻率可以提高功率密度，但同時(shí)增加了開關(guān)損耗，影響了效率，降低了電子裝置的可靠性。為了提高開關(guān)頻率且抑制開關(guān)損耗，軟開關(guān)技術(shù)得到了普遍應(yīng)用，零電壓開關(guān)(Zero Voltage Switching, ZVS)是一種常用的軟開關(guān)技術(shù)?！禔 Zero Voltage Switching Flyback Converter Topology》Power Electronics Specialists Conference, 1997,28th Annual IEEE 公開了一種零電壓開關(guān)反激變換器，電路圖請(qǐng)參見圖1，該電路解決了輕載時(shí)ZVS失效和開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜的問題，在一定程度上降低了開關(guān)損耗，提高了變換效率。但也存在如下問題在第二開關(guān)管S2關(guān)斷期間，第一電容Cl與第二變壓器T2的初級(jí)繞組N2p自由諧振，而當(dāng)?shù)诙_關(guān)管S2開通時(shí)，除非在第二開關(guān)管S2的漏源極電壓最低時(shí)控制開通第二開關(guān)管S2，否則第一電容Cl中的能量通過第二開關(guān)管S2釋放，增加了第二開關(guān)管S2的導(dǎo)通損耗，從而降低了變換效率。并且控制第二開關(guān)管S2在其漏源極電壓最低時(shí)開通，這又增加了第二開關(guān)管S2的控制難度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種能量回饋電路、具有該電路的反激變換器和電子裝置，在提高開關(guān)頻率的同時(shí)，進(jìn)一步降低開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，并且控制簡(jiǎn)單易行，避免了因第二開關(guān)管開通時(shí)機(jī)不當(dāng)而導(dǎo)致的第一電容儲(chǔ)存的能量不能得到有效回饋， 從而提高了變換效率。
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本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種具有能量回饋電路的反激變換器，用于將電源的電能經(jīng)過能量變換后提供給負(fù)載，反激變換器包括能量回饋電路、反激變換電路和輸出電路；所述電源的電能經(jīng)能量回饋電路、反激變換電路和所述輸出電路進(jìn)行能量變換后，提供給負(fù)載；能量回饋電路包括能量傳遞電路和吸收電路；吸收電路通過諧振的方式吸收反激變換電路的漏感能量；能量傳遞電路將吸收電路吸收的漏感能量回饋到反激變換器的直流輸入端；反激變換電路包括第二變壓器和第二開關(guān)管，第二變壓器包括相互耦合的第二次級(jí)繞組和第二初級(jí)繞組；第二開關(guān)管的漏極經(jīng)第二初級(jí)繞組與電源的正極相連，第二開關(guān)管的源極與電源的負(fù)極相連； 第二次級(jí)繞組與輸出電路并聯(lián)連接；能量回饋電路還包括控制元件，用于控制吸收電路與反激變換電路間能量的流向；若能量從反激變換電路流向吸收電路，則允許能量流過；反之，則禁止能量流過。優(yōu)選地，控制元件包括第一二極管，第一二極管的陰極與吸收電路電氣連接，第一二極管的陽極與第二開關(guān)管的漏極相連。優(yōu)選地，吸收電路包括第二二極管和第一電容，第二二極管的陰極與能量傳遞電路的輸出端電氣連接，第二二極管的陽極經(jīng)第一電容與電源的負(fù)極相連，第二二極管的陽極經(jīng)控制元件與第二開關(guān)管的漏極相連。優(yōu)選地，控制元件包括第一二極管，第一二極管的陰極和第二二極管的陽極相連， 第一二極管的陽極與第二開關(guān)管的漏極相連。優(yōu)選地，輸出電路包括第四二極管和第三電容；第四二極管與第三電容組成的串聯(lián)支路與第二次級(jí)繞組并聯(lián)連接；負(fù)載并聯(lián)連接在第三電容兩端。優(yōu)選地，反激變換器還包括儲(chǔ)能元件，并接在電源的輸出端。本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用于反激變換器中的能量回饋電路，所述反激變換器用于將電源的電能經(jīng)過能量變換后提供給負(fù)載，所述反激變換器包括反激變換電路，反激變換電路包括第二變壓器和第二開關(guān)管，第二變壓器包括相互耦合的第二次級(jí)繞組和第二初級(jí)繞組，第二開關(guān)管的源極與電源的負(fù)極相連；第二開關(guān)管的漏極經(jīng)第二初級(jí)繞組與電源的正極相連；所述能量回饋電路包括能量傳遞電路和吸收電路，吸收電路通過諧振的方式吸收反激變換電路中漏感能量；能量傳遞電路將吸收電路吸收的漏感能量回饋到反激變換器的直流輸入端；所述能量回饋電路還包括控制元件，用于控制吸收電路與反激變換電路間能量的流向；若能量從反激變換電路流向吸收電路，則允許能量流過；反之，則禁止能量流過。優(yōu)選地，所述控制元件包括第一二極管，第一二極管的陰極與吸收電路電氣連接， 第一二極管的陽極與反激變換電路電氣連接。優(yōu)選地，所述吸收電路包括第二二極管和第一電容，第二二極管的陰極與能量傳遞電路的輸出端電氣連接，第二二極管的陽極經(jīng)第一電容與電源的負(fù)極相連，第二二極管的陽極和第一電容的連接處接第一二極管的陰極，第一二極管的陽極與第二開關(guān)管的漏極相連。本發(fā)明還提供了一種電子裝置，其一種應(yīng)用于反激變換器中的能量回饋電路，所述反激變換器用于將電源的電能經(jīng)過能量變換后提供給負(fù)載，所述反激變換器包括反激變換電路，反激變換電路包括第二變壓器和第二開關(guān)管，第二變壓器包括相互耦合的第二次級(jí)繞組和第二初級(jí)繞組，第二開關(guān)管的源極與電源的負(fù)極相連；第二開關(guān)管的漏極經(jīng)第二初級(jí)繞組與電源的正極相連；所述能量回饋電路包括能量傳遞電路和吸收電路，吸收電路通過諧振的方式吸收反激變換電路中漏感能量；能量傳遞電路將吸收電路吸收的漏感能量回饋到反激變換器的直流輸入端；所述能量回饋電路還包括控制元件，用于控制吸收電路與反激變換電路間能量的流向；若能量從反激變換電路流向吸收電路，則允許能量流過； 反之，則禁止能量流過。優(yōu)選地，所述控制元件包括第一二極管，第一二極管的陰極與吸收電路電氣連接， 第一二極管的陽極與反激變換電路電氣連接。優(yōu)選地，所述吸收電路包括第二二極管和第一電容，第二二極管的陰極與能量傳遞電路的輸出端電氣連接，第二二極管的陽極經(jīng)第一電容與電源的負(fù)極相連，第二二極管的陽極和第一電容的連接處接第一二極管的陰極，第一二極管的陽極與第二開關(guān)管的漏極相連。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，在吸收電路與反激變換電路間串接了控制元件，有如下有益效果(1)在第二開關(guān)管關(guān)斷期間，由于該控制元件的阻隔，第二變壓器的第二初級(jí)繞組與第一電容只能諧振半個(gè)諧振周期，使得諧振回路的諧振能量易于控制，進(jìn)而減少了線路損耗；(2)在第二開關(guān)管開通的時(shí)候，由于該控制元件的阻隔，使得第一電容中儲(chǔ)存的能量也不會(huì)流過第二開關(guān)管，從而減少了第二開關(guān)管的導(dǎo)通損耗；(3)控制簡(jiǎn)單易行，避免了因第二開關(guān)管開通時(shí)機(jī)不當(dāng)而導(dǎo)致的第一電容儲(chǔ)存的能量不能得到有效回饋。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅解決了輕載時(shí)ZVS失效和開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜的問題，而且簡(jiǎn)單易行的實(shí)現(xiàn)了能量的有效控制，避免了能量損失，進(jìn)一步降低了第二開關(guān)管的導(dǎo)通損耗，從而提高了變換效率。上述的諧振周期由第二變壓器的第二初級(jí)繞組的電感和第一電容以及第二開關(guān)管的體電容Coss共同確定，通常情況下，第一電容的容值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二開關(guān)管的體電容 Coss的容值，因此確定諧振周期時(shí)，可以忽略不計(jì)第二開關(guān)管的體電容。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電路示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的電子裝置的模塊示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的電子裝置的電路示意圖；圖4至圖8為圖3所示電路在一個(gè)開關(guān)周期的不同階段下的工作模式示意圖；圖9為圖3所示電路在一個(gè)開關(guān)周期下的主要電參數(shù)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參照?qǐng)D2及圖3，其為本發(fā)明實(shí)施例提供的具有能量回饋電路的電子裝置100，其包括電源10、反激變換器30。所述電源10用于對(duì)電子裝置100提供電能，以保證電子裝置 100的正常運(yùn)行；所述反激變換器30，用于將電源10的電能經(jīng)過能量變換后提供給負(fù)載。所述反激變換器30包括能量回饋電路35、反激變換電路33和輸出電路34，所述
6電源10的電能經(jīng)所述能量回饋電路35、反激變換電路33和輸出電路34進(jìn)行能量變換后， 提供給負(fù)載。所述能量回饋電路35包括能量傳遞電路31和吸收電路32 ；所述吸收電路32通過諧振的方式吸收所述反激變換電路33的漏感能量；所述能量傳遞電路31將所述吸收電路32吸收的漏感能量回饋到所述反激變換器30的直流輸入端。所述能量回饋電路35還包括控制元件37，用于控制所述吸收電路32與所述反激變換電路33間能量的流向；若能量從所述反激變換電路33流向所述吸收電路32，則允許能量流過；反之，則禁止能量流過。進(jìn)一步的，結(jié)合圖3，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述控制元件37包括第一二極管D1，所述第一二極管Dl的陰極與所述吸收電路32電氣連接，所述第一二極管Dl的陽極與所述反激變換電路33相連。具體的，當(dāng)能量從所述反激變換電路33流向所述吸收電路32時(shí)，第一二極管Dl 處于正向偏置狀態(tài)，于是允許能量流過；當(dāng)能量從所述吸收電路32流向所述反激變換電路 33時(shí)，第一二極管Dl處于反向偏置狀態(tài)，于是禁止能量流過。進(jìn)一步的，結(jié)合圖3，吸收電路32包括第二二極管D2、第一電容Cl ；第二二極管D2 的陰極與能量傳遞電路31的輸出端電氣連接，所述第二二極管D2的陽極經(jīng)所述第一電容 Cl與所述電源10的負(fù)極相連，所述第二二極管D2的陽極經(jīng)第一二極管Dl與第二開關(guān)管 S2的漏極相連。進(jìn)一步的，結(jié)合圖3，能量傳遞電路31包括第三二極管D3、第一變壓器Tl和第一開關(guān)管Si，第一變壓器Tl包括相互耦合的第一次級(jí)繞組Nis和第一初級(jí)繞組Nip ；第三二極管D3與第一次級(jí)繞組Nis串聯(lián)后與電源10兩端連接，第三二極管D3的陰極與電源10的正極相連，第三二極管D3的陽極經(jīng)第一次級(jí)繞組Nis與電源10的負(fù)極相連，第一開關(guān)管Sl的源極與電源10的負(fù)極相連，第一開關(guān)管Sl的漏極經(jīng)第一初級(jí)繞組Nip 與第二二極管D2的陰極相連；進(jìn)一步的，結(jié)合圖3，反激變換電路33包括第二變壓器T2和第二開關(guān)管S2，第二變壓器T2包括相互耦合的第二次級(jí)繞組N2s和第二初級(jí)繞組N2p ；所述第二開關(guān)管S2的漏極經(jīng)第二初級(jí)繞組N2p與電源10的正極相連，第二開關(guān)管 S2的源極與所述電源10的負(fù)極相連，所述第二次級(jí)繞組N2s與所述輸出電路34并聯(lián)連接；進(jìn)一步的，結(jié)合圖3，輸出電路34包括第四二極管D4和第三電容C3 ；第四二極管 D4與第三電容C3組成的串聯(lián)支路與第二次級(jí)繞組N2s并聯(lián)連接；負(fù)載并聯(lián)連接在第三電容 C3兩端；輸出電路34中，第三電容C3為儲(chǔ)能濾波電容，其容量較大，因此第三電容C3兩端電壓基本不變。結(jié)合圖2，本發(fā)明實(shí)施例所述的反激變換器30，還包括儲(chǔ)能元件36，所述儲(chǔ)能元件 36接在電源10和能量傳遞電路31之間，并聯(lián)在電源10的兩端。所述儲(chǔ)能元件36用于存儲(chǔ)電源10和能量回饋電路35提供的能量，并向反激變換電路33提供能量；進(jìn)一步的，結(jié)合圖3，在本發(fā)明實(shí)施例中，儲(chǔ)能元件36包括第二電容C2，在其它實(shí)施方式中，儲(chǔ)能元件36可包括其它具備能量存儲(chǔ)功能的電氣元件，或者電氣元件的組合電路。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中變壓器T1、T2均包括初級(jí)繞組&[)、隊(duì)1)和次級(jí)繞組 Nis, N2s，在其它實(shí)施方式中，變壓器Tl、Τ2可分別由兩個(gè)儲(chǔ)能電感耦合而成。本發(fā)明實(shí)施例中第一開關(guān)管Sl與第二開關(guān)管S2均為帶反并聯(lián)二極管的功率開關(guān)管。本發(fā)明實(shí)施例中輸出回路34既可以直接接耗能負(fù)載，又可以接其它功率轉(zhuǎn)換電路。進(jìn)一步的，結(jié)合圖3，本發(fā)明實(shí)施例公開的控制元件37包括第一二極管D1，在其它實(shí)施例中，控制元件37還可以包括其它具有控制電流通斷或控制電流流向的開關(guān)元件。本發(fā)明實(shí)施例中，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，電子裝置的工作狀態(tài)可分為五種工作模式， 定義to t5為一個(gè)開關(guān)周期，參見圖4至圖8，為圖3所示電路在一個(gè)開關(guān)周期的不同階段下的工作模式圖。圖9為圖3所示電路在一個(gè)開關(guān)周期下的主要電參數(shù)示意圖，其中Vg2是第二開關(guān)管S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，Vgl是第一開關(guān)管Sl的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，Vds2是第二開關(guān)管S2的漏極與源極間的電壓，Vdsl是第一開關(guān)管Sl的漏極與源極間的電壓，Id2是第二開關(guān)管S2的漏極電流， Idl是第一開關(guān)管Sl的漏極電流。從圖9可以看出，控制第一開關(guān)管Sl在第二開關(guān)管S2開通前開通、在第二開關(guān)管 S2開通后且尚未關(guān)斷時(shí)關(guān)斷，采用本發(fā)明技術(shù)方案，第一開關(guān)管Sl和第二開關(guān)管S2實(shí)現(xiàn)了零電壓開通、零電流關(guān)斷，且抑制了關(guān)斷時(shí)的電壓尖峰；第二開關(guān)管S2開通損耗幾乎為零； 第一開關(guān)管Sl實(shí)現(xiàn)零電流開通和零電壓關(guān)斷，開關(guān)損耗也得到了降低。工作原理分析(1)工作模式1 (t0彡t彡tl，其等效電路見圖4)t0時(shí)刻，第一電容Cl兩端電壓為Vin+Vo/N，其中Vin為電源10的輸出電壓，Vo為輸出電壓，N為第二變壓器T2的原副邊的匝比(N = N2S/N2P)，在t0時(shí)刻控制第一開關(guān)管Sl 開通，第一電容Cl同第一初級(jí)繞組Nip諧振，第一開關(guān)管Sl上的電流上升，第一電容Cl上的電壓下降。這時(shí)第二開關(guān)管S2處于關(guān)斷狀態(tài)工作模式1中，輸出回路34中第四二極管D4處于截止?fàn)顟B(tài)，第四二極管D4關(guān)斷， 第三電容C3提供電能給負(fù)載。(2)工作模式2(tl < t ( t2，其等效電路見圖4)工作模式2中，第一開關(guān)管Sl仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，第二開關(guān)管S2仍然處于關(guān)斷狀態(tài)。在諧振的作用下(第一電容Cl和第一初級(jí)繞組Nip諧振)，第一 Cl上的電壓在t2時(shí)刻下降到0，這時(shí)諧振回路由第二開關(guān)管S2的體電容Coss、第一初級(jí)繞組Nip、第一二極管D1、 第二二極管D2、第一開關(guān)管Sl組成；在諧振的作用下，第二開關(guān)管S2上的寄生電容Coss電壓下降到零，這時(shí)第二開關(guān)管S2的反并聯(lián)二極管(體二極管)導(dǎo)通，第二開關(guān)管S2的漏極電壓被鉗位在-0. 7伏，此時(shí)控制第二開關(guān)管S2導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)了第二開關(guān)管S2的零電壓開通。 同時(shí)由于第一二極管Dl的存在，使得諧振電流只能單向流動(dòng)，避免了第一電容Cl同第二初級(jí)繞組N2p諧振。此工作模式中，在第二次級(jí)繞組N2s感應(yīng)電壓為上負(fù)下正，輸出回路34中第四二極管D4處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出回路34中第三電容C3提供能量給負(fù)載。(3)工作模式3(t2 < t ( t3，其等效電路見圖5)工作模式3中，流經(jīng)第二開關(guān)管S2上的電流不斷增加而流經(jīng)第一開關(guān)管Sl的電流不斷下降，流經(jīng)第一二極管Dl、第二 D2中的電流慢慢減小，流經(jīng)第二初級(jí)繞組N2p的電流線性上升，第二電容C2和能量回饋電路35向第二變壓器T2提供能量。由于第一開關(guān)管Sl關(guān)斷，流經(jīng)第一初級(jí)繞組Nip的電流，即，流經(jīng)第一開關(guān)管Sl漏極的電流Idl快速降為零，第一次級(jí)繞組Nis的感應(yīng)電壓快速建立且極性為上負(fù)下正，第三二極管D3處于正向偏置狀態(tài)，第三二極管D3導(dǎo)通，第一次級(jí)繞組Nis將能量轉(zhuǎn)移給第二初級(jí)繞組N2p。此工作模式中，若流經(jīng)第三二極管D3的電流大于第二初級(jí)繞組N2p需要的電流，第一次級(jí)繞組Nis有一部分能量回饋到第二電容C2 ；若流經(jīng)第三二極管D3的電流小于第二初級(jí)繞組N2p需要的電流，第一次級(jí)繞組Nis能量全部傳遞給第二初級(jí)繞組N2p，同時(shí)電源10、第二電容C2也會(huì)向第二初級(jí)繞組N2p提供能量。至t3時(shí)刻控制第二開關(guān)管S2關(guān)斷。此工作模式中，第二次級(jí)繞組N2s的感應(yīng)電壓極性為上負(fù)下正，輸出回路34中第四二極管D4處于截止?fàn)顟B(tài)，第三電容C3向負(fù)載供電。(4)工作模式4(t3 < t ( t4，其等效電路見圖6)工作模式4中，在t3時(shí)刻，第二開關(guān)管S2關(guān)斷，第二開關(guān)管S2的電流迅速下降， 第二開關(guān)管S2源極與漏極間的電壓下降，由于第二開關(guān)管S2的體電容Coss和諧振電容 Cl的存在，減緩了第二開關(guān)管S2源極與漏極間的電壓下降速度，使流過第二開關(guān)管S2的電流和第二開關(guān)管S2兩端的電壓交疊面積減小，從而減小了開關(guān)損耗且抑制了漏感尖峰。 第一二極管Dl導(dǎo)通，電流流過第一二極管Dl向第一電容Cl充電，第一電容Cl兩端的電壓上升，當(dāng)?shù)谝?Cl兩端的電壓上升到Vin+Vo/N時(shí)，第一電容Cl停止充電，第一二極管Dl截止。第二初級(jí)繞組N2p電流下降為零，其感應(yīng)電壓為上負(fù)下正，幅度為Vo/N。第二次級(jí)繞組 N2s感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，輸出回路34中第四二極管D4處于正向偏置狀態(tài)，第四二極管D4 導(dǎo)通，第二次級(jí)繞組N2s和輸出回路34中第三電容C3共同向負(fù)載提供能量。在t4時(shí)亥lj，第二變壓器T2的能量通過第二次級(jí)繞組N2s和第四二極管D4全部傳遞給第三電容C3和負(fù)載，第二次級(jí)繞組N2s電流下降為零，第四二極管D4截止。由于第二次級(jí)繞組N2s電流為零，第二初級(jí)繞組N2p的折算電壓(幅度為Vo/N)消失，第二開關(guān)管S2 的體電容Coss與第二初級(jí)繞組N2p開始自由諧振。在此工作模式中，第二二極管D2、第三二極管D3處于截止?fàn)顟B(tài)，第一開關(guān)管Sl處于關(guān)斷狀態(tài)。(5)工作模式5(t4 < t ( t5，其等效電路見圖7)在t4時(shí)刻，第二開關(guān)管S2的體電容Coss與第二初級(jí)繞組N2p開始自由諧振。由于第一二極管Dl的阻隔，第一電容Cl和第二初級(jí)繞組N2p只能諧振半個(gè)諧振周期，從而使得諧振回路中諧振能量易于控制，減小了諧振能量和線路損耗，進(jìn)而提高了變換效率。在此工作模式下，第一開關(guān)管Sl與第二開關(guān)管S2均關(guān)斷，電源10、儲(chǔ)能元件36、 能量傳遞電路31之間均沒有能量交換，輸出回路34中第三電容C3向負(fù)載供電。至t5時(shí)刻，控制第一開關(guān)管Sl開通，開始新的開關(guān)周期。
9
通過以上分析可知，本發(fā)明實(shí)施例中，通過在吸收電路32與反激變換電路33間串接了第一二極管Dl，S卩，在第一電容Cl與第二變壓器T2的初級(jí)繞組N2p之間串聯(lián)連接了第一二極管D1，有如下有益效果(1)在第二開關(guān)管S2關(guān)斷期間，由于Dl的阻隔，第二變壓器 T2的第二初級(jí)繞組N2p與第一電容Cl只能諧振半個(gè)諧振周期，使得諧振回路的諧振能量易于控制，進(jìn)而減少了線路損耗；(2)在第二開關(guān)管S2開通的時(shí)候，由于Dl的阻隔，使得第一電容中Cl儲(chǔ)存的能量也不會(huì)流過第二開關(guān)管S2，從而減少了第二開關(guān)管S2的導(dǎo)通損耗； (3)控制簡(jiǎn)單易行，避免了因第二開關(guān)管S2開通時(shí)機(jī)不當(dāng)而導(dǎo)致的第一電容Cl儲(chǔ)存的能量不能得到有效回饋。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例不僅解決了輕載時(shí)ZVS失效和開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜的問題，而且簡(jiǎn)單易行的實(shí)現(xiàn)了能量的有效控制，避免了能量損失，進(jìn)一步降低了第二開關(guān)管S2的導(dǎo)通損耗，從而提高了變換效率。上述的諧振周期由第二變壓器的第二初級(jí)繞組的電感和第一電容以及第二開關(guān)管的體電容Coss共同確定，通常情況下，第一電容的容值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二開關(guān)管的體電容 Coss的容值，因此確定諧振周期時(shí)，可以忽略不計(jì)第二開關(guān)管的體電容。對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例提供的具有能量回饋電路的電子裝置100，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種能量回饋電路35以及具有該能量回饋電路的反激變換器30，所述能量回饋電路35、反激變換器30已在本發(fā)明前述實(shí)施例中詳細(xì)描述，在此不再贅述。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有能量回饋電路的反激變換器，用于將電源(10)的電能經(jīng)過能量變換后提供給負(fù)載，所述反激變換器(30)包括能量回饋電路(35)、反激變換電路(33)和輸出電路 (34)；所述電源(10)的電能經(jīng)所述能量回饋電路(35)、所述反激變換電路(33)和所述輸出電路(34)進(jìn)行能量變換后，提供給負(fù)載；所述能量回饋電路(35)包括能量傳遞電路(31)和吸收電路(32)；所述吸收電路(32) 通過諧振的方式吸收所述反激變換電路(33)的漏感能量；所述能量傳遞電路(31)將所述吸收電路(32)吸收的漏感能量回饋到所述反激變換器(30)的直流輸入端；所述反激變換電路(33)包括第二變壓器(T2)和第二開關(guān)管(S2)，所述第二變壓器 (T2)包括相互耦合的第二次級(jí)繞組(N2s)和第二初級(jí)繞組(N2p)；所述第二開關(guān)管(S2)的漏極經(jīng)所述第二初級(jí)繞組(N2p)與所述電源(10)的正極相連，所述第二開關(guān)管(S2)的源極與所述電源(10)的負(fù)極相連；所述第二次級(jí)繞組(N2s)與所述輸出電路(34)并聯(lián)連接；其特征在于所述能量回饋電路(35)還包括控制元件(37)，用于控制所述吸收電路(32)與所述反激變換電路(33)間能量的流向；若能量從所述反激變換電路(33)流向所述吸收電路(32)，則允許能量流過；反之，則禁止能量流過。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有能量回饋電路的反激變換器，其特征在于所述控制元件(37)包括第一二極管(Dl)，所述第一二極管(Dl)的陰極與所述吸收電路(32)電氣連接，所述第一二極管(Dl)的陽極與所述第二開關(guān)管(S2)的漏極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有能量回饋電路的反激變換器，其特征在于所述吸收電路(32)包括第二二極管(D2)和第一電容(Cl)，所述第二二極管(D2)的陰極與所述能量傳遞電路(31)的輸出端電氣連接，所述第二二極管(D2)的陽極經(jīng)所述第一電容(Cl)與所述電源(10)的負(fù)極相連，所述第二二極管(D2)的陽極經(jīng)所述控制元件(37)與所述第二開關(guān)管(S2)的漏極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有能量回饋電路的反激變換器，其特征在于所述控制元件(37)包括第一二極管(Dl)，所述第一二極管(Dl)的陰極和所述第二二極管(D2)的陽極相連，所述第一二極管(Dl)的陽極與所述第二開關(guān)管(S2)的漏極相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有能量回饋電路的反激變換器，其特征在于所述輸出電路(34)包括第四二極管(D4)和第三電容(C3)；所述第四二極管(D4)與所述第三電容(C3) 組成的串聯(lián)支路與所述第二次級(jí)繞組(N2s)并聯(lián)連接；所述負(fù)載并聯(lián)連接在所述第三電容 (C3)兩端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有能量回饋電路的反激變換器，其特征在于所述反激變換器還包括儲(chǔ)能元件(36)，并接在所述電源(10)的輸出端。
7.一種應(yīng)用于反激變換器中的能量回饋電路，所述反激變換器用于將電源(10)的電能經(jīng)過能量變換后提供給負(fù)載，所述反激變換器包括反激變換電路(33)，所述反激變換電路(33)包括第二變壓器(T2)和第二開關(guān)管(S2)，所述第二變壓器(T2)包括相互耦合的第二次級(jí)繞組(N2s)和第二初級(jí)繞組(N2p)，所述第二開關(guān)管(S2)的源極與所述電源(10)的負(fù)極相連；所述第二開關(guān)管(S2)的漏極經(jīng)所述第二初級(jí)繞組(N2p)與所述電源(10)的正極相連；所述能量回饋電路包括能量傳遞電路(31)和吸收電路(32)，所述吸收電路(32)通過諧振的方式吸收所述反激變換電路(33)中漏感能量；所述能量傳遞電路(31)將所述吸收電路(32)吸收的漏感能量回饋到所述反激變換器(30)的直流輸入端；其特征在于所述能量回饋電路(35)還包括控制元件(37)，用于控制所述吸收電路(32)與所述反激變換電路(33)間能量的流向；若能量從所述反激變換電路(33)流向所述吸收電路(32)，則允許能量流過；反之，則禁止能量流過。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于反激變換器中的能量回饋電路，其特征在于所述控制元件(37)包括第一二極管(Dl)，所述第一二極管(Dl)的陰極與所述吸收電路(32)電氣連接，所述第一二極管(Dl)的陽極與所述反激變換電路(33)電氣連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有能量回饋電路的反激變換器，其特征在于所述吸收電路(32)包括第二二極管(D2)和第一電容(Cl)，所述第二二極管(D2)的陰極與所述能量傳遞電路(31)的輸出端電氣連接，所述第二二極管(D2)的陽極經(jīng)所述第一電容(Cl)與所述電源(10)的負(fù)極相連，所述第二二極管(D2)的陽極和所述第一電容(Cl)的連接處接所述第一二極管(Dl)的陰極，所述第一二極管(Dl)的陽極與所述第二開關(guān)管(S2)的漏極相連。
10.一種電子裝置，其特征在于其包括上述權(quán)利要求9-12項(xiàng)中任意一項(xiàng)所述之能量回饋電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能量回饋電路，該能量回饋電路包括能量傳遞電路和吸收電路，吸收電路通過諧振的方式吸收反激變換電路的漏感能量，能量傳遞電路將吸收電路吸收的漏感能量回饋到反激變換器的直流輸入端；能量回饋電路還包括控制元件，用于控制吸收電路與反激變換電路間能量的流向，若能量從反激變換電路流向吸收電路，則允許能量流過；反之，則禁止能量流過；本發(fā)明還公開了具有該能量回饋電路的反激變換器，用于將電源的電能經(jīng)過能量變換后提供給負(fù)載；本發(fā)明同時(shí)還公開了具有該能量回饋電路的電子裝置，通過有效的能量控制，在提高開關(guān)頻率的同時(shí)，進(jìn)一步降低開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，并且控制簡(jiǎn)單易行，提高了變換效率。
文檔編號(hào)H02M1/32GK102223071SQ201110161598
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者周東, 曹仁賢, 王鼎弈, 胡兵 申請(qǐng)人:陽光電源股份有限公司