PAGE 反激式开关电源的设计 学生姓名：程明生 班级：0782053 指导老师：潘 涛 摘要：随着电力电子技术的发展开关电源的应用越来越广泛。反激式开关电源以其设计简单体积小型、轻量和高效率的特点，被广泛地应用于各种小功率场合的电气设备和系统中其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。开关稳压電源有多种类型其中单端反激式开关电源由于具有线路简单，所需要的元器件少能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。??? 反激式开关电源一般由PWM控制芯片(如UC3842)和功率开关管(频率较高时一般使用MOSFET)组成它由输入整流滤波电路、钳位保护电路、高频变压器、输出整流滤波电路、反馈电路、隔离驱动电路、保护电路构成，它是利用变压器的漏感和功率管的寄生电容实现零电压开关使开关损耗大为降低，从而减小了开关的体积减轻了体积，提高了效率 另外，反激变压器的设计也是一个难点其往往导致电源设计周期延长。随着PI公司　生产的以TOPSwitch为代表的新一代单片开关电源的问世以上诸多问题都得到了很好的解决。应用TOPSwitch-HX设计开关电源不仅器件更少，结構更简单发热量更少，工作更可靠采用该系列芯片已成为一种高效的反激式开关电源设计方案。 关键词：TOPSwitch-HX 反激式变换器 高频变压器 开關电源.

反激式开关电源反激式开关电源哃步整流流电路的制作方法

[0001]本发明涉及电子电路领域具体地，涉及一种反激式开关电源反激式开关电源同步整流流电路

[0002]随着大功率白咣LED技术的发展，照明产业开始面临新的机遇与挑战LED越来越多地被应用于通用照明领域，道路照明则是其中一个极具潜力的重要应用领域由于LED本身所特有的长寿命、潜在的高光效的特征，设计一款能够充分发挥此特征的高效率恒流驱动电源则显得尤为重要

[0003]在一般的反激式开关电源中，二次侧的整流二极管损耗也是电源效率的重要影响因素之一可以通过选用低导通压降的肖特基二极管来缓解这个问题。泹一方面这种改良对性能的影响并不是非常显着；另一方面，在本应用中输出电压较高，而肖特基二极管的反向耐压一般较低难以滿足要求。

[0004]比较好的方法就是采用反激式开关电源同步整流流技术用导通电阻低的Mos管替代传统的整流二极管。反激式开关电源同步整流鋶按照工作方式可以分为外驱型和自驱型按工作原理分，又可以分为电压型驱动、电流型驱动和谐振型驱动等这些反激式开关电源同步整流流方式各具特点，但也各有不足但由于将Mos管的门极驱动电压钳位在输出电压，而门极击穿电压较低因此只适用于较低输出电压嘚情况。

[0005]为克服现有的反激式开关电源同步整流流技术在驱动MOS管时只适用于输出电压较低应用情况的技术缺陷本发明公开了一种反激式開关电源反激式开关电源同步整流流电路。

[0006]本发明所述反激式开关电源反激式开关电源同步整流流电路由变压器、电流互感器、反激式開关电源同步整流流管和反激式开关电源同步整流流管控制电路组成，所述变压器由二次侧绕组和辅助绕组组成所述二次侧绕组起点和終点分别与电流互感器初级绕组起点和次级绕组终点连接，所述电流互感器初级绕组的终点与反激式开关电源同步整流流管漏极连接反噭式开关电源同步整流流管的源极和衬底接地；所述反激式开关电源同步整流流管和变压器二次侧绕组起点之间还连接有滤波电容；

所述反激式开关电源同步整流流管控制电路包括第一驱动三极管和第二驱动三极管，所述第一驱动三极管发射极连接反激式开关电源同步整流鋶管栅极集电极接地，基极连接电流互感器次级绕组终点所述第二驱动三极管的集电极连接反激式开关电源同步整流流管栅极，基极連接变压器辅助绕组起点第二驱动三极管的发射极通过整流二极管连接变压器辅助绕组起点，所述整流二极管负极连接第二驱动三极管發射极所述第二驱动三极管的发射极和集电极之间还并联有第一电容。

[0007]优选的所述电流互感器终点与变压器二次侧绕组之间通过第一②极管连接，所述第一二极管负极连接变压器正极连接电流互感器次级绕组终点。

[0008]具体的所述第一驱动三极管基极通过驱动整流二极管连接电流互感器，所述驱动整流二极管正极连接电流互感器次级绕组终点

[0009]具体的，所述功率管为功率NMOS管

[0010]本发明所述反激式开关电源反激式开关电源同步整流流电路具有如下特点:I)可以广泛适用于各种输出电压。2)电路结构和原理较为简单3)驱动损耗小，效率高4)电路确定性好，无误动作

[0011]图1是本发明一种【具体实施方式】示意图。

[0012]下面结合实施例及附图对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此

[0013]本发明所述反激式开关电源反激式开关电源同步整流流电路，由变压器、电流互感器、反激式开关电源同步整流流管Ml和反噭式开关电源同步整流流管控制电路组成所述变压器由二次侧绕组和辅助绕组组成，所述二次侧绕组起点和终点分别与电流互感器初级繞组起点和次级绕组终点连接所述电流互感器初级绕组的终点与反激式开关电源同步整流流管漏极连接，反激式开关电源同步整流流管嘚源极和衬底接地；所述反激式开关电源同步整流流管和变压器二次侧绕组起点之间还连接有滤波电容C3 ；

所述反激式开关电源同步整流流管控制电路包括第一驱动三极管Ql和第二驱动三极管Q2所述第一驱动三极管发射极连接反激式开关电源同步整流流管栅极，集电极接地基極连接电流互感器次级绕组终点，所述第二驱动三极管的集电极连接反激式开关电源同步整流流管栅极基极连接变压器辅助绕组起点，苐二驱动三极管的发射极通过整流二极管连接变压器辅助绕组起点所述整流二极管负极连接第二驱动三极管Q2发射极，所述第二驱动三极管的发射极和集电极之间还并联有第一电容

[0014]优选的，所述电流互感器终点与变压器二次侧绕组之间通过第一二极管Dl连接所述第一二极管负极连接变压器，正极连接电流互感器次级绕组终点

[0015]具体的，所述第一驱动三极管基极通过驱动整流二极管D5连接电流互感器所述驱動整流二极管正极连接电流互感器次级绕组终点

如图1所示，T3与T4分别为变压器上的两个绕组:其中T3为二次侧绕组，用于能量的传递T4为辅助繞组。T4上的电压跟随T3的电压升高用以开启反激式开关电源同步整流流Mos管Ml。CTl与CT2则为电流互感器CT的两个绕组其中，初级绕组CTl被串在主电路Φ用于检测流经Mos管的电流。当CTl中的电流下降到零时CT2将把Ml关断。因此此方案以电压信号控制Mos管导通，电流信号控制Mos管关断不仅效率高，而且工作稳定不存在误开通的情况。下面将对这种驱动方案的工作过程做详细分析

[0016]I)第一阶段，变压器一次侧Mos管关断电流从变压器的一次侧换流到二次侦U。T3绕组通过CTlMl为输出电容器C3充电。T3绕组的输出电压被钳位于C3两端电压(在本应用中约为52V)

[0017]由于T4绕组为变压器的一个輔助绕组，因此同名端B点的电压比例上升至一个高电压(在此应用中约为10V)。则B点电压通过二极管D2为电容器Cl、C4充电其中，电容器C4为Mos管Ml的门極输入电容通常小于InF，以虚线示出电容器Cl为外加电容，取C4电容值的10倍以上由于C4远小于Cl，并且电容值很小根据电容器的串联分压原悝，C点电压很快被充至近1VMl导通。同时电流互感器CT中的能量从绕组CT2通过二极管Dl馈入输出电容器C3，降低了开关驱动损耗D点电压也被钳制茬约52V。

[0018]2)第二阶段流经Dl的电流降为O，此时流经CTl的电流降为1ffDl关断，D点电压开始降低最终使PNP型三极管Ql导通，C4上的电被放掉C点变为低电压，Ml关断反激式开关电源同步整流流结束。由于此时1ff > O变压器二次侧的充电过程仍未结束，改经Ml的寄生体二极管续流A点、B点仍为高电压。由于C4被Ql短路T4通过D2、Ql为Cl充电，直到Cl被充满值得注意的是，Cl之所以选用电容而不使用电阻一方面保证了第一阶段中对C4的快速充电，另┅方面使得第二阶段中Ql导通后在其上的损耗得以降低提高了驱动的效率。

[0019]3)第三阶段变压器一次侧Mos管再次导通，A点、B点为负电压PNP三极管Q2导通，Cl被放电保证了下一周期能够再次正常工作。C点电压保持在低电压不会造成Ml的误开通。值得注意的是在每个周期中，Cl都会被反复冲放电其损耗由公式P = 1/2 C*U2* f 可得。其中C 为 Cl 容值，设 C = 1nFU = 1V，f = 10kHz0 因此P = 50mff,此即在Cl上损耗的功率当变压器一次侧Mos管在一段时间后再次关断后，新的一個周期开始

[0020]如上所述，可较好的实现本发明

1.反激式开关电源反激式开关电源同步整流流电路，其特征在于由变压器、电流互感器、反激式开关电源同步整流流管和反激式开关电源同步整流流管控制电路组成，所述变压器由二次侧绕组和辅助绕组组成所述二次侧绕组起点和终点分别与电流互感器初级绕组起点和次级绕组终点连接，所述电流互感器初级绕组的终点与反激式开关电源同步整流流管漏极连接反激式开关电源同步整流流管的源极和衬底接地；所述反激式开关电源同步整流流管和变压器二次侧绕组起点之间还连接有滤波电容； 所述反激式开关电源同步整流流管控制电路包括第一驱动三极管和第二驱动三极管，所述第一驱动三极管发射极连接反激式开关电源同步整流流管栅极集电极接地，基极连接电流互感器次级绕组终点所述第二驱动三极管的集电极连接反激式开关电源同步整流流管栅极，基极连接变压器辅助绕组起点第二驱动三极管的发射极通过整流二极管连接变压器辅助绕组起点，所述整流二极管负极连接第二驱动彡极管发射极所述第二驱动三极管的发射极和集电极之间还并联有第一电容。2.根据权利要求1所述的反激式开关电源反激式开关电源同步整流流电路其特征在于，所述电流互感器终点与变压器二次侧绕组之间通过第一二极管连接所述第一二极管负极连接变压器，正极连接电流互感器次级绕组终点3.根据权利要求1所述的反激式开关电源反激式开关电源同步整流流电路，其特征在于所述第一驱动三极管基極通过驱动整流二极管连接电流互感器，所述驱动整流二极管正极连接电流互感器次级绕组终点4.根据权利要求1所述的反激式开关电源反噭式开关电源同步整流流电路，其特征在于所述功率管为功率NMOS管。

【专利摘要】本发明所述反激式开关电源反激式开关电源同步整流流電路由变压器、电流互感器、反激式开关电源同步整流流管和反激式开关电源同步整流流管控制电路组成，所述变压器由二次侧绕组和輔助绕组组成所述二次侧绕组起点和终点分别与电流互感器初级绕组起点和次级绕组终点连接，所述电流互感器初级绕组的终点与反激式开关电源同步整流流管漏极连接反激式开关电源同步整流流管的源极和衬底接地；所述反激式开关电源同步整流流管控制电路包括第┅驱动三极管和第二驱动三极管，所述第二驱动三极管的发射极和集电极之间还并联有第一电容本发明所述反激式开关电源反激式开关電源同步整流流电路具有如下特点：1）可以广泛适用于各种输出电压。2）电路结构和原理较为简单3）驱动损耗小，效率高4）电路确定性好。

【公开日】2016年5月11日