[发明专利]一种基于有源箝位反激变换器的AC-DC转换装置

说明书

本发明公开了一种基于有源箝位反激变换器的AC‑DC转换装置，该装置功率级组成部分包括高压整流桥、EMI滤波电路、母线电容、隔离变压器、钳位电容、主功率开关管、钳位管、输出整流管、输出滤波电路；控制级组成部分包括输出检测模块、调制发送模块、隔离模块、接收解调模块、模式控制模块、有源箝位模块。本发明将传统的RCD结构变成了有源箝位结构，能够减少开关损耗，将工作频率提高上去，以减小整块芯片的体积；同时本发明将传统反激变换器的原边功率管、原边控制芯片、隔离器芯片和副边控制芯片全部集成在一起，隔离器模块采用了电容隔离。相比于传统的光耦隔离，本发明具有传输速率快，低功耗，寿命长等特点。

技术领域

本发明属于开关电源控制技术领域，具体涉及一种基于有源箝位反激变换器的AC-DC转换装置。

背景技术

随着生活水平的提高，手机、笔记本、平板电脑的性能也越来越好，随之而来的便是耗电量的加快和适配器体积越做越大。大功率的适配器，通常伴有大体积、重量重等特点，不能够很好满足便携性的要求；随着科技水平的提高，适配器越来越要求小型化、低价格化，所以控制器IC也必须开发符合这些要求的产品，具体地说就是高频化、高效化、高密度化。

反激变换器具有拓扑简单，控制方便，成本低廉，电磁干扰小等特点，被广泛应用中小功率的开关电源当中，例如手机和平板的适配器、显示器的电源。其中最常见的反激变换器是准谐振谷底导通模式下的fly-back结构，又称为RCD反激变换器结构，该结构通常工作在110KHz的工作频率下，采用的是谷底导通的开关模式，用到的管子少，控制起来简单快捷；但是随着功率的提高，势必要将体积提高，这是人们所不乐意见到的，而想要在提高功率同时减小体积的最有效的方法便是将工作频率提高。

若将目前RCD反激变换器的工作频率提高会存在以下问题：①RCD反激变换器通常采用谷底导通的模式，在开关管开启或者是关闭的时候通常有一定的电压(通常情况下很大)，每次开关会有较大的损失，而开关频率的升高，会导致单位时间损失的能量更多。②RCD反激变换器每个周期内会将电感内储存的一部分能量通过电阻热能耗散的形式释放掉，开关频率的升高同样会导致损失的能量增加，会导致电磁干扰(EMI)问题。

总体来讲，固然开关频率的提高可以使变压器和电容等无源器件的体积变小，使得电源体积减小、重量减轻，但却使得开关损耗增大，电源效率降低。另外，开关频率的提高也使得电源的电磁干扰问题变得突出起来，RCD反激变换器主要局限于其高频化所带来的损耗和电磁干扰的问题。

有源箝位反激变换器的出现，能够从以下方面帮助减小适配器的体积：①通过适当箝位，实现开关管的零电压导通(ZVS on)，从而把开关损耗降下去，在频率提高的同时，把电磁干扰也降下去。②通过箝位电容把电感上多余的能量储存下来，并且在下个周期将能量还给电感，传输到输出端，实现能量的再利用，提高系统的工作效率。③频率的提升能够使得无源器件的体积做的更小，从而实现系统整体的功率变高，体积变小，实现装置的高密度化，满足便携性要求。

市场上现在的有源箝位反激变换器虽然具有高效率，但是系统工作时需要的辅助芯片多，各种芯片的工作寿命不同，并且采用的是光耦隔离，使用光耦隔离还需要采用光耦的偏置电路与补偿电路，结构复杂。除此之外，光耦传输具有非线性且传输速率低，而且因为光耦本身存在光衰减的问题，导致整块芯片的寿命不够长。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种基于有源箝位反激变换器的AC-DC转换装置，采用有源箝位结构，能够减少开关损耗，提高工作频率，减小芯片体积，具有传输速率快，低功耗，寿命长等特点。

一种基于有源箝位反激变换器的AC-DC转换装置，包括有源箝位反激变换器及其控制单元；