【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单管反激式开关电源，尤其涉及一种开关电源的零电压开通电路。
技术介绍
1、常规单管反激式开关电源主要有以下两种方案：
2、1)基本单管反激电源：
3、该方案是pwm控制芯片控制开关器件通断，利用变压器传递能量，拓扑结构和控制方式最简单，但是开关器件属于硬开关的工作模式，开关开通时，漏源极电压幅值随机且比供电电源的幅值大，器件的开通损耗比较大，发热严重，电源效率一般低于80％；由于器件开关损耗大，因此开关频率一般不会太高，通常是50khz左右。开关频率提高困难，进而带来了高频变压器尺寸过大的问题，磁芯利用率不高，无法进一步提升电源的功率密度和效率。
4、2)准谐振单管反激式电源：
5、该方案使用具有谷底检测的pwm控制芯片，拓扑与基本单管反激电源一致，只是pwm控制芯片的工作逻辑更为复杂，需要对开关管管段过程中的谐振电压谷底进行检测，通过检测漏源极谐振电压的谷值控制开关管在漏源极电压的谷值点进行开通。
6、虽然开关是在谐振电压的谷底开通，但是谷底电压不为0，通过谷底电压开通的方式在一定程度上降低了开关管的开通损耗。开关管的工作频率需要根据负载的变化在一定范围内调节，变压器的设计相对定频开关要求偏高，由于减少了开通损耗，因此电源的效率有了提升，一般在85％左右，但是变压器的体积没有太大的变化，器件的开关频率一般在50khz-150khz之间随负载率变动。受负载率的变化影响，开关管需要变频工作，重载时开关频率低，轻载时开关频率高，因此无法解决高频变压器体积大的问
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种开关电源的零电压开通电路。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种开关电源的零电压开通电路，适用于单/双管的正/反激式的开关电源，包括配置有原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组的变压器，与所述原边绕组连接且通过主开关控制通断的原边电路，与所述第一副边绕组连接且用于带负载的正/反激式的输出带载电路，与所述第二副边绕组连接的正激式的提前开通电路，控制所述主开关进行定频开关的控制器；
3、所述提前开通电路包括充放电储能单元以及带体二极管或/和并联续流二极管的辅助开关，所述第二副边绕组的同名端经由所述充放电储能单元接地，所述第二副边绕组的非同名端经由所述辅助开关接地，所述原边绕组的同名端接输入正母线，所述原边绕组的非同名端经由所述主开关接地；
4、所述控制器还用于在所述主开关每次开通之前提前开通所述辅助开关，在提前开通的过程中充放电储能单元储存的电能通过所述第二副边绕组放电，所述原边绕组感应电压并使电流流向正母线，从而对所述主开关的结电容进行放电到满足所述主开关的零电压开通条件。
5、进一步地，在本专利技术所述的开关电源的零电压开通电路中，所述辅助开关单次开通的时长大于预设放电时长，所述预设放电时长是指的所述主开关的结电容从开始放电至放电到满足所述主开关的零电压开通条件所需的时长；
6、所述辅助开关的开通时刻提前于所述主开关的开通时刻的时长为预设提前开通时长，所述预设提前开通时长大于或等于所述预设放电时长。
7、进一步地，在本专利技术所述的开关电源的零电压开通电路中，所述辅助开关单次开通的时长大于所述预设提前开通时长。
8、进一步地，在本专利技术所述的开关电源的零电压开通电路中，所述辅助开关单次开通的时长小于所述主开关单次开通的时长。
9、进一步地，在本专利技术所述的开关电源的零电压开通电路中，所述辅助开关为带体二极管的场效应管，所述辅助开关的栅极连接所述控制器，所述辅助开关的源极接地，所述辅助开关的漏极连接所述第二副边绕组的非同名端，所述续流二极管的正极连接所述辅助开关的源极，所述续流二极管的负极连接所述辅助开关的漏极。
10、进一步地，在本专利技术所述的开关电源的零电压开通电路中，所述充放电储能单元采用第一电容。
11、进一步地，在本专利技术所述的开关电源的零电压开通电路中，所述输出带载电路包括第一二极管和第二电容，所述第一副边绕组的同名端接地，所述第一副边绕组的非同名端连接所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极与所述第二电容的第一端共接并作为负载正极接入端，所述第二电容的第二端接地并作为负载负极接入端。
12、进一步地，在本专利技术所述的开关电源的零电压开通电路中，所述原边电路还包括采样电阻、低通滤波电阻、滤波电容，所述主开关为带体二极管的场效应管，所述原边绕组的非同名端连接所述主开关的漏极，所述主开关的源极经由所述采样电阻接地，所述主开关的栅极连接所述控制器，所述低通滤波电阻的第一端连接至所述采样电阻和所述主开关之间，所述低通滤波电阻的第二端经由所述滤波电容接地，所述低通滤波电阻的第二端还连接至所述控制器以反馈原边电流采样信号。
13、进一步地，在本专利技术所述的开关电源的零电压开通电路中，所述控制器用于根据负载正极的电压采样信号计算pwm信号，并将所述pwm信号经过时序处理得到所述主开关的驱动信号和所述辅助开关的驱动信号；以及用于根据原边电流采样信号在对所述主开关的峰值电流进行限制。
14、进一步地，在本专利技术所述的开关电源的零电压开通电路中，还包括钳位电路，所述钳位电路包括输入电阻、第四电容、二极管，所述输入电阻与第四电容并联，所述第四电容的正极连接所述原边绕组的同名端，所述第四电容的负极连接所述二极管的负极，所述二极管的正极连接所述原边绕组的非同名端。
15、本专利技术的开关电源的零电压开通电路，具有以下有益效果：本专利技术增加第二副边绕组以及辅助开关、充放电储能单元构成的提前开通电路，而且原边绕组的同名端接输入正母线、非同名端经由所述主开关接地，而第二副边绕组的同名端经由充放电储能单元接地、非同名端经由辅助开关接地，因此第二副边绕组是与原边绕组的同名端、非同名端的连接关系使得提前开通电路和原边电路符合正激式要求，而且辅助开关在主开关每次开通之前提前开通，在提前开通的过程中，充放电储能单元储存的电能通过第二副边绕组放电，原边绕组感应电压并使电流流向正母线，从而对主开关的结电容进行放电到满足主开关的零电压开通条件，达到定频控制实现zvs软开关的目的，同时，因为辅助开关是带体二极管或/和并联续流二极管，所以辅助开关可以实现零电压关断，本专利技术可具备开关频率高、器件损耗小、工作效率高的特点，主开关的开关频率就可以提升至150-300khz，极大的提升功率密度，降低辅助电源的成本，特别是应用到反激式开关电源时具有宽输入电压范围，多绕组输出交叉调整率高的特点，可以被广泛应用于电力电子设备的辅助电源。总之，本专利技术相对于普通反激电源具有拓扑简单，操作性强，控制简单的特点，同时能够实现高频开关和工作效率高的特点。
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1.一种开关电源的零电压开通电路，适用于单/双管的正/反激式的开关电源，其特征在于，包括配置有原边绕组(NP)、第一副边绕组(NS1)和第二副边绕组(NS2)的变压器(TX1)，与所述原边绕组(NP)连接且通过主开关(Q1)控制通断的原边电路(1)，与所述第一副边绕组(NS1)连接且用于带负载的正/反激式的输出带载电路(2)，与所述第二副边绕组(NS2)连接的正激式的提前开通电路(3)，控制所述主开关(Q1)进行定频开关的控制器；
2.根据权利要求1所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述辅助开关(Q2)单次开通的时长大于预设放电时长，所述预设放电时长是指的所述主开关(Q1)的结电容从开始放电至放电到满足所述主开关(Q1)的零电压开通条件所需的时长；
3.根据权利要求2所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述辅助开关(Q2)单次开通的时长大于所述预设提前开通时长。
4.根据权利要求1所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述辅助开关(Q2)单次开通的时长小于所述主开关(Q1)单次开通的时长。
5.根据权利要求1
6.根据权利要求1所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述充放电储能单元采用第一电容(C2)。
7.根据权利要求1所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述输出带载电路(2)包括第一二极管(D2)和第二电容(C4)，所述第一副边绕组(NS1)的同名端接地，所述第一副边绕组(NS1)的非同名端连接所述第一二极管(D2)的正极，所述第一二极管(D2)的负极与所述第二电容(C4)的第一端共接并作为负载正极接入端，所述第二电容(C4)的第二端接地并作为负载负极接入端。
8.根据权利要求7所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述原边电路(1)还包括采样电阻(R2)、低通滤波电阻(R1)、滤波电容(C1)，所述主开关(Q1)为带体二极管的场效应管，所述原边绕组(NP)的非同名端连接所述主开关(Q1)的漏极，所述主开关(Q1)的源极经由所述采样电阻(R2)接地，所述主开关(Q1)的栅极连接所述控制器，所述低通滤波电阻(R1)的第一端连接至所述采样电阻(R2)和所述主开关(Q1)之间，所述低通滤波电阻(R1)的第二端经由所述滤波电容(C1)接地，所述低通滤波电阻(R1)的第二端还连接至所述控制器以反馈原边电流采样信号。
9.根据权利要求8所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述控制器用于根据负载正极的电压采样信号计算PWM信号，并将所述PWM信号经过时序处理得到所述主开关(Q1)的驱动信号和所述辅助开关(Q2)的驱动信号；以及用于根据原边电流采样信号在对所述主开关(Q1)的峰值电流进行限制。
10.根据权利要求1所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，还包括钳位电路(4)，所述钳位电路(4)包括输入电阻(R3)、第四电容(C3)、二极管(D1)，所述输入电阻(R3)与第四电容(C3)并联，所述第四电容(C3)的正极连接所述原边绕组(NP)的同名端，所述第四电容(C3)的负极连接所述二极管(D1)的负极，所述二极管(D1)的正极连接所述原边绕组(NP)的非同名端。
...【技术特征摘要】
1.一种开关电源的零电压开通电路，适用于单/双管的正/反激式的开关电源，其特征在于，包括配置有原边绕组(np)、第一副边绕组(ns1)和第二副边绕组(ns2)的变压器(tx1)，与所述原边绕组(np)连接且通过主开关(q1)控制通断的原边电路(1)，与所述第一副边绕组(ns1)连接且用于带负载的正/反激式的输出带载电路(2)，与所述第二副边绕组(ns2)连接的正激式的提前开通电路(3)，控制所述主开关(q1)进行定频开关的控制器；
2.根据权利要求1所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述辅助开关(q2)单次开通的时长大于预设放电时长，所述预设放电时长是指的所述主开关(q1)的结电容从开始放电至放电到满足所述主开关(q1)的零电压开通条件所需的时长；
3.根据权利要求2所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述辅助开关(q2)单次开通的时长大于所述预设提前开通时长。
4.根据权利要求1所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述辅助开关(q2)单次开通的时长小于所述主开关(q1)单次开通的时长。
5.根据权利要求1所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述辅助开关(q2)为带体二极管的场效应管，所述辅助开关(q2)的栅极连接所述控制器，所述辅助开关(q2)的源极接地，所述辅助开关(q2)的漏极连接所述第二副边绕组(ns2)的非同名端，所述续流二极管(d3)的正极连接所述辅助开关(q2)的源极，所述续流二极管(d3)的负极连接所述辅助开关(q2)的漏极。
6.根据权利要求1所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述充放电储能单元采用第一电容(c2)。
7.根据权利要求1所述的开关电源的零电压开通电路，其特征在于，所述输出带载电路(2)...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤健强，林灿晓，方兴，莫伟雨，
申请(专利权)人：深圳市盛弘电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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