[发明专利]一种副边整流二极管并联电容的正激变换器及系统

说明书

本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种正激变换器及系统，正激变换器包括正激变换器主电路和能量转移与传输电路，所述正激变换器主电路包括高频变压器、开关管、第一二极管、第二二极管、电感和第一电容，所述能量转移与传输电路包括第二电容。本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明仅在二次侧整流二极管上并接储能电容实现了将励磁能量转移到负载侧，提高了变压器励磁能量的利用率，工作稳定性和可靠性高，电路简单，磁复位回路结构简单，功耗低，能量传输效率高，便于推广使用，拥有极高的推广价值。

技术领域

本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种副边整流二极管并联电容的正激变换器及系统。

背景技术

在众多的隔离型开关电源变换拓扑中，正激变换器是一种相对简单和流行的拓扑结构，其是在Buck变换器的基础上引入高频变压器。与反激变换器相比，其功率大小并不受限于变压器储存能量的能力；与半桥、全桥变换器相比，其所用的元器件更少，可靠性更高，成本更低廉。

并且，由于正激变换器电路具有结构相对简单、成本较低、输入输出隔离、工作可靠性高等诸多优点，因此在工业、航空航天等领域获得了广泛的应用和研究。但是，对于单管正激变换器而言，由于其工作在正向励磁状态下，并且本身没有磁复位功能，使得高频变压器磁芯只能单向磁化，从而极有可能引起磁芯饱和等问题。磁芯饱和的结果将导致流过开关管的电流猛增，甚至损坏开关管，此种情况很大程度上限制了正激变换器的推广，所以必须添加专门的磁复位电路或者能量转移电路来避免磁芯饱和。

目前，对于变压器磁芯复位主要分成三种方案。方案一、在输入端使用第三绕组进行磁芯复位，使能量返回输入电源；方案二、变压器原边侧连接RCD、LCD等复位电路，使能量消耗掉或者返回到输入端；方案三、副边采取复位措施，将励磁能量转移到输出端。

采用第三绕组的复位方法技术成熟可靠，励磁能量可返回到输入电源中，但磁复位绕组使变压器结构复杂，并增加了功率开关管的电压应力；传统的RCD钳位电路比较简单，功率开关管承受的电压应力小于使用复位绕组时的电压应力，但其励磁能量消耗在钳位电阻中，系统的整体效率大大降低；LCD复位方式实现了占空比大于0.5和无损复位，但因谐振产生的附加电流会增加开关管及钳位二极管的电流应力，使得通态损耗有所增加。

现有的副边复位办法：要么需要增加复位绕组，增加了变压器或电路的设计和制造难度及成本；要么实现能量转移需要通过较多的二极管，增加了电路损耗；要么会影响正激电感的工作模式或其它电气性能指标，不利于大功率传输。因此，磁复位的相关问题是本领域技术人员重点研究的技术方案，以解决磁复位带来的各种问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种副边整流二极管并联电容的正激变换器及系统，解决现有电路组成复杂、损耗大、励磁能量利用率低、效率低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种正激变换器，包括正激变换器主电路和能量转移与传输电路，所述正激变换器主电路包括高频变压器、开关管、第一二极管、第二二极管、电感和第一电容，所述能量转移与传输电路包括第二电容；其中，所述高频变压器的原边同名端为正激变换器主电路的正极电压输入端，其原边异名端与开关管的漏极连接，其副边同名端与第一二极管的阴极和电感的一端连接，其副边异名端与第二二极管的阴极连接；所述开关管的源极为正激变换器主电路的负极电压输入端，其的栅极为控制信号输入端；所述电感的另一端与第一电容的一端连接且为正激变换器主电路的正极电压输出端，所述第一二极管的阳极与第二二极管的阳极以及第一电容的另一端连接且为正激变换器主电路的负极电压输出端，所述负极电压输出端接地；所述第二电容的一端与第一二极管的阴极连接，所述第二电容的另一端与第一二极管的阳极连接，以实现能量传输。

其中，较佳方案是：所述第一二极管和第二二极管均为快恢复二极管。

其中，较佳方案是：所述开关管为全控型功率半导体器件。

其中，较佳方案是：所述开关管为NMOS开关管。