专利名称：谐振反激变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种谐振型反激变换器技术，通过分别选择延迟二极管和功率二极管的反向恢复时间实现变换器的零电压开关(ZVS)。
当Q1导通时，能量存贮在Lpri中，当Q1关断时，存贮的能量通过Lsec释放，通过控制Q1的导通和关断时间，实现输出电压的稳定工作。
当Q1关断时，由于缓升电容Cs的缓升作用，Q1实现了低电压关断，即具有较小的关断损耗；然而，当Q1开始导通时，由于加速电容C1的加速作用，导致Q1的基极迅速正向偏置，从而形成高电压开启，这样Cs的突然放电，引起了尖峰电流，使Q1具有较大的开关损耗，在高输出电压和大功率情况下尤其如此。因此，传统的反激变换器设计(方波系统)是有效的，但是不完善。谐振反激变换器是通过激励电路的精确设计实现的。
谐振变换器的工作是，在开关晶体管截止期间，一但功率二极管导通，延迟二极管也开始导通，延迟二极管的电流流过恒流二极管(反向导通)，电容器和反馈绕组。当功率二极管停止导通时，延迟二极管变为反向导通状态，这是由于它的电荷存贮效应大于功率二极管。开关晶体管仍然是截止状态(基极是反偏的)。变压器的初级电感和缓升电容形成谐振电路，当缓升电容两端的电压下降到零电压时，此刻延迟二极管停止反向导通，开关晶体管就开始导通，即实现了零电压开关。
图1.为本实用新型的谐振反激变换器电路图；图2.表示图1电路中电流、电压波形；
图3.为现有技术的反激变换器电路图。
图1所示本实用新型采用的自激振荡式谐振反激变换器电路，包含了一个变压器，它具有一个初级绕组Lpri，一个次级绕组Lsec和一个反馈绕组Lfb。初级侧的开关晶体管Q1与初级绕组Lpri串联，再与输入电压和输入滤波电容Cin相并联。缓升电容Cs并联到开关晶体管Q1上。次级侧的功率二极管D1与次级绕组Lsec串联，再与输出电压和输出滤波电容Cout相并联。由延迟二极管D2，恒流二极管D3和电容C1组成的延迟激励电路与反馈绕组并联，而且延迟二极管D2还与开关晶体管Q1的基极、发射极相并联。初级电流和次级电流如图1所示。
由图2所示的电流、电压波形是工作在“自然”零电压开关模式中的图1变换器的波形。
在谐振期间，由于恒流二极管D3控制了来自反馈绕组Lfb的正反馈强度，所以来自Lfb的激励脉冲幅度不影响D2的反向恢复时间。在大量生产中上述的零/谷点电压跟踪的精确度主要取决于D2的反向恢复时间的一致性，这在二极管生产中是容易做到的。
在正常工作中，Q1导通，在Lpri中建立了初级电流；Q1关断，就中断了初级电流，磁芯中的能量转移到次级，形成次级电流，即D1导通，在D1中也有电荷存贮效应(P-N型二极管)，通过适当选择D1的反向恢复时间Trr，当次级电流达到零后，在D1中一个瞬时反向电流流过Lsec和Cout，也就是说一部分能量从输出电容Cout转移到Lsec中，即增加了谐振电路的能量，这个能量使得谐振呈增幅振荡。当D1停止反向导通时Lsec或Lpri与Cs谐振，引起D1两端的电压振铃达两倍或两倍以上的输出电压，这是由于D1的电荷存贮效应所致。这个谐振电压通过变压器的转移，足够使Q1的Vce1达到零电压，因此这种变换器工作在50％甚至更小占空比的条件下，也能实现零电压开关。
换言之，虽然D1是一个快恢复整流器，在每周期的反向恢复期间仍然会反向导通，通过正确地选择元件参数，使瞬时反向电流在Lsec中产生一些能量，导致Q1的Vce1电压谐振到零，从而使Q1的零电压开关(ZVS)具有更宽的输入电压范围。
应该注意到，缓升电容Cs包含了变压器和Q1的寄生电容，在零电压开关模式下，一个周期中存贮在Cs(包括寄生电容)中的能量没有损耗在开关晶体管Q1中，而是通过“自然”谐振返回到输入电压。因此这种谐振反激变换器显著地提高了电路的效率、可靠性和电磁兼容性(EMC)，并能够处理高电压和大功率负载。
权利要求1.谐振反激变换器是利用电荷存贮效应实现谐振工作的，其特征是，●初级绕组和开关晶体管的串联连接，●次级绕组连接到功率二级管和输出电容，●反馈绕组连接到延迟激励电路，它包含了一个延迟二级管，一个恒流二级管和一个电容器，●上述的延迟激励电路提供了来自反馈绕组的延迟正反馈信号，以致于，当上述功率二极管变为不导通时，延迟二极管变为反向导通状态，从而开始了自由谐振周期，当延迟二极管也变为不导通时，自由谐振周期就结束，●一个缓升电容与上述开关晶体管的并联连接，●上述功率二极管的反向恢复电流是上述缓升电容有效的放电电荷。
2.根据权利要求1所述的谐振反激变换器，其特征是，自由谐振周期的持续时间等于延迟激励电路的延迟时间。
3.根据权利要求1所述的谐振反激变换器，其特征是，开关晶体管是一个双结型晶体管(BJT)。
4.根据权利要求1所述的谐振反激变换器，其特征是，当开关晶体管的占空比等于50％或大于或小于时，均能实现零电压开关。
5.根据权利要求1所述的谐振反激变换器，其特征是，包含了一个频率控制方式，以稳定输出电压。
专利摘要谐振反激变换器，包含了初级绕组和开关晶体管的串联连接，次级绕组连接到功率二级管和输出电容上。反馈绕组连接到延迟激励电路——它包含了一个延迟二级管，一个恒流二级管和一个电容器。延迟激励电路提供了来自反馈绕组的延迟正皮馈信号，以致于，当上述功率二极管变为不导通时，延迟二极管变为反向导通状态，从而开始了自由谐振周期，当延迟二极管也变为不导通时，自由谐振周期就结束，开关晶体管实现了零电压开启。
文档编号H02M3/338GK2577501SQ0227599
公开日2003年10月1日 申请日期2002年8月5日 优先权日2002年8月5日
发明者王勤 申请人:王勤