本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域，特別涉及使用有源鉗位的反激式開(kāi)關(guān)電源。

背景技術(shù)：

開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用很廣，對(duì)于輸入功率在75w以下，對(duì)功率因數(shù)(pf，powerfactor，也稱功率因素)不作要求的場(chǎng)合，反激式(fly-back)開(kāi)關(guān)電源具有迷人的優(yōu)勢(shì)：電路拓?fù)浜?jiǎn)單，輸入電壓范圍寬。由于元件少，可靠性相對(duì)就高，所以應(yīng)用很廣。為了方便，很多文獻(xiàn)也稱為反激開(kāi)關(guān)電源、反激電源、反激變換器，日本和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)又稱返馳式變換器、返馳式開(kāi)關(guān)電源、返馳電源。用于ac/dc變換器的常見(jiàn)拓?fù)淙鐖D1-1，該圖原型來(lái)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60頁(yè)。由整流橋101、濾波電路200、以及基本反激拓?fù)鋯卧娐?00組成，300也稱為主功率級(jí)，實(shí)用的電路在整流橋前還加有壓敏電阻、ntc熱敏電阻、emi(electromagneticinterference)等保護(hù)電路，以確保反激電源的電磁兼容性達(dá)到使用要求。一般情況下，反激式開(kāi)關(guān)電源要求原副邊繞組之間的漏感越小越好，這樣變換效率高，而且原邊主功率開(kāi)關(guān)管v承受的耐壓也降低，對(duì)于使用rcd網(wǎng)絡(luò)作為去磁的反激變換器，rcd網(wǎng)絡(luò)的損耗也降低。注：rcd吸收是指電阻、電容、二極管組成的吸收電路，我國(guó)的文獻(xiàn)同國(guó)際上一樣，一般用字母r給電阻編號(hào)并代表電阻，用字母c給電容編號(hào)并代表電容，用字母d給二極管編號(hào)并代表二極管，電阻和電容并聯(lián)，再與二極管串聯(lián)后形成rcd網(wǎng)絡(luò)。

整流橋101一般由四個(gè)二極管組成，當(dāng)不存在整流橋101時(shí)，200、300可以構(gòu)成dc/dc開(kāi)關(guān)電源或變換器，因?yàn)槭侵绷鞴╇姡淮嬖诠β室驍?shù)的要求，功率可以做到75w以上。事實(shí)上，低壓dc/dc開(kāi)關(guān)電源中采用反激拓?fù)涞牟⒎侵髁鳎@是因?yàn)樵诘蛪簳r(shí)，反激電源的輸入電流不連續(xù)，紋波較大，對(duì)前級(jí)的供電設(shè)備的要求較高；輸出電流也不連續(xù)，紋波很大，對(duì)后面的濾波電容的容量要求高；特別是當(dāng)輸入電壓較低時(shí)，由于激磁電流變大，原邊繞組得采用多股線并繞；通常采用兩個(gè)并聯(lián)的原邊繞組應(yīng)用于低壓dc/dc，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。

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，當(dāng)工作電壓較高時(shí)可以采用三明治串聯(lián)繞法的方案，在低工作電壓下而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)的損耗問(wèn)題：這在激磁和去磁時(shí)都會(huì)存在；若使用第三繞組去磁的話，不好選擇第三繞組是和兩個(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。

其實(shí)，對(duì)于常見(jiàn)的第三繞組去磁，優(yōu)點(diǎn)為無(wú)損去磁，效率較高，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。第三繞組去磁反激變換器，又作“三繞組吸收反激變換器”。

在中國(guó)申請(qǐng)?zhí)柗謩e為：201710142832.0、201710142797.2的二份名稱均為《一種反激式開(kāi)關(guān)電源》中，分別示出了圖1-2、圖1-3的技術(shù)方案，解決了上述問(wèn)題，即：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。但這兩個(gè)方案中，圖1-2這種去磁方式，對(duì)漏感要求很嚴(yán)格，否則，激磁的能量可能都由d1直接返回直流電源udc，而不出現(xiàn)在副邊繞組ns中，造成副邊d2中沒(méi)有電流，從而使得輸出電壓低或無(wú)輸出；且要求d2導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的反射電壓不能大于直流電源udc，再如占空比無(wú)法大于0.5，導(dǎo)致功率密度不能進(jìn)一步提高。對(duì)于圖1-3，去磁電路本身是較為經(jīng)典的拓?fù)洌伎毡瓤纱笥?.5，漏感的能量并沒(méi)有被回收利用。

為了方便，發(fā)明人對(duì)中國(guó)申請(qǐng)?zhí)柗謩e為201710142832.0、201710142797.2的反激式開(kāi)關(guān)電源所使用的拓?fù)溥M(jìn)行了定義，包括正激拓?fù)?，不包括去磁方式的基本拓?fù)涠级x為：lcl變換器，源于其兩個(gè)原邊激磁電感和一個(gè)與它們串聯(lián)的電容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決現(xiàn)有的低壓反激式開(kāi)關(guān)電源存在的上述不足，提供一種使用有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源電路，占空比可大于0.5，同時(shí)實(shí)現(xiàn)去磁電路的能量回收，進(jìn)一步地，實(shí)現(xiàn)主功率開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)關(guān)，進(jìn)一步地降低損耗，提高變換效率。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源電路，包括一變壓器，第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管，第一電容、第二電容，第一二極管，一鉗位網(wǎng)絡(luò)，變壓器包括第一原邊繞組、第二原邊繞組和副邊繞組，鉗位網(wǎng)絡(luò)至少包括陽(yáng)極和陰極，副邊繞組異名端與第一二極管陽(yáng)極連接，第一二極管陰極與第二電容一端連接，并形成輸出正，副邊繞組同名端與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、鉗位網(wǎng)絡(luò)的陰極相連，第一原邊繞組異名端與第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連；鉗位網(wǎng)絡(luò)的陽(yáng)極與第二原邊繞組異名端相連，第一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；第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；第一原邊繞組和第二原邊繞組為雙線并繞，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，其特征在于：鉗位網(wǎng)絡(luò)至少包括第三電容和第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管，第三電容和第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)，串聯(lián)方式為以下兩種方式之一：

(1)第三電容的一端為鉗位網(wǎng)絡(luò)的陰極，第三電容的另一端連接第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的源極為鉗位網(wǎng)絡(luò)的陽(yáng)極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接鉗位控制信號(hào)；

(2)第三電容的一端為鉗位網(wǎng)絡(luò)的陽(yáng)極，第三電容的另一端連接第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的源極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極為鉗位網(wǎng)絡(luò)的陰極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接鉗位控制信號(hào)。

有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源電路的工作方法為：第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管每個(gè)周期都開(kāi)通，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管在有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源接近滿載時(shí)，每個(gè)周期都開(kāi)通；

第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管每個(gè)周期都開(kāi)通，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管在有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源輕載時(shí)，隔m個(gè)周期才開(kāi)通，m為正整數(shù)，且有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源負(fù)載越輕，m的值越大。

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)的，一種反激式開(kāi)關(guān)電源電路，包括一變壓器，第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管，第一電容、第二電容，第一二極管，一鉗位網(wǎng)絡(luò)，變壓器包括第一原邊繞組、第二原邊繞組和副邊繞組，鉗位網(wǎng)絡(luò)至少包括陽(yáng)極和陰極，副邊繞組異名端與第一二極管陽(yáng)極連接，第一二極管陰極與第二電容一端連接，并形成輸出正，副邊繞組同名端與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n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、第二原邊繞組異名端相連，第一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鉗位網(wǎng)絡(luò)的陰極相連，第一原邊繞組異名端與鉗位網(wǎng)絡(luò)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；第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；第一原邊繞組和第二原邊繞組為雙線并繞，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，其特征在于：鉗位網(wǎng)絡(luò)至少包括第三電容和第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管，第三電容和第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)，串聯(lián)方式為以下兩種方式之一：

(1)第三電容的一端為鉗位網(wǎng)絡(luò)的陰極，第三電容的另一端連接第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的源極為鉗位網(wǎng)絡(luò)的陽(yáng)極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接鉗位控制信號(hào)；

(2)第三電容的一端為鉗位網(wǎng)絡(luò)的陽(yáng)極，第三電容的另一端連接第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的源極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極為鉗位網(wǎng)絡(luò)的陰極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接鉗位控制信號(hào)。

有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源電路的工作方法為：第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管每個(gè)周期都開(kāi)通，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管在有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源接近滿載時(shí)，每個(gè)周期都開(kāi)通；

第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管每個(gè)周期都開(kāi)通，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管在有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源輕載時(shí)，隔m個(gè)周期才開(kāi)通，m為正整數(shù)，且有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源負(fù)載越輕，m的值越大。

作為上述二種方案的改進(jìn)，其特征在于：第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管在有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源輕載時(shí)，m可以在一個(gè)整數(shù)m和一個(gè)比該整數(shù)大1的數(shù)值(m+1)之間來(lái)回變動(dòng)。

作為上述二種方案的改進(jìn)，其特征在于：在第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的漏極、源極之間并聯(lián)一只和第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管的體二極管方向相同的低壓降、快恢復(fù)的二極管。

作為上述二種方案的改進(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，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：占空比可以大于0.5，同時(shí)實(shí)現(xiàn)去磁電路的能量回收，進(jìn)一步地，實(shí)現(xiàn)主功率開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通，進(jìn)一步地降低損耗，提高變換效率,特別是在輕載時(shí)，變換效率得到提高。

附圖說(shuō)明

圖1-1為現(xiàn)有的反激式開(kāi)關(guān)電源用于交流變直流的原理圖；

圖1-2為中國(guó)申請(qǐng)?zhí)?01710142832.0的公開(kāi)的技術(shù)方案原理圖；

圖1-3為中國(guó)申請(qǐng)?zhí)?01710142797.2的公開(kāi)的技術(shù)方案原理圖；

圖2-1本發(fā)明第一實(shí)施例原理圖之一，鉗位網(wǎng)絡(luò)采用(1)方式；

圖2-2本發(fā)明第一實(shí)施例原理圖之二，鉗位網(wǎng)絡(luò)采用(2)方式；

圖2-3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2-4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3-1為本發(fā)明第二實(shí)施例原理圖之一，鉗位網(wǎng)絡(luò)采用(1)方式；

圖3-2為本發(fā)明第二實(shí)施例原理圖之二，鉗位網(wǎng)絡(luò)采用(2)方式。

具體實(shí)施方式

第一實(shí)施例

圖2-1和圖2-2示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源電路的原理圖，包括一變壓器b，第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1，第一電容c1、第二電容c2，第一二極管d2，鉗位網(wǎng)絡(luò)400，變壓器b包括第一原邊繞組np1、第二原邊繞組np2和副邊繞組ns，鉗位網(wǎng)絡(luò)400至少包括陽(yáng)極和陰極，副邊繞組ns異名端與第一二極管d2陽(yáng)極連接，第一二極管d2陰極與第二電容c2一端連接，并形成輸出正，為圖中vout的+端，副邊繞組ns同名端與第二電容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udc(下文也稱作直流電源udc、電源udc，或udc)的正端+同時(shí)與第一原邊繞組np1同名端、鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陰極相連，第一原邊繞組np1異名端與n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1的漏極d相連；鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陽(yáng)極與第二原邊繞組np2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np2同名端，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源udc的負(fù)端-；n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極g連接驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)；第一原邊繞組np1和第二原邊繞組np2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np1異名端相連，第一電容c1的另一端與第二原邊繞組np2異名端相連，鉗位網(wǎng)絡(luò)400至少包括第三電容c3和第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2，第三電容c3和第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2串聯(lián)，串聯(lián)方式為以下兩種方式之一：

(1)第三電容c3的一端為鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陰極，第三電容c3的另一端連接第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的漏極d，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的源極s為鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陽(yáng)極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的柵極g連接鉗位控制信號(hào)，如圖2-1所示；

(2)第三電容c3的一端為鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陽(yáng)極，第三電容c3的另一端連接第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的源極s，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的漏極d為鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陰極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的柵極g連接鉗位控制信號(hào)，如圖2-2所示。

可以看到，鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陽(yáng)極、陰極，和其內(nèi)部的第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的體二極管是對(duì)應(yīng)的，在圖2-1中，q2的體二極管的陽(yáng)極就是400的陽(yáng)極，q2的體二極管的陰極通過(guò)c3后就是400的陰極，在圖2-2中，q2的體二極管的陰極就是400的陰極，q2的體二極管的陽(yáng)極通過(guò)c3后就是400的陽(yáng)極，當(dāng)q2更換為p溝道場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)，要保證p溝道場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部的體二極管與圖2-1或圖2-1中的體二極管方向一致，即可正常工作。

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；

驅(qū)動(dòng)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)制等各種方波；

鉗位控制信號(hào)：包括pwm脈沖寬度調(diào)制信號(hào)、pfm脈沖頻率調(diào)制等各種方波，但與驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)不同時(shí)出現(xiàn)；

變壓器b：第一原邊繞組np1和第二原邊繞組np2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(huà)法。

在圖2-1、圖2-2中，n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1的源極連接第二原邊繞組np2同名端，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源udc的負(fù)端-，即場(chǎng)效應(yīng)管q1的源極連接輸入直流電源udc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2-1、圖2-2中，當(dāng)鉗位網(wǎng)絡(luò)400用一只和q2(為了分析方便，按教科書(shū)的標(biāo)準(zhǔn)，以下簡(jiǎn)稱為效應(yīng)管q2或q2，其它器件同)體二極管方向相同的二極管替代時(shí)，就是圖1-2的現(xiàn)有技術(shù)電路，但是本發(fā)明加了鉗位網(wǎng)絡(luò)400后，電路的工作原理與現(xiàn)有技術(shù)比，完全不同；

圖2-1、圖2-2電路在上電時(shí)，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2不工作，q1因沒(méi)有收到驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)也不工作，相當(dāng)于開(kāi)路，那么電源udc通過(guò)第一原邊繞組np1向c1充電，該電流同時(shí)通過(guò)第二原邊繞組np2回到電源udc的負(fù)端，第一原邊繞組np1的充電電流為：從同名端流向異名端；第二原邊繞組np2的充電電流為：從異名端流向同名端；np1和np2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udc通過(guò)變壓器b兩個(gè)繞組向c1充電，這兩個(gè)繞組因?yàn)榛ジ凶饔枚窒黄鹱饔?，c1相當(dāng)于通過(guò)np1和np2的直流內(nèi)阻與電源udc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udc的電壓，左正而右負(fù)。

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rds(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2-3所示，q2處于截止?fàn)顟B(tài)，不參與工作，圖中把400畫(huà)為開(kāi)路狀態(tài)；這時(shí)產(chǎn)生兩路激磁電流，圖2-3中的41和42所示；

可見(jiàn)，41和42兩路激磁電流是并聯(lián)關(guān)系，由于np1和np2感量相同，激磁電壓相同，都等于udc，41和42完全相等，在激磁過(guò)程中，副邊繞組ns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udc乘以匝比n，即ns感應(yīng)出下正上負(fù)的電壓，這個(gè)電壓與c2的端電壓串聯(lián)，加在d2的兩端，d2反偏而不導(dǎo)通，這時(shí)副邊相當(dāng)于空載，無(wú)輸出；

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；

q1的柵極由高電平變?yōu)榈碗娖剑琿1也由飽和導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，由于電感中的電流不能突變，盡管這時(shí)q1已截止，但是41和42電流仍要從同名端流向異名端，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2-4，副邊繞組ns出現(xiàn)從同名端流向異名端的電流，如圖2-4中43所示，該電流的初始大?。?41和42在q1關(guān)斷瞬間之和)/匝比n，該電流促使d2正向?qū)?，并通過(guò)正向?qū)ǖ膁2，向電容c2充電，vout建立電壓或持續(xù)輸出能量。這個(gè)過(guò)程也是去磁的過(guò)程。

反激式開(kāi)關(guān)電源的輸出端在原邊繞組斷開(kāi)電源時(shí)獲得能量故而得名，變壓器b并不是變換電壓的作用，而是隔著磁心續(xù)流的作用，是buck-boost變換器的隔離版本；所以變壓器b通常又稱為反激式變壓器；

由于原邊繞組與副邊繞組，在一般情況下不可能是雙線并繞，一定存在漏感。原邊繞組激磁電感上儲(chǔ)存的能量，在q1關(guān)斷后通過(guò)變壓器b被傳輸?shù)礁边吚@組ns、輸出端，但是漏感上的能量沒(méi)有傳遞，造成q1管兩端過(guò)壓并損壞q1管。本發(fā)明對(duì)漏感進(jìn)行去磁的電路由q2和c3組成鉗位網(wǎng)絡(luò)400和第二原邊繞組np2組成，工作原理為：

第一原邊繞組np1和第二原邊繞組np2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，漏感上的能量沒(méi)有傳遞到副邊，第二原邊繞組np2中漏感的電能量，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2-4中，由下向上流動(dòng)，開(kāi)通q2的體二極管，電流從q2的源極s流向漏極d，且這個(gè)電能量向c3充電，形成44所示的漏感去磁電流；

第一原邊繞組np1中漏感的電能量，通過(guò)無(wú)漏感地耦合到第二原邊繞組np2中，通過(guò)q2的體二極管實(shí)現(xiàn)去磁，同樣形成44所示的漏感去磁電流；

在圖2-4中，q2不起作用的部分畫(huà)成淺色，起作用的體二極管用深色表示。

顯而易見(jiàn)，輸出電壓vout除以匝比n，這就是在副邊繞組ns在d2導(dǎo)通時(shí)在原邊形成的“反射電壓”，由于存在c3隔直，反射電壓大于直流電源udc的值，電路也是可以正常工作的。當(dāng)d2續(xù)流時(shí)，c2相當(dāng)于電壓源，該電壓源向副邊繞組ns“激磁”，原邊形成的“反射電壓”，這時(shí)，原邊繞組相當(dāng)于一個(gè)電壓等于反射電壓的電壓源和漏感串聯(lián)，感到d2中的電流下降為零，原邊繞組才恢復(fù)為激磁電感和漏感串聯(lián)。

那么，在d2開(kāi)通續(xù)流期間，就會(huì)出現(xiàn)多種工作模式，即c3吸收了漏感的能量后，電路的工作模式有很多種，這里陳述一下工作原理：

本發(fā)明的反激式開(kāi)關(guān)電源的工作方法限定為：第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1每個(gè)周期都開(kāi)通，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2在反激式開(kāi)關(guān)電源接近滿載時(shí)，每個(gè)周期都開(kāi)通,即q2和體二極管同步導(dǎo)通或滯后導(dǎo)通，在d2導(dǎo)通期間，原邊繞組np2和np1呈電壓源和漏感串聯(lián)的狀態(tài)，這時(shí)，漏感和c3出現(xiàn)諧振，在設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算好c3的值，諧振的過(guò)程中，c3的端電壓在特定的時(shí)間會(huì)接近零或等于零，由于原邊繞組np2和np1是雙繞并繞，兩者之間的漏感為零，即原邊繞組np2和np1的端電壓在任何時(shí)刻保持相等，那么，c3的端電壓接近或等于零的時(shí)刻，q2是處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，其端電壓也為零，那么鉗位網(wǎng)絡(luò)400的端電壓接近或等于零，即原邊繞組np2的端電壓等于直流電源udc的電壓，且為上正下負(fù)，那么，原邊繞組np1是下正上負(fù)，q2的端電壓在此刻為兩倍的udc電壓；而當(dāng)c3的端電壓諧振到為兩倍的udc電壓時(shí)，且為上正下負(fù)時(shí),即q2的源極s電壓為-udc，由于c1的端電壓一直為左正右負(fù)，且等于udc，此刻，c1的左端子電壓為零伏，即q1的端電壓也為零伏，若q1在這個(gè)時(shí)刻飽和導(dǎo)通，那么，就實(shí)現(xiàn)了q1的零電壓開(kāi)通(zerovoltageswitch縮寫(xiě)為zvs，這里只實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通，為準(zhǔn)zvs)，又稱軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原邊漏感能量的回收利用，q1的輸出電容上的能量，也因?yàn)橹C振而被轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原邊漏感能量的回收利用。

由于漏感較小，為了實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的諧振時(shí)間，c3的容量是比較大的。正因?yàn)閏3較大，且端電壓可以升高，端電壓和直流電源udc的電壓為串聯(lián)關(guān)系，利用伏秒平衡定律,占空比可以大于0.5，都可以正常工作。

這種方式，顯然是電流連續(xù)模式，q1再導(dǎo)通的時(shí)間極難把握，若等d2關(guān)斷后，c3和原邊電感諧振，c3的端電壓在特定的時(shí)間會(huì)接近或等于兩倍的udc電壓時(shí)，且為上正下負(fù)時(shí),由于c1的端電壓一直為左正右負(fù)，且等于udc，此刻，c1的左端子電壓為零伏，即q1的端電壓也為零伏，若q1在這個(gè)時(shí)刻飽和導(dǎo)通，那么，就實(shí)現(xiàn)了q1的零電壓開(kāi)通，而這種方式一定是電流斷續(xù)模式，q1再導(dǎo)通的時(shí)間極容易被檢測(cè)而實(shí)現(xiàn)。

而在本發(fā)明的反激式開(kāi)關(guān)電源輕載時(shí)，若q2每個(gè)周期都開(kāi)通，那么q2驅(qū)動(dòng)損耗就不能忽視，q2驅(qū)動(dòng)損耗pq21為：pq21＝0.5×ciss×(uq2)²×f，ciss為q2的輸入電容，uq2為q2的柵極驅(qū)動(dòng)電壓，f為工作頻率?？梢?jiàn)，q1每個(gè)周期都開(kāi)通，q1也可以采用優(yōu)化降頻的方式來(lái)降低損耗，但這種方式仍符合每個(gè)周期都開(kāi)通的定義，只不過(guò)周期被拉長(zhǎng)了；q2在反激式開(kāi)關(guān)電源輕載時(shí)，隔幾個(gè)周期才開(kāi)通，這樣可以降低在電源輕載時(shí)的損耗，其原理為：開(kāi)關(guān)電源輕載時(shí)，受環(huán)路控制的原邊的激磁電流較小，儲(chǔ)存在漏感中的能量較小，c3的容量是比較大的，這樣，當(dāng)q1關(guān)斷時(shí)，q2并不開(kāi)通，漏感能量較小，漏感能量為：0.5×漏感感量×激磁電流的平方；漏感能量通過(guò)q2的體二極管對(duì)c3充電后，若鉗位用的電容c3吸收的能量達(dá)到了門限值，下個(gè)周期q2要導(dǎo)通，這可以通過(guò)負(fù)載的情況而預(yù)先設(shè)定，即通過(guò)占空比的大小而預(yù)先設(shè)定。若c3沒(méi)有達(dá)到門限值，則電路重復(fù)上個(gè)周期的動(dòng)作。由于上一個(gè)周期存儲(chǔ)在c3中的漏感能量沒(méi)有釋放，所以c3能量在上一個(gè)周期的基礎(chǔ)上再次增加，c3兩端的電壓也再次上升到一個(gè)穩(wěn)定值。經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期的時(shí)間，c3兩端的電壓會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)階梯狀的增長(zhǎng)，直到達(dá)到門限值，即下個(gè)周期q2要導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)諧振,實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通，這樣，驅(qū)動(dòng)損耗得到了進(jìn)一步的降低。

為了進(jìn)一步提高效率，在場(chǎng)效應(yīng)管q2的漏極、源極之間并聯(lián)一只和q2體二極管方向相同的低壓降、快恢復(fù)的二極管，這種改進(jìn)為公知技術(shù)，應(yīng)視為和體二極管等效，本發(fā)明不再以實(shí)施例保護(hù)；

顯然，m為正整數(shù)，且反激式開(kāi)關(guān)電源負(fù)載越輕，激磁電流就越小,那么m的值越大，c3可以吸收更多周期的漏感能量，這樣驅(qū)動(dòng)損耗得到了進(jìn)一步的降低，那么這種工作方式也是允許的：第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2在反激式開(kāi)關(guān)電源輕載時(shí)，m可以在一個(gè)整數(shù)m和一個(gè)比該整數(shù)大1的數(shù)值(m+1)之間來(lái)回變動(dòng)，以更好地兼顧設(shè)計(jì)。

在輕載工作時(shí)，或許本技術(shù)領(lǐng)域的人會(huì)有一個(gè)疑問(wèn)，如：原來(lái)電路以q1工作5個(gè)周期，q2才參與導(dǎo)通一次，那么，在q1工作的5個(gè)周期中，其中有一個(gè)周期占空比突然加大，激磁電流急聚上升，漏感能量過(guò)大，可能會(huì)引起c3兩端的電壓超過(guò)門限值而引起電路損壞。事實(shí)上，這種情況是不存在的，在中國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?01410186940.4的專利申請(qǐng)文件第0050段中，論述過(guò)：主功率變換電路的占空比在相鄰的周期中不能突變，如目前較為流行的筆記本電源適配器，其工作頻率多采用65khz，公知理論認(rèn)為，其開(kāi)關(guān)電源的環(huán)路響應(yīng)一般可以做到其十分之一，即6.5khz，這部分的原理可以參考張興柱博士的論文《開(kāi)關(guān)電源的動(dòng)態(tài)小信號(hào)分析與設(shè)計(jì)》，環(huán)路響應(yīng)想做高，受開(kāi)關(guān)電源中光耦延時(shí)等影響，很難提高，即開(kāi)關(guān)電源中，主功率變換電路的占空比在十個(gè)工作周期中，第一個(gè)周期和第十個(gè)周期才會(huì)產(chǎn)生明顯的變化，換一種說(shuō)法，就是主功率變換電路的占空比在相鄰的周期中不能突變。

由于41和42的電流相同，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)，與現(xiàn)有的lcl變換器相比，本發(fā)明有很多不同，主要為：占空比可以大于0.5，同時(shí)實(shí)現(xiàn)去磁電路的能量回收，進(jìn)一步地，實(shí)現(xiàn)主功率開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通，進(jìn)一步地降低損耗，提高變換效率,特別是在輕載時(shí)，變換效率得到提高。

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3-1、圖3-2，一種有源鉗位反激式開(kāi)關(guān)電源電路，包括一變壓器b，第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1，第一電容c1、第二電容c2，第一二極管d2，鉗位網(wǎng)絡(luò)400，變壓器b包括第一原邊繞組np1、第二原邊繞組np2和副邊繞組ns，鉗位網(wǎng)絡(luò)400至少包括陽(yáng)極和陰極，副邊繞組ns異名端與第一二極管d2陽(yáng)極連接，第一二極管d2陰極與第二電容c2一端連接，并形成輸出正，為圖中vout的+端，副邊繞組ns同名端與第二電容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udc的正端+同時(shí)與n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1的漏極、第二原邊繞組np2異名端相連，n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1的源極與第一原邊繞組np1同名端相連；第二原邊繞組np2同名端與鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陰極相連，第一原邊繞組np1異名端與鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陽(yáng)極相連，連接點(diǎn)同時(shí)連接輸入直流電源udc的負(fù)端；n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極連接控制信號(hào)；第一原邊繞組np1和第二原邊繞組np2為雙線并繞，第一電容c1的一端與第一原邊繞組np1同名端相連，第一電容c1的另一端與第二原邊繞組np2同名端相連，鉗位網(wǎng)絡(luò)400至少包括第三電容c3和第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2，第三電容c3和第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2串聯(lián)，串聯(lián)方式為以下兩種方式之一：

(1)第三電容c3的一端為鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陰極，第三電容c3的另一端連接第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的漏極d，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的源極s為鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陽(yáng)極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的柵極g連接鉗位控制信號(hào)，如圖3-1所示；

(2)第三電容c3的一端為鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陽(yáng)極，第三電容c3的另一端連接第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的源極s，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的漏極d為鉗位網(wǎng)絡(luò)400的陰極，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的柵極g連接鉗位控制信號(hào)，如圖3-2所示。

反激式開(kāi)關(guān)電源的工作方法為：第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1每個(gè)周期都開(kāi)通，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2在反激式開(kāi)關(guān)電源接近滿載時(shí)，每個(gè)周期都開(kāi)通；

第一n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q1每個(gè)周期都開(kāi)通，第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2在反激式開(kāi)關(guān)電源輕載時(shí)，隔m個(gè)周期才開(kāi)通，m為正整數(shù)，且反激式開(kāi)關(guān)電源負(fù)載越輕，m的值越大。

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2-1基礎(chǔ)上，把激磁回路的串聯(lián)器件互換一下，即np1和q1互換位置，同時(shí)把鉗位網(wǎng)絡(luò)400和np2互換位置，c1仍接在兩個(gè)串聯(lián)器件的連接點(diǎn)中間，就得到了第二實(shí)施例圖3-1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)，但卻獲得了鉗位用的第二n溝道場(chǎng)效應(yīng)管q2的直接驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)的成本較低,在圖3-1的基礎(chǔ)上，把鉗位網(wǎng)絡(luò)400中的c3和q2互換位置，即可得到圖3-2的電路。

其工作原理簡(jiǎn)述：

參見(jiàn)圖3-1和圖3-2，電路在上電時(shí)，q2不工作，q1也不工作，相當(dāng)于開(kāi)路，那么電源udc通過(guò)第一原邊繞組np1向c1充電，那么電源udc通過(guò)np2向c1充電，該電流同時(shí)通過(guò)np1回到電源udc的負(fù)端，同樣在上電時(shí)，電源udc通過(guò)變壓器b兩個(gè)繞組向c1充電，這兩個(gè)繞組因?yàn)榛ジ凶饔枚窒黄鹱饔?，c1相當(dāng)于通過(guò)np2和np1的直流內(nèi)阻與電源udc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udc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rds(on)，同前文看作是一條導(dǎo)線，這時(shí)產(chǎn)生兩路激磁電流；

第一路為：電源udc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np1的同名端進(jìn)，np1的異名端出，回到電源udc負(fù)端；

第二路為：電容c1右正端通過(guò)第二原邊繞組np2的同名端進(jìn)，np2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；

可見(jiàn)，第一路和第二路激磁電流是并聯(lián)關(guān)系，由于np1和np2感量相同，激磁電壓相同，都等于udc，這兩路完全相等，在激磁過(guò)程中，副邊繞組ns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udc乘以匝比n，即ns感應(yīng)出下正上負(fù)的電壓，這個(gè)電壓與c2的端電壓串聯(lián)，加在d2的兩端，d2反偏而不導(dǎo)通，這時(shí)副邊相當(dāng)于空載，無(wú)輸出；

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；電流方向在電感中是從同名端流向異名端；

q1截止時(shí)，電感中的電流不能突變，磁心里的能量在副邊從同名端流向異名端，副邊繞組ns出現(xiàn)從同名端流向異名端的電流，該電流通過(guò)正向?qū)ǖ膁2，向電容c2充電，vout建立電壓或持續(xù)輸出能量。這個(gè)過(guò)程也是去磁的過(guò)程。

第二實(shí)施例中，對(duì)漏感進(jìn)行去磁的電路由鉗位網(wǎng)絡(luò)400和第二原邊繞組np2組成，工作原理同第一實(shí)施例。

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、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、第四實(shí)施例，由于是本技術(shù)領(lǐng)域的常見(jiàn)變換，應(yīng)該視為權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

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)。