反激式轉換器電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種反激式轉換器電路。常規(guī)的反激式轉換器電路具有變壓器、充電 電容、二極管、半導體開關和控制器。變壓器具有初級繞組和次級繞組，每一繞組都具有繞 組起點和繞組終點。該兩個繞組W相對的方式進行連接。變壓器的巧部具有氣隙。它也可 描述為反激式變壓器、雙電感或禪合電感。控制器設計為在反激式轉換器啟動之后來控制 半導體開關。
【背景技術】
[0002] 反激式轉換器也描述為降壓-升壓轉換器。反激式轉換器構成特定形式的DC/DC轉換器。
[0003] 現(xiàn)在，將參考圖3來說明反激式轉換器的簡單基本結構。
[0004] 圖3的反激式轉換器具有電壓源301、變壓器303、二極管306、充電電容器307和 開關320。另外，另一電容器302設置為與電壓源301并聯(lián)，但是該對于反激式轉換器的操 作不是必需的，其中變壓器303上的兩個圈點表示纏繞方向。那些在描述中參考"繞組起 點"和"繞組終點"的情形，純粹是為了更易于理解而提供的。原則上，還可W互換變壓器中 的端子，條件是要保留變壓器線圈W相反方向或相同方向互連。
[0005] 下面，對反激式轉換器的基本操作模式進行說明。原則上，在反激式轉換器中有兩 種操作模式相互交替，即導通階段和非導通階段（或阻斷階段）相互交替。當前激活哪個 操作模式由開關320來確定。如果開關320閉合，則反激式變換器處于導通階段。如果開 關320打開，則處于阻斷階段。
[0006] 在導通階段中，電流由于電壓源301而流經(jīng)變壓器303的初級繞組。由于二極管 306阻斷電流流經(jīng)變壓器303的次級繞組，因此該次級繞組是無電流的。由此，變壓器303 的氣隙內的磁動勢得W增加。
[0007] 如果開關320打開，則電流流經(jīng)初級繞組或變壓器303兩端的初級側。由于流經(jīng) 變壓器303的初級側的電流會極迅速停止的事實，致使流經(jīng)變壓器303的次級側的電流增 加。電流流經(jīng)二極管306,由此對充電電容器307充電。隨后，開關320再次閉合，并且開始 進行由導通階段和阻斷階段所構成的一個新循環(huán)。
[000引通過循環(huán)或階段性操作開關320,可調節(jié)電容器307的充電功率。例如，充電電容 器307上的負載因此可具備一定的輸出電壓，或者能量存儲器（具體說是蓄能器）可通過 一定的電流來充電。在此處所示的反激式轉換器的構造中，輸入端和輸出端分別進行電隔 離。該樣做確實是有利的，但不是絕對必要的，并且通過相應的附加互連可W允許不帶電隔 離的操作。在此處所示的反激式轉換器的示例中，輸入電壓既可W大于也可W小于輸出電 壓。該基本上取決于對開關320的控制，開關320優(yōu)選構造為半導體開關。該里，請參考降 壓或升壓操作模式。
[0009] 反激式轉換器可在不連續(xù)電流模式或連續(xù)式電流模式下工作。在連續(xù)式電流模式 下，當半導體開關接通時電感仍然工作或承載電流。不像升壓轉換器那樣，即使在具有可真 實實現(xiàn)的占空比條件的極大輸出電壓-輸入電壓比率下，具有相應的繞組比率的反激式轉 換器還是可W工作在連續(xù)電流模式下。通過此處所示的反激式轉換器，例如可W利用20mV 的輸入電壓W及75%的占空比來得到高達6V的輸出電壓。在忽略所存在的損耗的情況下， 該可根據(jù)下式來計算：
[0010]
【主權項】
1. 一種反激式轉換器電路，包括可構成反激式轉換器的： -變壓器（103, 203)，其具有初級繞組和次級繞組，每個繞組均具有繞組起點和繞組終 點， -充電電容器（107,207)， -二極管（106, 206)， -半導體開關（120, 220)和 -控制器（116,216)， 其中，所述控制器（116, 216)設計為在所述反激式轉換器啟動之后來控制所述半導體 開關（120, 220)， 其特征在于， 設置啟動晶體管（104, 204)，所述啟動晶體管通過其柵極端子耦接于所述變壓器 (103, 203)的次級繞組的繞組起點，并通過其漏極端子連接于所述變壓器（103, 203) 的初級繞組的繞組終點，其中振蕩器至少由所述變壓器（103, 203)和所述啟動晶體管 (104, 2〇4)構成， 所述充電電容器（107, 207)為所述控制器（116, 216)供應能量，并且所述二極 管（106, 206)設置在所述變壓器（103, 203)次級繞組的繞組起點與所述充電電容器 (107, 207)之間，其中所述二極管（106, 206)的陽極連接至所述充電電容器（107, 207)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的反激式轉換器電路，其特征在于，所述充電電容器（107, 207) 的第二側位于輸入電壓的負電位或正電位上。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的反激式轉換器電路，其特征在于，第二半導體開關（105) 設置為將所述啟動晶體管（104)的源極端子與所述輸入電壓的負電位隔離。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的反激式轉換器電路，其特征在于，第二半導體開關（222) 設置為將所述啟動晶體管（204)切換至高阻抗狀態(tài)。
5. 根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的反激式轉換器電路，其特征在于，設置比較器 (111，211)以檢測足夠用于所述控制器（116, 216)操作的電壓，從而控制所述反激式轉換 器的半導體開關（120, 220)。
6. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的反激式轉換器電路，其特征在于，所述變壓器 (103,203)初級繞組的繞組起點是可連接到電壓源（101,201)的正電位上的。
7. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的反激式轉換器電路，其特征在于，所述變壓器 (103, 203)具有至少為1:10的繞組比率，優(yōu)選為1:100。
8. 根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的反激式轉換器電路，其特征在于，所述啟動晶體 管（104,204)設計為耗盡型 n-MOSFET、普通 n-MOSFET 或 JFET。
9. 根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的反激式轉換器電路，其特征在于，設置控制電 容器（118, 218)和控制二極管（119, 219)，用于由所述控制器（116, 216)對所述半導體開關 (120,220)的控制， 所述控制電容器（118, 218)以一側耦接到所述控制器（116, 216)上并以另一側連接到 所述控二極管（119, 219)的陰極上， 所述控制二極管（119, 219)的陰極和所述控制電容器（118, 218)的第二側均連接到所 述半導體開關（120, 220)的柵極上。
10.根據(jù)權利要求9所述的反激式轉換器電路，其特征在于，所述控制二極管 (119, 219)的陽極連接到輸入電壓的負電位上。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種反激式轉換器電路，其包括可構成該反激式轉換器的：變壓器(103)、充電電容器(107)、二極管(106)、半導體開關(120)和控制器(116)，其中控制器設計為在反激式轉換器啟動之后來控制半導體開關。變壓器具有初級繞組和次級繞組，每個繞組均具有繞組起點和繞組終點。此外，設有啟動晶體管(104)，其通過其柵極端子耦接于變壓器次級繞組的繞組起點，并通過其漏極端子連接于變壓器初級繞組的繞組終點，其中振蕩器至少由變壓器和啟動晶體管構成。而且，充電電容器為控制器供應能量。二極管(106)設置在變壓器次級繞組的繞組起點與充電電容器之間，其中二極管的陽極連接于充電電容器。
【IPC分類】H02M3-338, H02M3-335, H02M1-36
【公開號】CN104838571
【申請?zhí)枴緾N201380057493
【發(fā)明人】哈拉爾德·迪爾勒斯博格
【申請人】哈拉爾德·迪爾勒斯博格
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2013年10月8日
【公告號】DE112013005027A5, DE202012009919U1, US20150270784, WO2014060241A2, WO2014060241A3