[发明专利]开关电源电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种开关电源电路。

背景技术

开关电源是由开关管直接控制着与其相连的感性元件(电感或变压器)，通 过感性元件的储能及放能过程，实现电压或电流变换的一种电源，其广泛应用 于工业控制、通信办公、家庭消费等各种电子设备中。开关电源中的开关管可 以是三极管、场效应管、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor， 简称IGBT)、晶闸管等三端控制器件或其派生器件。由于开关管只工作在低功 耗的导通或截止状态，因此开关电源比传统的线性电源具有更高的转换效率。

在使用变压器作为能量传输元件的开关电源电路中，开关管的输出端与变 压器的初级线圈连接，当开关管由导通转为截止时，由于变压器存在漏感，在 一个很短的时间里，开关管的输出端会出现较高的反向电动势尖峰，该电动势 尖峰由漏感引起，一般无法传递到变压器的次级，如果没有保护电路，该电动 势尖峰会超过开关管的最大承受值，导致开关管被击穿。

如图1所示，是现有的开关电源的开关管防击穿保护电路的组成示意图， 其中，+VI、-VI为电源输入端，+VO为电源输出端；开关管Q1的输出端通过 变压器T1的初级线圈与+VI端连接，开关管Q1的控制端CONTROL接入矩形 波信号，以控制开关管Q1工作在导通或截止状态；二极管D1和电容器C1构 成尖峰能量收集电路，电阻R1构成尖峰能量释放电路。当开关管Q1由导通转 为截止时，开关管Q1的输出端出现反向电动势尖峰，二极管D1导通，并向电 容器C1充电。由于电容电压不可突变，电动势尖峰被抑制，保护了开关管Q1。 之后电容器C1收集的尖峰能量通过电阻R1释放，每个周期如此重复。

在现有的开关电源的开关管防击穿保护电路中，由于开关管输出端的尖峰 能量最终被释放电路以热的形式消耗掉，开关电源的转换效率低。并且，由变 压器漏感引起的电动势尖峰的持续时间虽短，但电流值却非常大，往往是正常 导通电流的几十倍，使得开关电源效率难以提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种开关电源电路，防止开关电源 的开关管被击穿，并提高开关电源的转换效率。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种开关电源电路，包括：

一次转换模块，由开关管控制与其相连的感性元件的储能及放能过程，以 对电源输入端输入的电能进行转换，并从电源输出端输出转换后的电能；

尖峰能量收集模块，在所述开关管由导通转为截止时，收集由感性元件漏 感引起的会导致开关管击穿的尖峰能量；

二次转换模块，对所述尖峰能量收集模块所收集的尖峰能量进行转换，将 转换后的能量送回电源输入端。

所述电源输入端为+VI端和-VI端，接入直流电压；所述电源输出端为+VO 端；

所述一次转换模块包括开关管Q1、变压器T1及整流平滑电路；开关管Q1 的输出端经由变压器T1的初级线圈连接到+VI端，开关管Q1的公共端连接到 -VI端；开关管Q1的控制端CONTROL接入控制信号，所述控制信号为周期 性的矩形波信号；二极管D2、电容器C2、负载电阻R2组成整流平滑电路，变 压器T1次级线圈的电压经过二极管D2、电容器C2、负载电阻R2整流平滑为 输出电压，该输出电压从+VO端输出；

所述尖峰能量收集模块由二极管D3、电容器C3的串联电路组成，二极管 D3的阳极与开关管Q1的输出端连接，二极管D3的阴极与电容器C3的一个端 子连接，电容器C3的另一个端子与开关管Q1的公共端连接；

所述二次转换模块中设置有稳压变换电路，用于在电容器C3两端的电压超 过电压阈值V_X时，对电容器C3所储存的尖峰能量进行转换，以控制电容器C3 两端的电压保持在电压阈值V_X，并将转换后的能量送回电源输入端；