[发明专利]一种电源变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源变换器。

背景技术

自激推挽振荡电路，是公知的技术，科学出版社的《实用电源电路设计》的第284页至298页有详细的介绍，电路等效结构如图1所示。

现有的自激推挽振荡电路结构如图2所示，其工作原理可以参考人民邮电出版社的《电源变换技术》的第56页，该书ISBN号：7-115-04229-2/TN.353。

此外，专利号为JPH0847254的日本专利公开了一种晶体管启动电路及应用该启动电路的DC/DC转换器，实现电路如图4所示。

上述电路中，所有方案都采用同样的输入、输出条件作对比测试，如下：输入电压12V、输出电压5V、输出电流200mA、即输出功率为1W。

图1电路电阻R3为4.7kΩ、电容C5为0.047μF；缺点是给电路上电瞬间，有过大的基极电流，导致晶体管深度饱和，当晶体管的基极电流消失时，就会出现由于晶体管存储时间的存在，晶体管不能瞬间截止，此时，变压器的磁芯趋于饱和(如图14的最大磁通密度±Bm点处)，初级绕组的电感值非常小，那么，晶体管Q1、Q2的集电极瞬间电流大，如图7所示，示波器通道4是晶体管集电极的电流波形，在导通瞬间有3.72A的冲击电流(图中方框)，而方案选用的器件最大集电极瞬态电流为2A，多次上电或者在恶劣的工作环境时，晶体管容易多次受大电流的冲击损坏。

图3(图3为图2的简化电路图)的电路电阻R1为4.7kΩ，电容C2为0.047μF；在上电瞬间能很好解决图1引起的晶体管集电极瞬间大电流的问题，如图8所示，电路上电瞬间时，输入电压VIN通过电阻R1，有电流流过支路a1，给电容C2充电，电流流向输入电源地端，如图8方框数据，晶体管集电极电流只有16mA，是晶体管集电极对地结电容充电引起的。

当正常工作时，输入电压VIN通过电阻R1，有电流流过支路a1为晶体管Q1、Q2提供启动基极电流，此时为了满足晶体管Q1、Q2启动，必然需要大的基极电流，则可通过减小电阻R1获取大的驱动电流，提升低温启动能力和容性负载能力，然而在稳态工作状态时，只需要较小的晶体管基极电流就能满足输出功率要求，但启动之后较小的电阻R1产生的大电流在正常工作时会导致晶体管深度饱和，存储时间增大，延长晶体管关断时间，导致晶体管功耗大、整体效率低、发热量大，不利于高温环境的工作；如果增大电阻R1，流过a1支路的电流必定减小，能满足效率和高温环境，但会导致该电路在低温启动异常，会降低带容性负载启动能力，甚至不能满足输出功率要求。

图5(图5为图4的简化电路图)是现有公开专利的实施方案，电阻R1为100Ω，电阻R3为8.2kΩ，电容C5为0.047μF，电阻R4为10kΩ，二极管D3为肖特基二极管；该方案解决了图1引起的瞬间冲击电流，如图9方框所示，瞬态电流为1.44A；也解决了图2晶体管驱动的不足，但是短路保护功能还是无法实现，同时该方案引入了新的问题：晶体管正常工作时集电极、基极的电压有很大的尖峰电压，如图10所示，在晶体管切换导通、关闭的瞬间，由于变压器漏感和晶体管存储时间的存在，晶体管在切换导通、关闭时变压器饱和产生的集电极尖峰电流，会导致晶体管集电极产生很大尖峰电压，同时由变压器耦合到晶体管的基极，也就造成了晶体管的基极有很大的反向尖峰电压，一般的晶体管的基极最大反向耐压只有5V，所以在长时间的冲击下容易损坏晶体管，而且很大的集电极尖峰电压会造出晶体管损耗增大，导致整体转换器效率下降，器件表面温升过高导致电路可靠性差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种既能加速启动晶体管、提升带容性负载启动能力、提升低温启动能力，又可以在正常工作状态时，减小晶体管存储时间，从而提高转换效率和实现短路保护功能，可以在不同环境温度下正常工作的一种电源变换器。为实现上述目的本发明的具体方案如下：

一种电源变换器，包括支路a、支路b、第二变压器T1B、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2以及第一变压器T1A；