專利名稱：零開關(guān)損耗開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源。
現(xiàn)有的開關(guān)電源，不論是采用PWM技術(shù)、電壓諧振變頻技術(shù)或電流諧振變頻技術(shù)，由于其本身固有的缺點(diǎn)，很難真正同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管和整流二極管的零開關(guān)損耗，即在開關(guān)管和整流二極管開、關(guān)的瞬間，其上電壓、電流不為零，所以消耗的功率也就不能達(dá)到零。
本發(fā)明的目的就是為了解決以上問題，提供一種開關(guān)電源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管和整流二極管的零開關(guān)損耗工作。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的方案是一種開關(guān)電源，包括輸入端Vin、輸出端Vo、變壓器T、主要由電子開關(guān)K1組成的開關(guān)電路1、主要由第一二極管D1組成的整流電路2等，其特征是在變壓器T的原邊增加調(diào)整電路10，以調(diào)節(jié)電子開關(guān)K1、第一二極管D1上的電流、電壓波形，使電子開關(guān)K1、第一二極管D1各自在開、關(guān)的瞬間，其電流、電壓至少有一個(gè)量為零或接近于零；所述調(diào)整電路10包括電感L1、第二二極管D2、第二電容C2、第二初級(jí)繞組N2、第三二極管D3、第四二極管D4等，其中第二二極管D2、電感L1、第四二極管D4按順序串聯(lián)后，第二二極管D2的陰極一端接輸入端Vin，第四二極管D4的陽極一端接地；第二電容C2一端接于第二二極管D2和電感L1的連接點(diǎn)處，另一端接于電子開關(guān)K1的非接地端；第三二極管D3、第二初級(jí)繞組N2串聯(lián)后，第三二極管D3陰極一端接第四二極管D4與第一電感L1的連接點(diǎn)處，另一端接地，其中第二初級(jí)繞組N2是增設(shè)的原邊第二繞組。
由于采用了以上的方案，適當(dāng)控制電子開關(guān)K1等的導(dǎo)通、斷開條件，即可達(dá)到電子開關(guān)K1導(dǎo)通時(shí)和第一二極管D1關(guān)斷時(shí)二者的電流為零，電子開關(guān)K1關(guān)斷時(shí)的電壓為零，第一二極管D1導(dǎo)通時(shí)的電壓接近于零，從而實(shí)現(xiàn)了電子開關(guān)K1和第一二極管D1的零開關(guān)損耗通、斷。


圖1是本發(fā)明的電路原理示意圖(局部)。
圖2是本發(fā)明的原理方框圖(整體)。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例工作波形示意圖。
圖4是一個(gè)實(shí)施例的具體電路圖。
下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
實(shí)施例一見圖1，所示為本發(fā)明開關(guān)電源實(shí)例的拓?fù)涫疽猓ㄝ斎攵薞in、輸出端Vo、變壓器T、主要由電子開關(guān)K1組成的開關(guān)電路1、主要由第一二極管D1組成的整流電路2等，在變壓器T的原邊增加調(diào)整電路10，以調(diào)節(jié)電子開關(guān)K1、第一二極管D1上的電流、電壓波形，使電子開關(guān)K1、第一二極管D1各自在開、關(guān)的瞬間，其電流、電壓至少有一個(gè)量為零；見圖1，所述調(diào)整電路10包括電感L1、第二二極管D2、第二電容C2、第二初級(jí)繞組N2、第三二極管D3、第四二極管D4等，其中第二二極管D2、電感L1、第四二極管D4按順序串聯(lián)后，第二二極管D2的陰極一端接輸入端Vin，第四二極管D4的陽極一端接地；第二電容C2一端接于第二二極管D2和電感L1的連接點(diǎn)處，另一端接于電子開關(guān)K1的非接地端；第三二極管D3、第二初級(jí)繞組N2串聯(lián)后，第三二極管D3陰極一端接第四二極管D4與第一電感L1的連接點(diǎn)處，另一端接地，其中第二初級(jí)繞組N2是增設(shè)的原邊第二繞組。
見圖2，主要由B路電流檢測(cè)器RSB組成的電流檢測(cè)電路3檢測(cè)整流電路2中的電流，其信號(hào)經(jīng)B路電流過零比較器4、觸發(fā)器5、驅(qū)動(dòng)電路6等，發(fā)往開關(guān)電路1；主要由A路電流檢測(cè)器RSA組成的電流檢測(cè)電路7檢測(cè)開關(guān)電路1中的電流，其信號(hào)經(jīng)A路比較器9與來自整流電路2并經(jīng)電壓誤差放大器8放大的電壓誤差信號(hào)比較后，比較信號(hào)進(jìn)入觸發(fā)器5、驅(qū)動(dòng)電路6等，發(fā)往開關(guān)電路1。根據(jù)本圖設(shè)計(jì)的一個(gè)具體電路如圖4所示，圖中接點(diǎn)TR1-TR4的標(biāo)注是為了作圖方便，標(biāo)注相同的地方是相互連接的，比如凡標(biāo)注TR1的地方均相連，余同。控制電路20包括B路電流過零比較器4、電壓誤差放大器8、A路比較器9、觸發(fā)器5、驅(qū)動(dòng)電路6等。
運(yùn)用以上電路，控制電子開關(guān)K1的通斷，使其一個(gè)周期的變化過程如下(1)B路電流檢測(cè)器3檢測(cè)副邊電流信號(hào)，與B路電流過零比較器4比較，當(dāng)檢測(cè)到副邊電流IRSB=0時(shí)，送出一個(gè)觸發(fā)脈沖，使觸發(fā)器5反轉(zhuǎn)送出高電平信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路6使電子開關(guān)K1導(dǎo)通。(2)電子開關(guān)K1導(dǎo)通后，電流檢測(cè)器A檢測(cè)到原邊電流IRSA逐漸上升，該電流值與經(jīng)電壓誤差放大器8送來的誤差信號(hào)相比較，當(dāng)IRSA高于誤差信號(hào)時(shí)，送出一個(gè)高電平脈沖，使觸發(fā)器5狀態(tài)反轉(zhuǎn)，從而關(guān)斷開關(guān)電子開關(guān)K1，第一二極管D1導(dǎo)通。(3)隨著IRSB的下降并到零，回到狀態(tài)(1)，從而完成一個(gè)周期的工作。
這樣，電子開關(guān)K1、第二電容C2、第一二極管D1的波形應(yīng)如圖3所示。所以我們可以得到以下分析結(jié)果1、電子開關(guān)K1導(dǎo)通時(shí)，由于電感中電流不能突變，所以開通瞬間電流為零(電子開關(guān)K1開通的條件是RSB中電流為0)，實(shí)現(xiàn)零損耗開通；基于相同的原因(第一二極管D1反向關(guān)斷的瞬間，正是電子開關(guān)K1開通的瞬間)，第一二極管D1實(shí)現(xiàn)零損耗關(guān)斷。
2、假設(shè)我們?nèi)〉谝怀跫?jí)繞組N1和第二初級(jí)繞組N2的匝數(shù)比相互關(guān)系為N2=N1/2(如果是其他比例，可同理分析)，電子開關(guān)K1導(dǎo)通過程中，由于第二電容C2上電壓不能突變，所以電感L1被施加了大于Vin/2的電壓，由于電感的儲(chǔ)能續(xù)流作用、第一二極管D1的箝位作用以及第二二極管D2、第三二極管D3的續(xù)流作用，從而使第二電容C2上的電壓上升到Vin，由于第二二極管D2、第三二極管D3的單向?qū)ㄌ匦裕沟玫诙娙軨2上的電壓得以保持到電子開關(guān)K1關(guān)斷時(shí)。
3、電子開關(guān)K1關(guān)斷時(shí)，第二電容C2上有與Vin相等的電壓，由于電容兩端電壓不能突變，所以開關(guān)兩端電壓不能突變，與關(guān)斷前電位相等，這樣就實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)了電子開關(guān)K1的零損耗關(guān)斷。
4、由于第一二極管D1的導(dǎo)通壓降等于二極管的正和向?qū)▔航?正向電阻很小，故壓降很小，即0.7V左右)，故第一二極管D1的導(dǎo)通損耗也接近于零。
綜上1和4可知，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電子開關(guān)K1和第一二極管D1的零開關(guān)損耗通、斷。在一個(gè)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，采用本發(fā)明的電路方式，在48V輸入、24V輸出、電流為6A的PWT電源中，實(shí)現(xiàn)了89％的效率，比未用該電路之前提高效率4％。
權(quán)利要求
1．一種開關(guān)電源，包括輸入端Vin、輸出端Vo、變壓器T、主要由電子開關(guān)K1組成的開關(guān)電路(1)、主要由第一二極管D1組成的整流電路(2)等，其特征是在變壓器T的原邊增加調(diào)整電路(10)，以調(diào)節(jié)電子開關(guān)K1、第一二極管D1上的電流、電壓波形，使電子開關(guān)K1、第一二極管D1各自在開、關(guān)的瞬間，其電流、電壓至少有一個(gè)量為零或接近于零；所述調(diào)整電路(10)包括電感L1、第二二極管D2、第二電容C2、第二初級(jí)繞組N2、第三二極管D3、第四二極管D4等，其中第二二極管D2、電感L1、第四二極管D4按順序串聯(lián)后，第二二極管D2的陰極一端接輸入端Vin，第四二極管D4的陽極一端接地；第二電容C2一端接于第二二極管D2和電感L1的連接點(diǎn)處，另一端接于電子開關(guān)K1的非接地端；第三二極管D3、第二初級(jí)繞組N2串聯(lián)后，第三二極管D3陰極一端接第四二極管D4與電感L1的連接點(diǎn)處，另一端接地，其中第二初級(jí)繞組N2是增設(shè)的原邊繞組。
2．如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征是主要由B路電流檢測(cè)器RSB組成的電流檢測(cè)電路(3)檢測(cè)整流電路(2)中的電流，其信號(hào)經(jīng)B路電流過零比較器(4)、觸發(fā)器(5)、驅(qū)動(dòng)電路(6)等，發(fā)往開關(guān)電路(1)；主要由A路電流檢測(cè)器RSA組成的電流檢測(cè)電路(7)檢測(cè)開關(guān)電路(1)中的電流，其信號(hào)經(jīng)A路比較器(9)與來自整流電路(2)并經(jīng)電壓誤差放大器(8)放大的信號(hào)比較后，比較信號(hào)進(jìn)入觸發(fā)器(5)、驅(qū)動(dòng)電路(6)等，發(fā)往開關(guān)電路(1)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種開關(guān)電源,包括:輸入端Vin、輸出端Vo、變壓器T、主要由電子開關(guān)K1組成的開關(guān)電路1、主要由第一二極管D1組成的整流電路2等,其特征是:在變壓器T的原邊增加調(diào)整電路10,以調(diào)節(jié)電子開關(guān)K1、第一二極管D1上的電流、電壓波形,使電子開關(guān)K1、第一二極管D1各自在開、關(guān)的瞬間,其電流、電壓至少有一個(gè)量為零或接近于零。從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管和整流二極管的零開關(guān)損耗工作。
文檔編號(hào)H02M7/04GK1224947SQ9811692
公開日1999年8月4日 申請(qǐng)日期1998年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月20日
發(fā)明者劉非 申請(qǐng)人:深圳市華為電氣股份有限公司