[发明专利]一种反激式变压器的绕制方法与制品

说明书

技术领域

本发明涉及输出两路电压的反激式变压器的绕制方法与制品，特别涉及反激式变压器输出两路电压的交叉调整率。

背景技术

工业与民用需要把各种电网的交流电压变成隔离的直流，极为传统的方法是使用体积大的工频变压器，将市电转换成低压交流电，再整流、滤波成不稳压的、较平滑的直流电，然后经线性稳压电路得到较为纯净的稳压直流电，这个方法的变换效率低、体积大，功率因数也比较低。

上世纪六十年代出现的开关电源较好地解决了这一问题。目前较好的开关电源，使用BOOST的PFC(Power Factor Correction)电路加上LLC变换器(LLC resonant converter)，可以让功率因数在0.92以上，并且变换效率可以高达96％，电路拓扑复杂，成本高，用在大功率场合才有优势。功率因数在很多文献中也作功率因素，简称PF。

对于输入功率在75W以下的开关电源，对PF值不作要求的场合，反激式(Fly-back)开关电源具有迷人的优势，电路拓扑简单，输入电压范围宽。反激式开关电源由于元件少，电路的可靠性相对就高，所以应用广泛，但其PF值较低，在0.5左右，常见的拓扑如图1所示，该图来自张兴柱博士所著的书号为ISBN978-7-5083-9015-4的《开关电源功率变换器拓扑与设计》第60页。由整流桥100，以及滤波电路200、基本反激拓扑单元电路300组成，对于太阳能产业使用的反激式开关电源，由于输入电压为直流，整流桥100可以省去，实用的电路在整流桥前还加有EMI(Electromagnetic Interference)等保护电路，以确保反激开关电源的电磁兼容性达到使用要求。

显然，300中还包括控制电路的各种器件，图1中并没有画出；反激式开关电源只有一路输出电压时，优势很大，元件少，可靠性高，输出电压稳定。

为了方便对本发明的理解，在背景技术中，先对反激式开关电源的工作原理与过程进行简单的回顾：

如图1所示，整流桥101把输入的交流电U_AC整流成脉动交流电，经过滤波电路200，得到较为平滑的直流电，滤波电路200的形式多样，可以是填谷电路，包括中国申请号为201410273624.0、以及201410274298.5、以及201410274340.3所示出的填谷电路；

当MOS管V导通时，滤波电容CL的端电压经过已经完全导通的MOS管V加到变压器B的原边绕组N_P上，原边绕组N_P中的电流呈线性上升，副边N_S中感应出上负、下正的电压，即图1中副边N_S中有同名端标记黑点的下端感应出正电压，这个感应电压让整流二极管D处于反向截止状态，整流二极管D中无正向电流，那么，该感应电压处于空载状态，无输出电能。这个过程一般称为反激式开关电源的激磁过程，在这个过程中，变压器B是作为电感在运行；变压器B就是反激式变压器,下文还有详述。

图2示出了反激式开关电源的激磁过程的工作示意图；图2中的MOS管V用导线连起来，表示处于饱和导通状态，滤波电容CL对原边绕组N_P激磁，反激式变压器B储能，副边N_S中感应出上负、下正的电压，处于无载状态；

当MOS管V由导通变为截止时，原边N_P中的电流达到截止前的最大值I_PMAX，众所周知，回路中的电流不能在电感中突然消失，本质上是磁芯磁通不能突变；参见图3，当MOS管V由导通变为截止时，图3中MOS管V没有画出，表示断开，I_PMAX以虚线表示，表示无法流动，出现特殊的续流现象，原来的电流在原边N_P中，是从有同名端标记黑点的上端流向下端，且原边N_P端电压等于滤波电容CL的电压，这个电流无法突然消失，在同一个磁芯中，寻找其它流动途径，在副边N_S中，出现从有同名端标记黑点流向异名端的电流I_SMAX；由于同一绕组的每一匝内电流都相同，就会出现下述关系式:I_PMAX×N_P＝I_SMAX×N_S。式中的N_P或N_S表示绕组对应的匝数；图4示出了这个续流电流I_SMAX的流动方向。