专利名称：一种自激推挽式变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自激推挽式变换器的这类电源模块。
背景技术：
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)发明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，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。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，在图I中，电路都要利用变压器BI的磁心饱和特性进行振荡，其工作原理在上述的《开关电源的原理与 设计》第70页有描述，为了方便理解其工作原理，这里以图I为例，说明其工作原理。图I的电路结构为输入滤波电容C2连接于工作电压Vin的输入端与地GND之间，对输入电压进行滤波；滤波后的输入电压接入启动电路，启动电路由偏置电阻Rl和电容Cl并联组成；偏置电阻Rl的两端分别与电压输入端、以及变压器BI原边线圈Nbi和Nb2的中心抽头连接，原边线圈Nbi和Nb2为两个推挽三极管TRl、TR2基极提供正反馈驱动信号；两个推挽三极管TR1、TR2的发射极共地，两个集电极分别连接变压器原边线圈Npi和Np2的两个端头，基极连接变压器原边线圈Nbi和Nb2的两个端头；原边线圈Npi和Np2中的中心抽头连接电压输入端；变压器BI的副边线圈Ns连接输出电路至电压输出端。输出电路为公知的全波整流电路，由ニ极管Dl和ニ极管D2以及输出滤波电容C3构成，输出的直流电压在图I中DC out位置输出。其工作原理简述为參见
图1，接通电源瞬间，偏置电阻Rl和电容Cl并联回路通过线圈Nbi和Nb2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(或其集电极电流大于另一只三极管的集电极电流，分析方法相同)。假设三极管TR2先导通，产生集电极电流ら，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Nb2绕组也出现上正下负的感应电压，这个电压増大了三极管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Nbi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。基极线圈Nb2绕组又称为反馈绕组NB2。三极管TR2对应的线圈Np2绕组里的电流，以及这个电流产生的磁感应強度随时间而线性増加，但磁感应强度増加到接近或达到变压器BI磁心的饱和点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，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Nb2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BI线圈上的电压将反向，使另ー只三极管TRl导通，此后，重复进行这ー过程，形成推挽振荡。绕组Ns的输出端的波形如图2所示，可见，除了“集极谐振型Royer电路”输出正弦波或近似正弦波外，自激推挽式变换器的工作波形是接近方波的。集极谐振型Royer电路又称“冷阴极灯管逆变器(CCFL inverter) ”，也会简称为CCFL逆变器或CCFL变换器，CCFL变换器在供电回路串入主功率绕组十倍电感量以上的电感，以获得输出正弦波或近似正弦波。图3为变压器BI磁心的方形磁滞回线，其中+Bm、一 Bm为磁心的两个磁饱和点，在图2的半个周期内，变压器BI磁心的工作点运动的路线为AB⑶E，在下半个周期内运动路线为EFGHA。事实上，三极管TR2或TRl对应的线圈绕组里的电流，以及这个电流产生的磁感应强度随时间而线性増加到图3中D点或H点吋，电路就会进行推挽转换，即另ー只三极管导通，而对应的三极管会趋于截止。由于三极管存在ー个存储时间(storage time)，即三极管基极接收到关断信号，而集电极电流要延时小段时间才开始下降直到关断，存储时间会产生在图3中，磁心工作点运动路线从D点向E点移动，对应地，或磁心工作点运动路线从H点向A点移动。设磁心工作点运动路线从D点向E点移动中，对应于上述的三极管TR2的集电极电流急剧增加至ie2 (小写字母、大写下标，表示含有直流的瞬间值)，由于变压器BI的磁心处于接近磁饱和点，变压器BI的磁心上的电感量已严重下降，三极管TR2的集电极电流急剧增加至込后，然后三极管TR2又马上处于关断状态，根据公知理论，电感中的电流不能突变，那么在D点时，三极管TR2的集电极电流iC2，只能以反激(Fly-back)的形式释放出去，形成图2中41所指的尖峰；由于变压器BI的磁心接近磁饱和，三极管TR2的集电极电流iC2部分能量以热能形式出现在变压器BI的磁心中。图2中的40、41、42均为变压器BI的磁心出现磁饱和产生的反激尖峰电压，以41为例，40的分析方法相似。当三极管TR2的集电极电流iC2在三极管TR2关断吋，以反激(Flyback)的形式释放出去，形成图2中41的尖峰后，紧接着为三极管TRl饱和导通时，正激输出的43波形，43波形的电压完全符合变压器的匝比关系。正因为如此，这就带来自激推挽式变换器Royer电路的缺点，參见图1，当三极管TR2的集电极电流ie2在三极管TR2关断前，根据同名端关系，电路的输出端是ニ极管Dl导通，把正激产生的电压输出给C3再给输出端DC out，这是ー个电压信号；当三极管TR2的集电极电流iC2在三极管TR2关断瞬时，根据公知理论，电感中的电流不能突变，三极管TR2的集电极电流iC2，只能以反激的形式释放出去，iC2的原电流方向是从有黒点的同名端流向无黑点的另一端，和图I中唯一的箭头方向相同，这个电流会通过变压器BI的磁心在其它绕组出现，即在副边绕组Ns中，出现从有黒点的同名端流向无黑点的另一端，副边绕组Nsi和Ns2中都出现由上至下的电流，ニ极管Dl由于反偏而不导通，而ニ极管D2由于正偏而导通，把三极管TR2的集电极电流iC2通过反激方式，在输出端得到续流，这是电流输出模式，输出电压和负载相关，负载小，输出电压就会很高。下面以ー组实测数据说明这ー情况，采用和图I同样的电路，做成输入直流5V，输出直流5V，输出电流为200mA的变换器，即输出功率1W，包括变压器BI，磁心采用外径
5.Imm,内径2. 3mm,高度为I. 7mm,材质采用越峰电子材料股份有限公司的P46磁材。其它电路的參数电阻Rl为IKQ ;电容C2为luF/6. 3V的贴片电容，电容C3为
2.2uF/6. 3V的贴片电容，电容Cl为0. 047uF/6. 3V贴片电容；三极管TRl和TR2为放大倍数在200倍左右的开关三极管，其集电极最大工作电流为1A，这里选用了 FMMT491三极管；ニ极管Dl和D2均为RB160的肖特基整流管，其中，原边功率绕组Npi和Np2的圈数分别为7匝，原边反馈绕组Nbi和Nb2的圈数分别为2匝，副边输出绕组Nsi和Ns2的圈数分别为8匝。图I的电路，使用现有技术实测在输出空载、半载(输出5V，100mA)、满载(输出5V, 200mA)下的数据见表一
权利要求1.ー种自激推挽式变换器，包括变压器，所述变压器设有原边功率绕组，原边反馈绕组和副边输出绕组，其特征在于所述变压器的磁心为荣岭磁心，所述副边输出绕组绕制在荣岭磁心的细部或局部上，其余的变压器绕组绕制在荣岭磁心的粗部或主部上。
2.根据权利要求I所述的自激推挽式变换器，其特征在于所述荣岭磁心的细部或局部的材质与所述荣岭磁心的粗部或主部的材质一致。
3.根据权利要求I所述的自激推挽式变换器，其特征在于所述荣岭磁心的细部或局部的材质与所述荣岭磁心的粗部或主部的材质不同。
4.根据权利要求I至3任一项所述的自激推挽式变换器，其特征在于所述副边输出绕组设有用于输出正向电压的第一副边线圈和用于输出反向电压的第二副边线圈，所述第一副边线圈和第二副边线圈的连接点为副边输出绕组的中心抽头，所述的自激推挽式变换器输出全波信号。
专利摘要本实用新型公开了一种自激推挽式变换器，其所采用的变压器设有原边功率绕组，原边反馈绕组和副边输出绕组，所述变压器的磁心为荣岭磁心，所述副边输出绕组绕制在荣岭磁心的细部或局部上，其余的变压器绕组绕制在荣岭磁心的粗部或主部上。本实用新型的自激推挽式变换器能够克服现有的自激推挽式变换器存在的缺点，不增加电阻作为假负载，使得自激推挽式变换器在空载时，自激推挽式变换器的输出电压上升在20%以内，同时降低输出电压中的纹波电压，降低输出端的EMI骚扰。
文档编号H01F27/30GK202601388SQ201220207489
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者王保均 申请人:广州金升阳科技有限公司