本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域，特別涉及單端正激開(kāi)關(guān)電源。

背景技術(shù)：

目前，開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用很廣，在業(yè)界，又常稱為變換器，其中正激開(kāi)關(guān)電源中的基本正激變換器是Buck變換器的一個(gè)理想隔離版本，常見(jiàn)的拓?fù)溆袉味苏ぷ儞Q器、對(duì)稱驅(qū)動(dòng)半橋變換器、全橋變換器、推挽變換器、對(duì)稱推挽正激變換器等。需要一提的是對(duì)稱推挽正激變換器，如圖0-1所示,該圖引自張興柱博士所著的，書(shū)號(hào)為ISBN978-7-5083-9015-4的《開(kāi)關(guān)電源功率變換器拓?fù)渑c設(shè)計(jì)》第91頁(yè)圖5-14，該書(shū)在本文中簡(jiǎn)稱為：參考文獻(xiàn)1。

對(duì)稱推挽正激變換器在專利文獻(xiàn)中稱為直直變換器，較早見(jiàn)于1999年電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)的論文集(0-7803-5160-6/99)中，第279頁(yè)《A Novel High-input-voltage,High Efficiency and Fast Transient Voltage Regulator Module》,作者為：Xunwei Zhou,Bo Yang,Luca Amoroso,Fred C.Lee and Pit-leong Wong；

以及2002年IEEE的論文集(0-7803-7404-5/02)中，第843頁(yè)《Single Magnetic Push-Pull Forward Converter Featuring Built-in Input Filter and Coupled-Inductor Current Doubler for 48V VRM》,作者為Peng Xu,Mao Ye(葉茂)和Fred C.Lee，該論文也提到了“PUSH-PULL FORWARD CONVERTER”；

以及2004年南京航空航天大學(xué)戴衛(wèi)力發(fā)表的碩士論文中《推挽正激及其軟開(kāi)關(guān)電路的研究與實(shí)現(xiàn)》的第6頁(yè)中，均稱為PPFC變換器(Push-Pull Forward Circuit),其輸出采用帶續(xù)流電感L的全波整流。

各種正激變換器因其電路拓?fù)洳煌?，都有其較佳的用途：

單端正激變換器：環(huán)路響應(yīng)好，適合用于對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載供電，如電機(jī)。日本的COSEL的工業(yè)電源，仍在采用PFC+三繞組去磁的單端正激變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，就是因?yàn)檫@個(gè)原因，但功率一般在150W左右；

半橋變換器：適合應(yīng)用于工作電壓較高的場(chǎng)合，如臺(tái)式電腦用電源；功率大；

全橋變換器：適合用于高壓大功率的場(chǎng)合，常見(jiàn)于1Kw以上的功率段；

推挽變換器：多用于低壓,功率小于300W的場(chǎng)合；

對(duì)稱推挽正激變換器：低壓大功率，但并沒(méi)有見(jiàn)到實(shí)用化的產(chǎn)品推出市場(chǎng)；

如上述，單端正激變換器由于環(huán)路響應(yīng)好，適合用于對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載供電，所以，該電路仍有大量的使用，特別是低電壓工作的情況下，其三繞組去磁的電路拓?fù)淙鐖D0-2中Nc所示，圖0-2來(lái)自參考文獻(xiàn)1的第33頁(yè)圖3-8(a)圖，其輸出采用常見(jiàn)的單端正激拓?fù)涞妮敵稣麟娐?，二極管VD1為開(kāi)關(guān)管(或作功率管)V飽和導(dǎo)通時(shí)同步導(dǎo)通的整流管，二極管VD2為開(kāi)關(guān)管V截止時(shí)的續(xù)流管，電感L中的電流通過(guò)VD2繼續(xù)向輸出濾波電容C和負(fù)載R供 能。由于三繞組去磁能量可以回收，效率高，但由于電壓低，同樣的功率進(jìn)行變換，原邊繞組的工作電流得上升，為了降低高頻下的電流趨膚效應(yīng)，原邊繞組得采用多股線并繞；原邊繞組的電感量也較低，經(jīng)常出現(xiàn)計(jì)算出來(lái)的匝數(shù)不能平鋪繞滿骨架的線槽的左邊到右邊，特別是采用三明治串聯(lián)繞法的方案，被迫采用三明治并聯(lián)繞法的方案，由于兩個(gè)原邊繞組不在同一層，這兩個(gè)原邊繞組之間就有漏感，這個(gè)漏感會(huì)產(chǎn)生損耗，從而讓開(kāi)關(guān)電源的效率變低，兩個(gè)并聯(lián)的原邊繞組之間的漏感引發(fā)的問(wèn)題：

1)激磁時(shí)，由于漏感存在，其感應(yīng)電壓差在漏感上存在壓差，引起不可忽視的損耗，這樣理解比較容易：兩個(gè)并聯(lián)的原邊繞組若匝數(shù)差一匝，相當(dāng)于存在這一匝出現(xiàn)匝間短路，只不過(guò)是通過(guò)兩個(gè)并聯(lián)的原邊繞組的直流內(nèi)阻短路，相對(duì)來(lái)說(shuō)，損耗沒(méi)有真正的匝間短路那么大。

2)使用第三繞組去磁的話，第三繞組是和兩個(gè)并聯(lián)的原邊繞組中的誰(shuí)并繞？只能采用兩個(gè)第三繞組，分別與兩個(gè)并聯(lián)的原邊繞組并繞，然后再并聯(lián)成“第三繞組”，工藝復(fù)雜，由兩個(gè)繞組并聯(lián)的第三繞組也存在會(huì)感應(yīng)出不相等的電壓，從而引起損耗和較大的電磁干擾。

3)常見(jiàn)的第三繞組去磁，優(yōu)點(diǎn)為無(wú)損去磁，效率高，但是第三繞組的線徑選擇也是一個(gè)問(wèn)題：選得比較細(xì)，與原邊繞組的并繞比較麻煩，容易把細(xì)線拉斷；若選得和原邊繞組相同線徑，成本高。因該繞組不參與激磁，導(dǎo)致原邊的電流密度低，磁心的窗口利用率低，變壓器體積較大。第三繞組去磁正激變換器，又作“三繞組吸收正激變換器”。

兩個(gè)并聯(lián)的原邊繞組應(yīng)用于低壓DC/DC開(kāi)關(guān)電源，低壓DC/DC開(kāi)關(guān)電源一般指輸入電壓在48V以下，部分用途的低壓DC/DC開(kāi)關(guān)電源可工作到直流160V，如鐵路電源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決現(xiàn)有的低壓正激開(kāi)關(guān)電源存在的不足，提供一種正激開(kāi)關(guān)電源，原邊繞組可以不采用兩個(gè)分開(kāi)的并聯(lián)，即可以允許原副邊繞組之間的漏感較大，不使用第三繞組去磁，同時(shí)變換效率不降低，激磁和去磁時(shí)的損耗降低。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種正激開(kāi)關(guān)電源，包括一變壓器，一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，第二電容，第一二極管、第二二極管、第三二極管，第一電感，變壓器包括第一原邊繞組、第二原邊繞組和副邊繞組，副邊繞組同名端與第二二極管陽(yáng)極連接，第二二極管陰極同時(shí)與第三二極管的陰極、第一電感的一端連接，第一電感的另一端與第二電容一端連接，并形成輸出正，副邊繞組異名端同時(shí)與第三二極管的陽(yáng)極、第二電容另一端連接，并形成輸出負(fù)；輸入直流電源的正端同時(shí)與第一原邊繞組同名端、第一二極管的陰極相連，第一原邊繞組異名端與N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連；第一二極管的陽(yáng)極與第二原邊繞組異名端相連，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接第二原邊繞組同名端，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源的負(fù)端；N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接控制信號(hào)；其特征在于：第一原邊繞組和第二原邊繞組為雙線并 繞，還包括第一電容，第一電容的一端與第一原邊繞組異名端相連，第一電容的另一端與第二原邊繞組異名端相連。

本發(fā)明還提供上述方案一的等同方案，方案二：本發(fā)明目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)，一種正激開(kāi)關(guān)電源，包括一變壓器，一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管，第二電容，第一二極管、第二二極管、第三二極管，第一電感，變壓器包括第一原邊繞組、第二原邊繞組和副邊繞組，副邊繞組同名端與第二二極管陽(yáng)極連接，第二二極管陰極同時(shí)與第三二極管的陰極、第一電感的一端連接，第一電感的另一端與第二電容一端連接，并形成輸出正，副邊繞組異名端同時(shí)與第三二極管的陽(yáng)極、第二電容另一端連接，并形成輸出負(fù)；輸入直流電源的正端同時(shí)與N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、第二原邊繞組異名端相連，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第一原邊繞組同名端相連；第二原邊繞組同名端與第一二極管的陰極相連，第一原邊繞組異名端與第一二極管的陽(yáng)極相連，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源的負(fù)端；N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接控制信號(hào)；其特征在于：第一原邊繞組和第二原邊繞組為雙線并繞，還包括第一電容，第一電容的一端與第一原邊繞組同名端相連，第一電容的另一端與第二原邊繞組同名端相連。

本發(fā)明還提供采用P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的技術(shù)方案，在上述方案一的基礎(chǔ)上，電源、二極管、同名端的極性要反過(guò)來(lái)(輸出整流部分不用反過(guò)來(lái))，那么得到方案三：一種正激開(kāi)關(guān)電源，包括一變壓器，一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，第二電容，第一二極管、第二二極管、第三二極管，第一電感，變壓器包括第一原邊繞組、第二原邊繞組和副邊繞組，副邊繞組同名端與第二二極管陽(yáng)極連接，第二二極管陰極同時(shí)與第三二極管的陰極、第一電感的一端連接，第一電感的另一端與第二電容一端連接，并形成輸出正，副邊繞組異名端同時(shí)與第三二極管的陽(yáng)極、第二電容另一端連接，并形成輸出負(fù)；輸入直流電源的負(fù)端同時(shí)與第一原邊繞組異名端、第一二極管的陽(yáng)極相連，第一原邊繞組同名端與P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連；第一二極管的陰極與第二原邊繞組同名端相連，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接第二原邊繞組異名端，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源的正端；P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接控制信號(hào)；其特征在于：第一原邊繞組和第二原邊繞組為雙線并繞，還包括第一電容，第一電容的一端與第一原邊繞組同名端相連，第一電容的另一端與第二原邊繞組同名端相連。

本發(fā)明還提供上述方案三的等同方案，為方案二采用P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的技術(shù)方案，在上述方案二的基礎(chǔ)上，電源、二極管、同名端的極性要反過(guò)來(lái)(輸出整流部分不用反過(guò)來(lái))，得到方案四：本發(fā)明目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)，一種正激開(kāi)關(guān)電源，包括一變壓器，一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，第二電容，第一二極管、第二二極管、第三二極管，第一電感，變壓器包括第一原邊繞組、第二原邊繞組和副邊繞組，副邊繞組同名端與第二二極管陽(yáng)極連接，第二二極管陰極同時(shí)與第三二極管的陰極、第一電感的一端連接，第一電感的另一端與第二電容一端連接，并形成輸出正，副邊繞組異名端同時(shí)與第三二極管的陽(yáng)極、第二電容另一端連接，并形成輸出負(fù)；輸入直流電源的負(fù)端同時(shí)與P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、第二原邊繞組同名端相連，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的源極與第一原邊繞組異名端相連；第二原邊繞組異名端與第一 二極管的陽(yáng)極相連，第一原邊繞組同名端與第一二極管的陰極相連，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源的正端；P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接控制信號(hào)；其特征在于：第一原邊繞組和第二原邊繞組為雙線并繞，還包括第一電容，第一電容的一端與第一原邊繞組異名端相連，第一電容的另一端與第二原邊繞組異名端相連。

作為上述四種方案的改進(jìn)，其特征在于：第一原邊繞組和第二原邊繞組的線徑相同。

優(yōu)選地，第二原邊繞組通過(guò)第一電容參與激磁。

優(yōu)選地，PCB布線時(shí)第一原邊繞組和第二原邊繞組的激磁電流的物理路徑的方向相反。

工作原理將結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)行詳細(xì)地闡述。本發(fā)明的有益效果為：允許原副邊繞組之間的漏感較大，原邊仍采用雙線并繞，變換效率高，EMI性能非常好。

附圖說(shuō)明

圖0-1為現(xiàn)有的正激開(kāi)關(guān)電源中有PPFC變換器拓?fù)湓韴D；

圖0-2為現(xiàn)有的三繞組去磁的單端正激變換器拓?fù)湓韴D；

圖1為本發(fā)明正激開(kāi)關(guān)電源方案一對(duì)應(yīng)的第一實(shí)施例原理圖；

圖1-1為第一實(shí)施例在上電時(shí)對(duì)電容C1充電的示意圖；

圖1-2為第一實(shí)施例在上電后電容C1充電完成的電壓極性示意圖；

圖1-3為第一實(shí)施例中Q1飽和導(dǎo)通時(shí)，產(chǎn)生兩路激磁電流41、42的示意圖；

圖1-4為第一實(shí)施例中Q1截止，產(chǎn)生續(xù)流電流43、去磁電流44的示意圖；

圖2為本發(fā)明正激開(kāi)關(guān)電源方案二對(duì)應(yīng)的實(shí)施方式二原理圖；

圖3為本發(fā)明正激開(kāi)關(guān)電源方案三對(duì)應(yīng)的實(shí)施方式三原理圖；

圖4為本發(fā)明正激開(kāi)關(guān)電源方案四對(duì)應(yīng)的實(shí)施方式四原理圖。

具體實(shí)施方式

第一實(shí)施例

圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的正激開(kāi)關(guān)電源的原理圖，包括一變壓器B，一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1，第二電容C2，第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3，第一電感L1，變壓器B包括第一原邊繞組N_P1、第二原邊繞組N_P2和副邊繞組N_S，副邊繞組N_S同名端與第二二極管D2陽(yáng)極連接，第二二極管D2陰極同時(shí)與第三二極管D3的陰極、第一電感L1的一端連接，第一電感L1的另一端與第二電容C2一端連接，并形成輸出正，為圖中Vout的+端，副邊繞組N_S異名端同時(shí)與第三二極管D3的陽(yáng)極、第二電容C2另一端連接，并形成輸出負(fù)，為圖中Vout的-端；輸入直流電源U_DC的正端+同時(shí)與第一原邊繞組N_P1同名端、第一二極管D1的陰極相連，第一原邊繞組N_P1異名端與N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極相連；第一二極管D1的陽(yáng)極與第二原邊繞組N_P2異名端相連，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極s連接第二原邊繞組N_P2同名端，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源U_DC的負(fù)端-；N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極g連 接控制信號(hào)；第一原邊繞組N_P1和第二原邊繞組N_P2為雙線并繞，還包括第一電容C1，第一電容C1的一端與第一原邊繞組N_P1異名端相連，第一電容C1的另一端與第二原邊繞組N_P2異名端相連。

同名端：圖中繞組中以黑點(diǎn)標(biāo)記的一端；

異名端：圖中繞組中沒(méi)有黑點(diǎn)標(biāo)記的一端；

控制信號(hào)：包括PWM脈沖寬度調(diào)制信號(hào)、PFM脈沖頻率調(diào)制信號(hào)等各種方波；

變壓器B：第一原邊繞組N_P1和第二原邊繞組N_P2在圖中，其磁心用虛線相連，表示其為繞在一只變壓器上，共用同一只磁心，并非獨(dú)立的變壓器，只是為了圖形清晰、連接關(guān)系簡(jiǎn)單，才使用了圖中的畫法。

在圖1中，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極連接第二原邊繞組N_P2同名端，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源U_DC的負(fù)端-，即場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極連接輸入直流電源U_DC的負(fù)端-，這在實(shí)際應(yīng)用中并不直接存在，這是因?yàn)樵陂_(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域中，基本拓?fù)涞墓ぷ髟矸治龆紩?huì)略去不必要的因素。在實(shí)際應(yīng)用中，場(chǎng)效應(yīng)管的源極都會(huì)接入電流檢測(cè)電阻或電流互感器來(lái)檢測(cè)平均電流或峰值電流來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制策略，這種通過(guò)電流檢測(cè)電阻或電流互感器與源極相連，等同直接與源極相連，這是本技術(shù)領(lǐng)域的公知技術(shù)，本申請(qǐng)遵循業(yè)界默認(rèn)的規(guī)則。若使用電流互感器，電流互感器可以出現(xiàn)在激磁回路的任何一個(gè)地方，如場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，如第一原邊繞組的同名端或異名端，而且電流互感器除了傳統(tǒng)的原邊為一匝的“導(dǎo)線”、副邊為多匝線圈的磁心式互感器，還可以是霍爾傳感器。

工作原理：參見(jiàn)圖1，當(dāng)?shù)谝浑娙軨1(為了分析方便，按教科書(shū)的標(biāo)準(zhǔn)，以下簡(jiǎn)稱為電容C1或C1，其它器件同)不存在時(shí)，電路就是一個(gè)第三繞組去磁的正激開(kāi)關(guān)電源，第二原邊繞組N_P2就成了去磁專用的“第三繞組”，但是本發(fā)明就是加了電容C1后，電路的工作原理與現(xiàn)有技術(shù)比，完全不同；

圖1電路在上電時(shí)工作示意圖如圖1-1，D1因反偏而不工作，Q1因沒(méi)有收到控制信號(hào)也不工作，相當(dāng)于開(kāi)路，那么電源U_DC通過(guò)第一原邊繞組N_P1向C1充電，該電流同時(shí)通過(guò)第二原邊繞組N_P2回到電源U_DC的負(fù)端，如圖1-1所示，圖中用兩個(gè)箭頭標(biāo)出了對(duì)C1充電電流的方向，可見(jiàn)，第一原邊繞組N_P1的充電電流為：從同名端流向異名端；第二原邊繞組N_P2的充電電流為：從異名端流向同名端；N_P1和N_P2為雙線并繞，這兩個(gè)電流大小相等，產(chǎn)生的磁通相反，完全抵消，即在上電時(shí)，電源U_DC通過(guò)變壓器B兩個(gè)繞組向C1充電，這兩個(gè)繞組的磁通因?yàn)榛ジ凶饔枚窒?，不起作用，C1相當(dāng)于通過(guò)N_P1和N_P2的直流內(nèi)阻與電源U_DC并聯(lián)，C1仍起到電源濾波、退耦的作用；

隨著時(shí)間的推移，C1的端電壓等于U_DC的電壓，左正而右負(fù)，如圖1-2所示；

當(dāng)Q1正常收到控制信號(hào)時(shí)，以一個(gè)周期為例，Q1的柵極為高電平時(shí)，Q1飽和導(dǎo)通，其內(nèi)阻等于通態(tài)內(nèi)阻R_ds(ON)，為了分析方便，把這種情況看作是直通，是一條導(dǎo)線，如圖1-3所示，D1處于反偏狀態(tài)，不參與工作；這時(shí)產(chǎn)生兩路激磁電流，圖1-3中的41和42所示，

電流41為：電源U_DC正端通過(guò)第一原邊繞組N_P1的同名端進(jìn)，N_P1的異名端出，Q1的漏極進(jìn)，Q1的源極出，回到電源U_DC負(fù)端；

電流42為：電容C1左正端通過(guò)Q1的漏極進(jìn)，Q1的源極出，再通過(guò)第二原邊繞組N_P2的同名端進(jìn)，N_P2的異名端出，回到電容C1右負(fù)端；

為了方便，電源U_DC負(fù)端這里假設(shè)為接地，稱為地，因C1左正端通過(guò)飽和導(dǎo)通的Q1接電源U_DC負(fù)端，即接地，那么，C1的右負(fù)端的電壓約為-U_DC，在這個(gè)激磁過(guò)程中，若C1的端電壓因容量不足，出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，即：C1的右負(fù)端的電壓出現(xiàn)上升的趨勢(shì)，其絕對(duì)值小于U_DC，那么在激磁的過(guò)程中，Q1飽和導(dǎo)通對(duì)第一原邊繞組N_P1激磁時(shí)，同名端感應(yīng)出正電壓，異名端感應(yīng)出負(fù)電壓，大小等于加在N_P1兩端的電壓，等于U_DC，這時(shí)，由于N_P1和N_P2是雙繞并繞，N_P2兩端同樣感應(yīng)出：同名端感應(yīng)出正電壓，異名端感應(yīng)出負(fù)電壓，大小等于U_DC，這個(gè)電壓會(huì)對(duì)C1直接充電，這是一個(gè)正激的過(guò)程，使得C1的端電壓不會(huì)因容量不足而出現(xiàn)任何下降；前文也有述：電源U_DC通過(guò)變壓器B兩個(gè)繞組向C1充電，這兩個(gè)繞組的磁通因?yàn)榛ジ凶饔枚窒?，不起作用，C1相當(dāng)于通過(guò)N_P1和N_P2的直流內(nèi)阻與電源U_DC并聯(lián)，電源U_DC通過(guò)極低的直流內(nèi)阻直接向C1補(bǔ)充電能，其端電壓維持穩(wěn)定；

可見(jiàn)，41和42兩路激磁電流是并聯(lián)關(guān)系，由于N_P1和N_P2感量相同，激磁電壓相同，都等于U_DC，41和42完全相等，在激磁過(guò)程中，副邊繞組N_S按匝比同樣產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這個(gè)感應(yīng)電壓是：同名端感應(yīng)出正電壓，異名端感應(yīng)出負(fù)電壓，大小等于U_DC乘以匝比n，即N_S感應(yīng)出上正下負(fù)的電壓，這個(gè)電壓促使D2正向?qū)?，并通過(guò)正向?qū)ǖ腄2，通過(guò)電感L1向電容C2充電，充電電流如43a所示，Vout建立電壓或持續(xù)輸出能量。在Q1導(dǎo)通激磁過(guò)程中，副邊有能量輸出，這是正激變換器的特點(diǎn)。

在激磁過(guò)程中，41和42電流呈線性向上增加；電流方向在電感中是從同名端流向異名端；

為了保證電磁兼容性達(dá)到使用要求，布線時(shí)是有技巧的，觀察圖1-3中的41和42，41為順時(shí)針電流方向，42為逆時(shí)針?lè)较颍粼诓茧娐钒鍟r(shí)，也保證這兩個(gè)電流一個(gè)是順時(shí)針，另一個(gè)是逆時(shí)針，那么激磁時(shí)產(chǎn)生的磁通，在遠(yuǎn)一點(diǎn)的地方觀察，是可以抵消的，這樣，本發(fā)明的正激式開(kāi)關(guān)電源的EMI性能將非常好。

當(dāng)Q1的柵極由高電平變?yōu)榈碗娖剑琎1也由飽和導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗捎陔姼兄械碾娏鞑荒芡蛔?，盡管這時(shí)Q1已截止，但是41和42激磁電流仍要從同名端流向異名端，盡管這個(gè)電流很小，由于原邊的電流回路已被切斷，磁心里的能量在副邊從同名端流向異名端，參見(jiàn)圖1-4，副邊繞組N_S企圖出現(xiàn)從同名端流向異名端的電流，這個(gè)電流可以開(kāi)通D3，但是由于D2反偏而無(wú)法產(chǎn)生，而在圖1-3中的43a電流，流過(guò)L1，而電感中的電流不能突變，43a電流尋找途徑繼續(xù)流動(dòng)，形成43b所示的續(xù)流電流，從電感L1的右端出發(fā)，到C2的正端、再到C2的負(fù)端，再到D3的陽(yáng)極，再到D3的陰極，回到電感L1的左端。

正激開(kāi)關(guān)電源中的基本正激變換器是Buck變換器的一個(gè)理想隔離版本，變壓器B通常又稱為正激變壓器；

在Q1截止后，現(xiàn)有技術(shù)原邊繞組的激磁電感中的激磁電流也不能突變，只能與Q1等的寄生電容進(jìn)行諧振，但并沒(méi)有地方消耗，多個(gè)周期后，會(huì)引起磁心飽和，這時(shí)原邊繞組的激磁電感會(huì)變成很小，再激磁時(shí)接近短路而燒毀Q1。

本發(fā)明的去磁電路由D1和第二原邊繞組N_P2組成，工作原理為：

第一原邊繞組N_P1和第二原邊繞組N_P2為雙線并繞，這兩個(gè)繞組之間的漏感為零，在Q1關(guān)斷瞬間及以后，激磁電流的能量沒(méi)有傳遞到副邊，第二原邊繞組N_P2中激磁電流的電能量，其電流方向同激磁時(shí)的方向，從同名端流向異名端，即在圖1-4中，由下向上流動(dòng)，開(kāi)通D1，且這個(gè)電能量被直流電源U_DC的吸收，形成44所示的激磁電流的去磁電流；

第一原邊繞組N_P1中激磁電流的電能量，通過(guò)無(wú)漏感地耦合到第二原邊繞組N_P2中，通過(guò)D1實(shí)現(xiàn)去磁，同樣形成44所示的激磁電流的去磁電流；

由于41和42的激磁電流相同，第一原邊繞組和第二原邊繞組的線徑相同，這樣繞制方便，這里所述的線徑相同，還包括它們本身都是相同規(guī)格利茲線，顏色可以不同，即多股線絞合，為了方便識(shí)別，包括利茲線的同規(guī)格線材其顏色可以不同。隨著工作頻率的提升，高頻電流更趨于在漆包線的表面流動(dòng)，這種情況下，利茲線可以解決這一問(wèn)題。當(dāng)然，使用兩種不同顏色的漆包線先做成利茲線，直接繞制，再按顏色分出第一原邊繞組和第二原邊繞組，或這兩個(gè)繞組的線徑和股數(shù)都不相同，都同樣實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。

可見(jiàn)，與傳統(tǒng)的三繞組吸收正激變換器相比，本發(fā)明有很多不同，主要為：傳統(tǒng)的三繞組吸收正激變換器的“第三繞組”不參與激磁，只參與去磁；而本發(fā)明不存在第三繞組，兩個(gè)原邊繞組均參與激磁，而在去磁時(shí)，其中的第二原邊繞組N_P2卻參與了去磁，實(shí)現(xiàn)了激磁能量的無(wú)損吸收。正因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了激磁能量的無(wú)損吸收，所以，允許原、副邊的漏感較大，也不影響變換器的變換效率，這樣實(shí)現(xiàn)了高效率。而且本發(fā)明中，去磁繞組為第二原邊繞組N_P2，它也是參與激磁的，提高了原邊繞組的電流密度，提高了變換器的功率密度。直流電源U_DC的來(lái)源，可以由交流電經(jīng)過(guò)整流后，通過(guò)電解電容濾波后獲得。

所以，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下有益效果：允許原副邊繞組之間的漏感較大，原邊仍采用雙線并繞，變換效率高；提高了原邊繞組的電流密度，提高了變換器的功率密度；且適用于較低工作電壓的場(chǎng)合。

第二實(shí)施例

本發(fā)明還提供上述第一實(shí)施例的等同方案，對(duì)應(yīng)方案二，參見(jiàn)圖2，一種正激開(kāi)關(guān)電源，包括一變壓器B，一N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1，第二電容C2，第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3，第一電感L1，變壓器B包括第一原邊繞組N_P1、第二原邊繞組N_P2和副邊繞組N_S，副邊繞組N_S同名端與第二二極管D2陽(yáng)極連接，第二二極管D2陰極同時(shí)與第三 二極管D3的陰極、第一電感L1的一端連接，第一電感L1的另一端與第二電容C2一端連接，并形成輸出正，為圖中Vout的+端，副邊繞組N_S異名端同時(shí)與第三二極管D3的陽(yáng)極、第二電容C2另一端連接，并形成輸出負(fù)，為圖中Vout的-端；輸入直流電源U_DC的正端+同時(shí)與N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極d、第二原邊繞組N_P2異名端相連，N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極s與第一原邊繞組N_P1同名端相連；第二原邊繞組N_P2同名端與第一二極管D1的陰極相連，第一原邊繞組N_P1異名端與第一二極管D1的陽(yáng)極相連，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源U_DC的負(fù)端-；N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極g連接控制信號(hào)；第一原邊繞組N_P1和第二原邊繞組N_P2為雙線并繞，還包括第一電容C1，第一電容C1的一端與第一原邊繞組N_P1同名端相連，第一電容C1的另一端與第二原邊繞組N_P2同名端相連。

事實(shí)上，第二實(shí)施例是第一實(shí)施例的變形：在第一實(shí)施例的圖1基礎(chǔ)上，把兩個(gè)激磁回路的串聯(lián)器件都互換一下，即N_P1和Q1互換位置，同時(shí)把D1和N_P2互換位置，C1仍接在兩個(gè)串聯(lián)器件連接點(diǎn)的中間，就得到了第二實(shí)施例圖2的電路，由于Q1的源極電壓是變動(dòng)的，所以，這個(gè)電路是浮地驅(qū)動(dòng)，應(yīng)該成本較高，一般應(yīng)該不會(huì)采用。

其工作原理簡(jiǎn)述：

參見(jiàn)圖2，電路在上電時(shí)，D1因反偏而不工作，Q1因沒(méi)有收到控制信號(hào)也不工作，相當(dāng)于開(kāi)路，那么電源U_DC通過(guò)N_P2向C1充電，該電流同時(shí)通過(guò)N_P1回到電源U_DC的負(fù)端，同樣在上電時(shí)，電源U_DC通過(guò)變壓器B兩個(gè)繞組向C1充電，這兩個(gè)繞組的磁通因?yàn)榛ジ凶饔枚窒?，不起作用，C1相當(dāng)于通過(guò)N_P2和N_P1的直流內(nèi)阻與電源U_DC并聯(lián)，C1仍起到電源濾波、退耦的作用；

隨著時(shí)間的推移，C1的端電壓等于U_DC的電壓，右正而左負(fù)；

當(dāng)Q1飽和導(dǎo)通，其內(nèi)阻等于通態(tài)內(nèi)阻R_ds(ON)，同前文看作是一條導(dǎo)線，這時(shí)產(chǎn)生兩路激磁電流，

為：電源U_DC正端通過(guò)Q1的漏極進(jìn)，Q1的源極出，再通過(guò)第一原邊繞組N_P1的同名端進(jìn)，N_P1的異名端出，回到電源U_DC負(fù)端；

第二路為：電容C1右正端通過(guò)第二原邊繞組N_P2的同名端進(jìn)，N_P2的異名端出，Q1的漏極進(jìn)，Q1的源極出，回到電容C1左負(fù)端；

為了方便，電源U_DC負(fù)端這里假設(shè)為接地，稱為地，因C1左負(fù)端通過(guò)飽和導(dǎo)通的Q1接電源U_DC正端，那么，C1的右正端的電壓約為2U_DC對(duì)地，在這個(gè)激磁過(guò)程中，若C1的端電壓因容量不足，即C1的右正端的電壓出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，C1兩端絕對(duì)值小于U_DC，那么在激磁的過(guò)程中，Q1飽和導(dǎo)通對(duì)第一原邊繞組N_P1激磁時(shí)，同名端感應(yīng)出正電壓，異名端感應(yīng)出負(fù)電壓，大小等于加在N_P1兩端的電壓，等于U_DC，這時(shí)，由于N_P1和N_P2是雙繞并繞，N_P2兩端同樣感應(yīng)出：同名端感應(yīng)出正電壓，異名端感應(yīng)出負(fù)電壓，大小為U_DC，這個(gè)電壓會(huì)對(duì)C1直接充電，這是一個(gè)正激的過(guò)程，使得C1的端電壓不會(huì)因容量不足而出現(xiàn)任何下降；前文也有述：電源U_DC通過(guò)變壓器B兩個(gè)繞組向C1充電，這兩個(gè)繞組的磁通因?yàn)榛ジ凶饔枚窒?不起作用，C1相當(dāng)于通過(guò)N_P1和N_P2的直流內(nèi)阻與電源U_DC并聯(lián)，電源U_DC通過(guò)極低的直流內(nèi)阻直接向C1補(bǔ)充電能，其端電壓維持穩(wěn)定；

可見(jiàn)，第一路和第二路激磁電流是并聯(lián)關(guān)系，由于N_P1和N_P2感量相同，激磁電壓相同，都等于U_DC，這兩路是完全相等，在激磁過(guò)程中，副邊繞組N_S按匝比同樣產(chǎn)生感應(yīng)電壓，同名端感應(yīng)出正電壓，異名端感應(yīng)出負(fù)電壓，大小等于U_DC乘以匝比n，即N_S感應(yīng)出上正下負(fù)的電壓，這個(gè)電壓促使D2正向?qū)?，并通過(guò)正向?qū)ǖ腄2，通過(guò)電感L1向電容C2充電，充電電流如43a所示，Vout建立電壓或持續(xù)輸出能量。

在激磁過(guò)程中，第一路和第二路激磁電流呈線性向上增加；電流方向在變壓器的激磁電感中是從同名端流向異名端；

第二實(shí)例中，去磁電路由D1和第二原邊繞組N_P2組成，工作原理為：

在Q1關(guān)斷瞬間及以后，激磁電流的能量沒(méi)有傳遞到副邊，第二原邊繞組N_P2中激磁電流的電能量，其電流方向同激磁時(shí)的方向，從同名端流向異名端，由下向上流動(dòng)，開(kāi)通D1，且這個(gè)電能量被直流電源U_DC吸收，形成激磁電流去磁電流回路；

同樣，第一原邊繞組N_P1中激磁電流的電能量，通過(guò)無(wú)漏感地耦合到第二原邊繞組N_P2中，通過(guò)D1實(shí)現(xiàn)去磁，同樣形成激磁電流的去磁電流回路；

第二實(shí)施例為第一實(shí)施例的變形，工作原理等效，同樣實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。作為用N溝道場(chǎng)效應(yīng)管的技術(shù)方案，還可以用P溝道場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)實(shí)現(xiàn)，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管在低工作電壓下，成本也是比較低的，這時(shí)，在上述第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，電源、二極管、變壓器同名端的極性要反過(guò)來(lái)，輸出整流部分不用反過(guò)來(lái)，那么得到第三實(shí)施例，如下述。

第三實(shí)施例

參見(jiàn)圖3，也是前述的方案三，一種正激開(kāi)關(guān)電源，包括一變壓器B，一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1，第二電容C2，第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3，第一電感L1，變壓器B包括第一原邊繞組N_P1、第二原邊繞組N_P2和副邊繞組N_S，副邊繞組N_S同名端與第二二極管D2陽(yáng)極連接，第二二極管D2陰極同時(shí)與第三二極管D3的陰極、第一電感L1的一端連接，第一電感L1的另一端與第二電容C2一端連接，并形成輸出正，為圖中Vout的+端，副邊繞組N_S異名端同時(shí)與第三二極管D3的陽(yáng)極、第二電容C2另一端連接，并形成輸出負(fù)，為圖中Vout的-端；輸入直流電源U_DC的負(fù)端-同時(shí)與第一原邊繞組N_P1異名端、第一二極管D1的陽(yáng)極相連，第一原邊繞組N_P1同名端與P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極d相連；第一二極管D1的陰極與第二原邊繞組N_P2同名端相連，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極s連接第二原邊繞組N_P2異名端，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源U_DC的正端+；P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極g連接控制信號(hào)；第一原邊繞組N_P1和第二原邊繞組N_P2為雙線并繞，還包括第一電容C1，第一電容C1的一端與第一原邊繞組N_P1同名端相連，第一電容C1的另一端與第二原邊繞組N_P2同名端相連。

對(duì)比圖1和圖3，可以發(fā)現(xiàn)，第三實(shí)施例就是把第一實(shí)施例的電源U_DC、二極管D1、第一原邊繞組N_P1和第二原邊繞組N_P2的同名端的極性反過(guò)來(lái)，N管換成P管而得到。要注意的是，圖3中輸入電源U_DC的正為地，屬于負(fù)電源工作的開(kāi)關(guān)電源，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管本身也是負(fù)電平驅(qū)動(dòng)，正好合適。

所以，其工作原理同第一實(shí)施例，這里不再贅述，同樣實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。

第四實(shí)施例

本發(fā)明還提供上述第三實(shí)施例的等同方案，參見(jiàn)圖4，一種正激開(kāi)關(guān)電源，包括一變壓器B，一P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1，第二電容C2，第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3，第一電感L1，變壓器B包括第一原邊繞組N_P1、第二原邊繞組N_P2和副邊繞組N_S，副邊繞組N_S同名端與第二二極管D2陽(yáng)極連接，第二二極管D2陰極同時(shí)與第三二極管D3的陰極、第一電感L1的一端連接，第一電感L1的另一端與第二電容C2一端連接，并形成輸出正，為圖中Vout的+端，副邊繞組N_S異名端同時(shí)與第三二極管D3的陽(yáng)極、第二電容C2另一端連接，并形成輸出負(fù)，為圖中Vout的-端；輸入直流電源U_DC的負(fù)端-同時(shí)與P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極d、第二原邊繞組N_P2同名端相連，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極s與第一原邊繞組N_P1異名端相連；第二原邊繞組N_P2異名端與第一二極管D1的陽(yáng)極相連，第一原邊繞組N_P1同名端與第一二極管D1的陰極相連，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源U_DC的正端+；P溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極g連接控制信號(hào)；第一原邊繞組N_P1和第二原邊繞組N_P2為雙線并繞，還包括第一電容C1，第一電容C1的一端與第一原邊繞組N_P1異名端相連，第一電容C1的另一端與第二原邊繞組N_P2異名端相連。

圖4的第四實(shí)施例是第三實(shí)施例的變形：在第三實(shí)施例的圖3基礎(chǔ)上，把兩個(gè)激磁回路的串聯(lián)器件都互換一下，即N_P1和Q1互換位置，同時(shí)把D1和N_P2互換位置，C1仍接在兩個(gè)串聯(lián)原邊繞組N_P1和N_P2的中間，就得到了第四實(shí)施例圖4的電路，由于Q1的源極電壓是變動(dòng)的，所以，這個(gè)電路是浮地驅(qū)動(dòng)，應(yīng)該成本較高，一般應(yīng)該不會(huì)采用。

對(duì)比圖2和圖4，可以發(fā)現(xiàn)，第四實(shí)施例就是把圖2的第二實(shí)施例的電源U_DC、二極管D1、第一原邊繞組N_P1和第二原邊繞組N_P2的同名端的極性反過(guò)來(lái)，N管換成P管而得到。要注意的是，圖4中輸入電源U_DC的正為地，同樣屬于負(fù)電源工作的開(kāi)關(guān)電源，P溝道場(chǎng)效應(yīng)管本身也是負(fù)電平驅(qū)動(dòng)，正好合適。

所以，其工作原理同第二實(shí)施例，這里不再贅述，同樣實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，如加入控制環(huán)路實(shí)現(xiàn)輸出的穩(wěn)壓，這是通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)顯而易縣見(jiàn)得到的，如采用其它符號(hào)的開(kāi)關(guān)管Q1等，副邊輸出加入多路輸出，濾波使用π型濾波，這 些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這里不再用實(shí)施例贅述，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。