[发明专利]一种小微型单极隔离式开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源，更具体的来说，涉及一种小微型单极隔离式开关电源。

背景技术

作为高效率小微型开关电源，现有的主流方案采用的是单级开关电源方案，其开关电路的拓扑采用的是反激式开关电源电路，用以获得最佳的性价比。然而，现有的反激式开关电源拓扑电路的电能转换效率较低，究其根本原因是因为其电路中的钳位电路部分的固有的电能消耗，这一部分的损耗随着开关电源功率的增加而成倍地增大。现有的反激电源钳位电路的改进方案为有源反激钳位的方法，其方案特征是增设了另外一套开关电路，缺点是显著地增加了整体电路的复杂性和成本，从而削弱了其方案的实用性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电源转换效率高、实用性强的小微型隔离式开关电源。

为实现上述目的，本发明采用一种小微型单极隔离式开关电源，包括功率转换电路和信号控制电路，功率转换电路包括交流输入EMC单元、反激开关电路单元、初级无损钳位单元、二极管整流单元、输出电压保持单元、输出EMC单元，信号控制电路包括初级信号采集单元、开关信号驱动单元、次级信号采集单元、初级信号接口单元和次级信号接口单元，其中功率转换电路还包括初级无损钳位单元；初级无损钳位单元与反激开关电路单元相连，交流输入EMC单元连向反激开关电路单元以及初级信号采集单元，反激开关电路单元连向二极管整流单元以及初级信号采集单元，二极管整流连向输出电压保持单元，输出电压保持单元连向输出EMC单元以及次级信号采集单元，输出EMC单元连向次级信号采集单元，次级信号采集单元与次级信号接口单元相互连接，初级信号接口单元与初级信号采集单元以及开关信号驱动单元相连，开关信号驱动单元连向反激开关电路。

这样的设置，将原来的反激电源有源反激钳位的方法改进为无源反激钳位的方法，有效提高了隔离式小微型开关电源的电源转换效率。

本发明进一步设置为，初级无损钳位单元包括由串联连接的电感和电容CL1组成的无源钳位电路，电感为变压器XFRM1的一段初级线圈；初级线圈一端连接到变压器XFRM1的引脚1，并同时与开关管Q1相连接；另一端连接到变压器XFRM1的引脚9，并与电容CL1的一端相连接，电容CL1的另一端接地。

这样的设置，简化了电路，消除了额外的钳位控制电路，在显著地提升了隔离式小微型开关电源的电源转换效率的同时限制电路的实施成本和复杂性，也有效地提升了电源电路的实用性。

附图说明

图1是本发明实施例一种小微型单极隔离式开关电源的原理方框图；

图2是本发明实施例一种小微型单极隔离式开关电源的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种小微型单极隔离式开关电源，包括功率转换电路和信号控制电路，功率转换电路包括交流输入EMC单元、反激开关电路单元、初级无损钳位单元、二极管整流单元、输出电压保持单元、输出EMC单元，信号控制电路包括初级信号采集单元、开关信号驱动单元、次级信号采集单元、初级信号接口单元和次级信号接口单元，其中功率转换电路还包括初级无损钳位单元；初级无损钳位单元与反激开关电路单元相连，交流输入EMC单元连向反激开关电路单元以及初级信号采集单元，反激开关电路单元连向二极管整流单元以及初级信号采集单元，二极管整流连向输出电压保持单元，输出电压保持单元连向输出EMC单元以及次级信号采集单元，输出EMC单元连向次级信号采集单元，次级信号采集单元与次级信号接口单元相互连接，初级信号接口单元与初级信号采集单元以及开关信号驱动单元相连，开关信号驱动单元连向反激开关电路。

如图2所示，初级无损钳位单元包括由串联连接的电感和电容CL1组成的无源钳位电路，电感为变压器XFRM1的一段初级线圈；初级线圈一端连接到变压器XFRM1的引脚1，并同时与开关管Q1相连接；另一端连接到变压器XFRM1的引脚9，并与电容CL1的一端相连接，电容CL1的另一端接地。

本发明的工作原理是：当开关管Q1开通时，流过其中的电流除了变压器XFRM1初级线圈的储能电感电流外，另外包含了电容CL1对无源钳位电路中电感的放电电流，此时电容CL1上所吸收的电能得以无损地转换为电感的磁能，与初级线圈的储能电感电流一同贡献给储能过程。当开关管Q1关断时，变压器XFRM1初级线圈上的瞬时反弹电势的电能，通过无源钳位电路中的电感，储存于无源钳位电路中的电容CL1上，实现了无损抑制瞬时反弹电势的电能，抑制了承载在开关管Q1上的瞬时反弹电压；另外，由于无源钳位电路中的电感与其变压器XFRM1初级线圈处于同一磁体，但感应电势极性相反，此时刻的电感电势有利于进一步抑制瞬时反弹电势的电能，从而经一步地抑制了承载在开关管Q1上的瞬时反弹电压。