[发明专利]软电流开关电源

说明书

本发明的实施例提供用于减少由大负载电流引起的变压器换向畸变的改进的技术和装置。具有两个或更多个阶段的传统电源通常在每个阶段的末尾期间使变压器换向。当负载电流大时，存储在变压器的漏电感中的能量能够在换向期间引起不期望的影响。本发明的实施例通过在换向之前降低跨变压器的初级侧的电压来减少这些影响。在一个实施例中，电容器被添加到变压器的初级侧。开关在换向之前引导电流通过所述电容器，从而允许所述电容器吸收变压器的漏电感能量并且降低初级侧电压。其它合适的部件(诸如，电阻器、二极管、晶体管或另外的变压器绕组)也可被用于在换向之前减小初级侧电压。

技术领域

本发明涉及减少电源中的变压器换向噪声。

背景技术

当将第一电压转换成第二电压时，基于变压器的电源经常在两个或更多个阶段之间循环。在各阶段之间，变压器将会换向(即，使变压器电压反向)。为了允许变压器换向，电源必须首先将位于变压器的初级侧的电流路径断开。然而，当电源具有大负载电流时，存储在变压器的漏电感中的能量可引起诸如振铃振荡、大电压尖峰或快速换向的问题，所有这些问题产生能够使变压器电压畸变的噪声。

例如，如果换向发生得太快，则跨变压器的电压的突然变化能够使不期望的位移电流(称为共模(CM)电流)在变压器的初级绕组和次级绕组之间流动。换向的速度取决于变压器的磁化电流的量值和为了使变压器换向而必须充电的换向电容(C_c)的大小。使换向变慢(并且减小CM电流)的一种方法是将一个或多个另外的电容器添加到变压器。这有效地增加换向电容(C_c)，换向电容(C_c)是正常模式电容和任何另外的电容器的总和。

但这种方法并不很好地适用于大负载电流。在换向期间，存储在变压器的漏电感中的能量强迫C_c上的电压变化。这种漏电感能量(E_leakage)按照方程与负载电流相关，并且关于负载电流增加。通过改变C_c上的电压，当漏能量相对于换向能量(E_c)(定义为，其中V_c是换向电压)显著时，E_leakage可增加换向速率(由此增加不期望的CM电流)。当E_leakage≥E_c/2时，通常存在显著关系。如上所述，较大的E_leakage还可引起其它不期望的影响，诸如振铃振荡或大电压尖峰。

用于管理由高负载电流引起的较大E_leakage的一种解决方案是使电源中的开关断开初级侧电流的速率变慢。在从接通到断开的转变期间，开关电阻将会将一些漏电感能量作为热量耗散。较慢的开关转变允许开关耗散更多的漏能量，并且因此较少的能量被传送给初级电容。然而，对于非常高的负载电流，开关经常变得太热而无法使用这种方案。

因此，存在对改进技术的需要，该改进技术使大负载电流对变压器换向的影响最小化。

发明内容

本发明的实施例提供用于减小由噪声(诸如，振铃振荡、电压尖峰和共模(CM)电流)引起的负载相关畸变的改进的技术和装置。电源具有变压器并且在两个或更多个阶段中操作。电压(V_p)在每个操作阶段期间被施加于变压器初级。为了减小负载相关畸变，初级侧电压在每个操作阶段的末尾在短时间期间被稍微减小。电压减小在变压器的漏电感中的电流上引起反压。作为响应，电源的负载电流逐渐减小至零，在电源的负载电流逐渐减小至零时，剩余初级侧电压(V_p)被去除。变压器的磁化电流随后使变压器换向，这使其转变至下一操作阶段。