本发明专利技术公开了一种提高自激推挽式变换器工作效率的方法及自激推挽式变换器，该方法是将所述变换器的输出电路设置为同步整流输出电路，所述同步整流的同步信号关断超前于变换器的工作状态翻转。实现该方法的自激推挽式变换器包括变压器和同步整流输出电路，同步整流输出电路连接于变压器的输出绕组，所述同步整流输出电路包含两个同步整流MOS管，所述同步整流的同步信号关断超前于变换器的工作状态翻转。本发明专利技术能够解决同步整流电路应用于Royer电路时出现电路无法正常翻转的问题；使得同步整流电路能够正常应用于Royer电路，进而进一步提高Royer电路的工作效率，特别是低压输出应用领域的工作效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种提高基于Royer电路的自激推挽式变换器工作效率的方法，还涉及一种实现上述方法的自激推挽式变换器。
技术介绍
现有的自激推挽式变换器，电路结构来自1955年美国罗耶(G. H. Royer)专利技术的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，也作Royer电路，这也是实现高频转换控制电路的开端。部分电路来自1957年美国查赛(Jen Sen，有的地方译作“井森”)专利技术的自激式推挽双变压器电路，后被称为自振荡Jensen电路或Jensen电路。这两种电路,后人统称为自激推挽式变换器。自激推挽式变换器的相关工作原理在电子エ业出版社的《开关电源的 原理与设计》第67页至70页有描述，该书ISBN号7-121-00211-6。电路的主要形式为上述著名的Royer电路和自振荡Jensen电路。图I示出的为自激推挽式变换器常见应用，电路结构为Royer电路。自激推挽式变换器都要利用变压器的磁芯饱和特性进行振荡。Royer电路为单变压器直流变换器，因此磁饱和变压器即是主功率传输变压器。Jensen电路则将磁饱和变压器和主功率变压器分开，由磁饱和变压器产生开关控制信号，主功率变压器传输能量。为了方便理解Royer电路的工作原理，特别是利用磁芯饱和特性进行振荡这ー点，这里以图I为例，说明其工作原理。电路如图I所示。接通电源瞬间，偏置电阻Rl和电容Cl并联回路通过线圈NPll和NP22绕组为三极管TRl和TR2的基板、发射极提供了正向偏压。两只三极管TRl和TR2开始导通。由于两个三极管特性不可能完全一祥，因此，其中一只三极管会先导通。假设三极管TR2先导通，产生集电极电流IC2。其对应的线圈NP2绕组的电压为上正下负。根据同名端关系，其基极线圈NP22绕组也出现上正下负的感应电压。这个电压增大了三极管TR2的基极电流。这是ー个正反馈的过程，因而很快使三极管TR2饱和导通。相应地，三极管TRl对应的线圈NPll绕组的电压为上正下负。这个电压减小了三极管TRl的基极电流，三极管TRl很快完全截止。三极管TR2对应线圈Np2绕组里的电流，以及这个电流产生的磁感应强度随时间而线性增加。当磁感应强度增加到接近或达到变压器Tl磁芯的饱和点Bm时，线圈Np2的电感量迅速减小。从而使三极管TR2的集电极电流急剧增加。由于集电极电流増加的速率远大于基极电流的増加，三极管TR2脱离饱和。三极管TR2的集电极到发射极的压降Ura増大。相应地，变压器Np2绕组上的电压就减小同一数值。线圈Np22绕组感应的电压减小，结果使三极管TR2基极电压也降低，造成三极管TR2向截止方向变化。此时，变压器Tl线圈上的电压将迅速减小并向相反方向变化，使另ー只三极管TRl导通。此后，重复进行这ー过程，形成推挽振汤。Royer电路以其电路结构简单，成本低廉，在微功率电源领域有着广泛的应用。然而由于应用功率较低，控制功率比例较大；磁芯工作于磁饱和状态，变压器铁损较大等原因，实际应用中Royer电路的工作效率较低。在电子エ业出版社出版的《开关电源设计》第ニ版第168页，最后一段最后一行提到了 由于在导通和关断时都会出现电流尖峰，所以变换器的效率低至50. 6%。该书ISBN号7-121-01755-5。事实上，由于目前エ业用的自激推挽式变换器大部分采用实面磁芯(即没开气隙的磁芯)变压器，像把5V变换为5V的IW产品，变换效率一般可以实现至78%左右，即便如此，这个效率在日益提倡节能的时代，也是偏低的。目前提高Royer电路变换效率的最佳方案为申请号为201110436259.7文件中提及的自激推挽式变换器。该专利技术的技术方案摘录如下本专利技术提供一种自激推挽式变换器，包括变压器，其特征是所述的变压器的磁芯或鉄心存在ー个局部，所述的局部在相同的由小到大的磁场激励下可以比主部先达到磁饱和。较优地，所述的主部绕线圈、所述的局部不绕线圏。主部是对所述的先达到磁饱和的局部以外部分的定义。 该方案的技术原理主要部分摘录如下(自激推挽式变换器)能量损耗主要是由于磁感应强度増加到变压器磁芯的饱和点Bm时产生的。现有技术使用截面积相同的磁芯，基本上要让整个磁芯达到饱和点Bm，而要较多的能量才能达到饱和。而本专利技术的自激推挽式变换器中，变压器存在一段比主部先达到磁饱和的局部，即局部在相同的由小到大的磁场激励下比主部先达到磁饱和，但其长度却很短。让这ー小段局部磁芯达到其本身的饱和点Bm，同样可以引起电路的推挽振荡。但局部的长度很短，消耗的能量大幅降低；同时本专利技术的自激推挽式变换器在三极管导通和关断时出现电流尖峰也因此而减小。由于主部并没有工作在饱和状态，所以主部消耗的能量很低，本专利技术的磁芯消耗的能量总体降低很大。上述专利技术大大降低了 Royer电路磁芯饱和导致的铁损和《开关电源设计》第二版中提到的三极管导通和关断时出现的电流尖峰，使得转换器的转换效率大大提高。然而在Royer电路广泛应用的微功率电源领域，特别是低压输出微功率电源领域，输出整流ニ极管的损耗在电源损耗中占据了重要部分。Royer电路的输出整流电路一般采用如图2所示电路，该电路为公知的全波整流电路。在低压输出电源应用领域，电源的输出整流ニ极管管压降与输出电压的比例较高。由于电源输出整流ニ极管的电流和电源输出电流相同，根据功率计算公式P=UI,整流ニ极管的损耗功率与电源输出功率比例较高。这就导致了ニ级管整流时低压输出电源效率普遍较低。在低压输出应用领域，为了进一歩提高电源的工作效率，一般都会使用同步整流技术。同步整流技术即将一般整流电路中的整流ニ极管改用MOS管实现整流功能的技术。一般MOS管内存在体ニ极管，当MOS管处于关断状态时会存在正向关断，反向体ニ极管导通的现象。该现象相当于ニ极管的单向导通特性。如果在MOS管反向导通时给MOS控制端施加导通信号，那么反向导通电流就不会流过体ニ极管而转而流向MOS管的导通沟道。MOS管导通时导通沟道呈电阻特性，称为MOS管的导通电阻。当MOS导通电阻足够小吋，同样电流下MOS管整流的管压降将大大小于ニ极管整流时的管压降。因此同步整流在低压输出电源中可以有效的提高电源的工作效率。同步整流的关键在于需要将整流MOS管的控制信号和MOS管的开关同歩。即需要在MOS管反向导通时给MOS管施加导通信号，在MOS管正向截止时给MOS管施加关断信号。上述同步整流MOS管的控制信号即为同步整流的同步信号。在一般的推挽同步整流电路中由于全波整流时变压器输出绕组的电压信号刚好满足作为同步信号的要求，因此可以方便的实现自驱动同步整流。一般推挽电路的同步整流输出电路如图3所示。该电路为公知的推挽电路同步整流电路。当在Royer电路中使用图3所示的同步整流电路结构时会出现电路无法翻转并且电路损耗极大而损坏元器件的现象。根据Royer电路的工作原理，Royer电路通过自激振荡实现电路翻转。当三极管截止后变压器耦合线圈上的电压将迅速减小并向相反方向变化实现电路工作状态的转换。如果使用ニ极管整流，当变压器耦合线圈的电压降低时，整流ニ极管也会随之反向截止，变压器的耦合电压可以自由的转换。如果使用图3所示的同步整流电路，当变压器耦合线圈上的电压开始降低时，由于MOS管导通时具有双向导通性能，变换器的输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高自激推挽式变换器工作效率的方法，将所述变换器的输出电路设置为同步整流输出电路，其特征在于所述同步整流的同步信号关断超前于变换器的工作状态翻转。2.一种实现上述方法的自激推挽式变换器，包括变压器和同步整流输出电路，同步整流输出电路连接于变压器的输出绕组，所述同步整流输出电路包含两个同步整流MOS管，其特征在于所述同步整流的同步信号关断超前于变换器的工作状态翻转。3.根据权利要求2所述的自激推挽式变换器，其特征为所述变压器的磁芯分为第一、第二两部分，电路工作状态转换时第一部分磁芯会先于第二部分磁芯先处于饱和状态,所述同步整流输出电路的同步信号来自于耦合所述变压器的第一部分磁芯。4.根据权利要求3所述的自激推挽式变换器，其特征为所述变压器的第一部分磁芯独立绕制用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾宇锋，蔡家添，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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