一種雙管正激開關電源電路的製作方法

2024-03-06 20:46:15

本實用新型屬於開關電源技術領域，具體設計為正激開關電源電路，特別是一種高效率高穩定性的雙管正激開關電源電路。

背景技術：

正激開關電源是一種通過變壓器傳遞能量的常見的電源拓撲，不同於反激電路，其主要用於中等功率場合。按照變壓器原邊的功率開關管的個數不同，正激開關電源分為單管正激開關電源和雙管正激開關電源。其中雙管正激開關電源通過功率開關串聯的二極體進行磁復位，不需要額外的復位電路，同時雙管正激開關電源的功率開關電壓應力等於輸入電壓，而單管正激電路開關管的電壓應力為兩倍輸入電壓。

現有的雙管正激電路副邊電路大都採用圖1所示電路。當原邊開關管開通時，電流從副邊繞組同名端流出，流經D1，L1，負載，並給電容充電，當開關管斷開時，D1電流減小，D2電流增大，直到變壓器原邊電壓降為0。這一段時間內，副邊形成短路電流，折合到原邊，使得原邊電流增大，出現脈衝尖峰。無論在開關管導通和關斷期間，導通電流都流經整流二極體和續流二極體，並且電流較大，二極體上的損耗較大，在死區期間出現脈衝尖峰，不但增加二極體、電感的電壓應力，也增加導通損耗。現有的雙管正激電路的反饋迴路大都採用電阻，電容和穩壓管的方式給UC384X晶片供電，這種供電方式使得在電阻上的功率損耗較大，電阻發熱較大，也影響電源傳輸效率。並且晶片的啟動過程還是採用硬啟動過程，這種啟動過程會造成晶片的損傷，降低電路的穩定性。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提出一種雙管正激開關電源電路，以解決當前雙管正激開關電源效率低，穩定性差的問題。

本實用新型是通過以下技術方案實現的。

本實用新型所述的一種雙管正激開關電源電路，包括變壓器原邊的雙管正激網絡和副邊倍流整流電路以及反饋迴路。

所述的反饋迴路包括TL431和光耦隔離電路，輸出電壓信號經分壓網絡接TL431輸入端，TL431的一端接地，另一端接光耦，光耦輸出端接UC3844的COMP埠，為控制晶片UC3844提供誤差信號。UC3844的外接電路包括兩個二極體，電容，電阻組成的軟啟動電路，所述的軟啟動電路使得開關電源的脈衝寬度在啟動瞬間由窄變寬，輸出電壓慢慢上升。UC3844輸出端接隔離驅動電路，控制晶片輸出信號經過隔離驅動電路為兩個開關管提供驅動信號。

所述的變壓器原邊的雙管正激網絡包括兩個主開關管，UC3844的驅動信號經過隔離變壓器後分成相同的兩組信號，分別為所述的兩個主開關管提供驅動信號。包括一輔助繞組，所述的輔助繞組經過一濾波網絡為UC3844提供供電電源。

所述的副邊倍流整流電路包括兩個儲能電感，兩個二極體和兩個電容。變壓器副邊繞組的同名端和異名端各接一儲能電感的異名端，儲能電感的同名端接地。變壓器副邊繞組的同名端與儲能電感的連接線和異名端與儲能電感的連接線中各引出一端點接二極體的正向端，兩個二極體匯合在接入兩個並聯電容的正級，兩個並聯電容的負極接地。

進一步的所述的功率開關管為GAN，為NPN型。

進一步所述的隔離變壓器副邊第一個線圈異名端接主變壓器同名端，隔離變壓器副邊第二個線圈異名端接地。

進一步所述的電路包括過流保護電路，過流保護電路為第二個主開關管輸出端接一小電阻，在電阻前端引出信號經過濾波電路接入UC3844的CS埠。

本實用新型在原邊正激變換電路中，通過添加輔助繞組給控制晶片供電來降低損耗。在副邊使用倍流整流電路，使得電感電流降低一半，使得該電路適合大電流的情形，避免了副邊兩個二極體電路造成的脈衝尖峰。在反饋迴路中，通過使用軟啟動電路，降低電源啟動瞬間反饋誤差，使得佔空比緩慢上升，提高了電路的穩定性。

本實用新型具有如下有益效果。

（1）本實用新型在原邊增加輔助繞組，減少了之前由電阻、電容和穩壓管組成的電路的損耗。

（2）在副邊使用倍流整流電路，使得流過電感和二極體的電流為原來的一半，減少了電流和電壓的紋波和脈衝尖峰，降低了副邊電路帶來的損耗。

（3）UC3844晶片的軟啟動提高了電路的穩定性，降低了啟動過程對晶片的損耗。

（4）整體的雙管正激倍流整流效率得到了提升。

附圖說明

圖1為傳統雙管正激副邊電路圖。

圖2為本實用新型雙管正激副邊電路圖。

圖3為傳統給控制晶片供電電路圖。

圖4為本實用新型給控制晶片供電電路圖。

圖5為本實用新型控制晶片軟啟動電路圖。

圖6為本實用新型變壓器原邊雙管正激電路圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作一個更加詳細的闡述。

圖1為傳統雙管正激副邊電路圖。如圖1所示，當原邊開關管關斷瞬間，由於原邊電感的作用，原邊變壓器兩端還存在正向電壓，這導致D1二極體電流存在電流，D2電流逐漸上升，形成短路電流，電路電流折合到原邊，形成原邊電流關斷瞬間的脈衝尖峰，並且二極體的電阻較大，造成在二極體的損耗較大，影響電源的效率。圖2為本實用新型實施的雙管正激副邊電路圖，如圖2所示，當開關管開通時，電流總副邊同名端流出，經過D1，C1//C2，L2，回到變壓器副邊異名端，L1電感續流，經過D1，然後到電容。當主開關管斷開瞬間，電感L1續流，通過D1，到電容，電感L2續流，經過D2，到電容，當變壓器原邊電壓為負時，電流從變壓器副邊異名端流出，經過D2，電容，L1，到變壓器同名端，電感L2續流經過D2，到電容。可以看出，負載端的電流由電感L1，L2同時承擔，電感電流為負載電流的一半，減小了電感的承受電流，也滿足分散散熱的要求，提高了電路的穩定性。同時電路在導通瞬間不存在短路問題，消除了導通瞬間的脈衝尖峰，提高了電路的效率。

圖3為傳統給控制晶片供電電路圖，輸入電壓Vin經電阻，電容和穩壓管給控制晶片供電，這點供電方式，電流始終通過電阻，造成電能的損耗。圖4為實用新型給控制晶片供電圖，在剛開始幾個周期，由傳統供電方式給控制晶片供電，當電路導通後，輔助繞組Ls兩端產生電壓，二極體，濾波電路，電感給控制晶片供電開關管斷開後，由電感和電容繼續給晶片供電。這種控制方式減少了在電阻上的損耗，提高了電源的效率。

圖5為控制晶片軟啟動電路圖，圖中兩個二極體和與二極體連接的電容構成軟啟動電路圖，當電源啟動瞬間，反饋誤差太差，會造成瞬間的衝擊電流，所以需要減小啟動瞬間的反饋誤差，加入軟啟動電路，誤差電流經電容洩放，這樣就減小了反饋誤差，提高了電路的穩定性。

綜上，本實用新型包括變壓器原邊雙管正激電路，副邊倍流整流電路，反饋電路。做成樣品後表明，電源穩定性高，效率達到92%。