专利名称：反驰式转换电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种反驰式转换电路。
背景技术：
现有的反驰式转换器(flyhck converter)通常包括一个变压器、一个功率开关及一个控制器。变压器的初级线圈及功率开关串联后连接在一个直流输入电压与地之间。 控制器输出脉宽调变信号，控制功率开关的导通及截止，从而使变压器将直流输入电压转换为直流输出电压并从变压器的次级线圈输出直流输出电压。在反驰式转换器满载的情况下，当功率开关由导通转换为截止时，初级线圈的漏感会产生瞬间高压并加载在功率开关上，可能损坏功率开关。因此，通常在初级线圈设置一个钳位(clamp)电路。钳位电路包括有一个电阻、一个电容及一个二极管。电阻与电容并联后与二极管串联在初级线圈两端之间。如此，当功率开关由导通转为截止时，初级线圈的漏感使二极管导通并对电容充电，从而降低加载在功率开关上的电压，保护了功率开关。随着漏感的减弱，二极管截止，电容通过电阻放电而释放所存储的能量。功率开关受到脉宽调变信号的控制而周期地导通与截止，电容也周期地充电及放电。然而，在反驰式转换器处于轻载(负载率在30%以下)的情况下，当功率开关由导通转换为截止瞬间初级线圈的漏感所产生的瞬间高压通常不足以损坏功率开关，却可使二极管导通而对电容充电，导致现有反驰式转换器处于轻载的情况下转换效率较低。
实用新型内容有鉴于此，有必要提供一种在轻载的情况下转换效率高的反驰式转换电路。一种反驰式转换电路，包括一个变压器、一个功率开关、一个控制电路、一个截流电路、一个采样电路、一个阀值电路、一个开关电路及一个保护电路。该变压器包括一个第一初级线圈及一个次级线圈，第一初级线圈包括一个用于连接至一直流输入电压的第一线圈端及一个第二线圈端。该功率开关包括一个连接至该第二线圈端的第一连接端、一个接地的第二连接端及一个控制端。该控制电路连接至该控制端，用于控制该功率开关周期地导通及断开该第一连接端与第二连接端以使该次级线圈输出电压。该截流电路连接至该次级线圈，用于在该第一连接端及第二连接端导通及断开时分别禁止及允许该次级线圈输出电压。该采样电路包括一个连接至该第二线圈端的采样输入端及一个采样输出端。该采样电路用于采样在该次级线圈输出电压时该第一初级线圈两端的电压，产生一个与该第一初级线圈两端的电压成第一比例的采样电压，并从该采样输出端输出该采样电压。该阀值电路包括一个连接至该采样输出端的阀值输入端及一个阀值输出端。该阀值电路用于在该采样电压大于一个预设阀值乘以该第一比例时产生一个控制信号，并从该阀值输出端输出该控制信号，否则不输出该控制信号。该预设阀值大于该反驰式转换电路的负载率在30%以下时该第一连接端及该第二连接端之间的电压并且小于该功率开关的额定电压。该开关电路包括一个连接至该采样输出端的第一端、一个连接至该阀值输出端的第二端、一个连接至该第二线圈端的第三端及一个第四端。该开关电路用于在该第二端接收到该控制信号时导通该第三端及该第四端，否则断开该第三端及该第四端。该保护电路连接在该第一线圈端及该第四端之间，用于在该第三端及该第四端导通时对自身进行充电并在该第三端及该第四端断开时消耗自身的能量。优选地，该功率开关包括一个第一 MOS管，该第一 MOS管的漏极连接至该第一连接端，源极连接至该第二连接端，栅极连接至该控制端。优选地，该控制电路包括一个脉冲宽度调制，其输出脉宽调制信号。优选地，该采样电路包括一个第二初级线圈及一个第二二极管，该第二初级线圈一端连接至该第二线圈端而另一端连接至该第二二极管的阳极，该第二二极管的阴极连接至该采样输出端；该第二初级线圈与该第一初级线圈的极性相反；该第一比例等于N3 =Nl, 其中N3及m分别为该第二初级线圈及该第一初级线圈的线圈数。优选地，该阀值电路包括一个稳压管，该稳压管的阴极连接至该阀值输入端且阳极连接至该阀值输出端，该预设阀值乘以该第一比例等于该稳压管的导通电压。优选地，该开关电路包括一个三极管、一个第二 MOS管及一个第一电阻；该三极管的集电极连接至该第一端，基极连接至该第二端并且还通过该第一电阻连接至该第二 MOS 管的源极，射极连接至该第二 MOS管的的栅极；该第二 MOS管的源极连接至该第三端而且漏极连接至该第四端。优选地，该开关电路包括一个三极管、一个光耦合器及一个第一电阻；该三极管的集电极连接至该第一端，该三极管的基极连接至该第二端并且还通过该第一电阻连接至该光耦合器的阴极，该三极管的射极连接至该该光耦合器的阳极，该光耦合器的集电极连接该第四端，该光耦合器的射极连接至该第三端。优选地，该保护电路包括一个第二电阻及一个第一电容，该第二电阻及该第一电容并联后连接在该第一线圈端及该第四端之间。优选地，该次级线圈包括一个第三线圈端及一个第四线圈端；该截流电路包括一个第一二极管，该第一二极管的阳极连接至该第三线圈端，该第一二极管的阴极及该第四线圈端用于连接至一个负载，该第一初级线圈及该次级线圈的极性相反。本实用新型通过该阀值电路的设置可提高该保护电路进行充电时所需的预设阀值电压，如此，当该反驰式转换电路工作在负载率在30%以下(轻载)的情况下，该保护电路不会进行充电，避免了能量的浪费，提高了转换效率。
图1为本实用新型第一实施方式的反驰式转换电路的示意图。图2为本实用新型另一实施方式的反驰式转换电路的示意图。主要元件符号说明反驰式转换电路10变压器100第一线圈端102第二线圈端104[0023]第三线圈端106第四线圈端108功率开关200第一连接端202第二连接端204控制端206控制电路300截流电路400采样电路500采样输入端502采样输出端504阀值电路600阀值输入端602阀值输出端604开关电路700第一端702第二端704第三端706第四端708保护电路800直流输入电压Vin直流输出电压Vout第一初级线圈Ll次级线圈L2第二初级线圈L3第一二极管Dl第二二极管D2第一MOS 管 Ql第二MOS 管 Q3第一电阻Rl第二电阻R2第一电容Cl稳压管ZD三极管Q2如下具体实施方式
将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
请参考图1，本实用新型第一实施方式的反驰式转换电路10包括一个变压器100、 一个功率开关200、一个控制电路300、一个截流电路400、一个采样电路500、一个阀值电路600、一个开关电路700及一个保护电路800。变压器100包括一个第一初级线圈Ll及一个次级线圈L2。第一初级线圈Ll具有一个第一线圈端102及一个第二线圈端104。第一线圈端102用于连接至一个直流输入电压Vin。次级线圈L2包括一个第三线圈端106及一个第四线圈端108。第一初级线圈Ll 的线圈数为W。在本实施方式中，第一初级线圈Ll及次级线圈L2的极性相反。功率开关200包括一个连接第二线圈端104的第一连接端202、一个接地的第二连接端204及一个控制端206。功率开关200用于根据控制端206接收的开关信号控制第一连接端202及第二连接端204的连接及断开。在本实施方式中，功率开关200为一个N沟道的第一 MOS管Ql，第一 MOS管Ql的漏极连接至第一连接端202，源极连接至第二连接端 204，栅极连接至控制端206。控制电路300连接至控制端206，用于向控制端206输出开关信号，以控制功率开关200周期地导通及断开第一连接端202及第二连接端204。在本实施方式中，控制电路 300包括一个脉冲宽度调制(puis width modulation, PWM)装置，用于输出脉宽调制信号以控制第一 MOS管Ql导通或截止。截流电路400连接至次级线圈L2，用于在第一连接端202及第二连接端204导通时禁止次级线圈L2输出一个直流输出电压Vout，并在第一连接端202及第二连接端204断开时允许次级线圈L2输出直流输出电压Vout。在本实施方式中，截流电路400为一个第一二极管D1，第一二极管Dl的阳极连接至第三线圈端106并且阴极用于连接至一个负载 (图未示)。采样电路500包括一个连接至第二线圈端104的采样输入端502及一个采样输出端504。采样电路500用于采样在次级线圈L2输出直流输出电压Vout时第一初级线圈 Ll两端的电压，产生一个与第一初级线圈Ll两端电压成第一比例的采样电压，并从采样输出端504输出采样电压。次级线圈L2没有输出直流输出电压Vout时，采样电路500不输出采样电压。在本实施方式中，采样电路500包括一个第二初级线圈L3及一个第二二极管 D2。第二初级线圈L3 —端连接至第二线圈端104而另一端连接至第二二极管D2的阳极， 第二二极管D2的阴极连接至采样输出端504。第二初级线圈L3的线圈数为N3。所述第一比例为N3 =Nl0第二初级线圈L3与第一初级线圈Ll的极性相反。阀值电路600包括一个连接至采样输出端504的阀值输入端602及一个阀值输出端604。阀值电路600用于在采样电压大于一个预设阀值乘以第一比例时产生一个控制信号并从阀值输出端604输出。预设阀值大于反驰式转换电路10轻载(负载率在30%以下) 时第一连接端202及第二连接端204之间的电压并且小于功率开关200的额定电压。在本实施方式中，阀值电路600为一个稳压管ZD。稳压管ZD的阴极连接至阀值输入端602且阳极连接至阀值输出端604。预设阀值乘以第一比例等于稳压管ZD的导通电压。开关电路700包括一个连接至采样输出端504的第一端702、一个连接至阀值输出端604的第二端704、一个连接至第二线圈端104的第三端706及一个第四端708。开关电路700用于在第二端704接收到来自阀值电路600的控制信号时导通第三端706及第四端 708，否则断开第三端706及第四端708。在本实施方式中，开关电路700包括一个NPN型三极管Q2、一个N沟道第二 MOS管Q3及一个第一电阻Rl。三极管Q2的集电极连接至第一端 702，基极连接至第二端704并且还通过第一电阻Rl连接至第二 MOS管Q3的源极，射极连接至第二 MOS管Q3的的栅极。第二 MOS管Q3的源极连接至第三端706而且漏极连接至第四端708。保护电路800连接在第一线圈端102及第四端708之间。保护电路800用于在第三端706及第四端708导通时对自身进行充电并在第三端706及第四端708断开时消耗自身的能量。在本实施方式中，保护电路800包括一个第二电阻R2及一个第一电容Cl。第二电阻R2及第一电容Cl并联后连接在第一线圈端102及第四端708之间。工作过程中，直流输入电压Vin连接至第一线圈端102，控制电路300向功率开关 200发出开关信号以控制功率开关200的导通及截止。第一连接端202及第二连接端204 导通时，直流输入电压Vin加载至第一初级线圈Ll，第一初级线圈Ll开始存储能量，并且第一线圈端102为正极电压。由于第一初级线圈Ll及次级线圈L2的极性相反，第二初级线圈L3与次级线圈L2的极性相同，此时第一二极管Dl及第二二极管D2的阳极上的电压极性为负，第一二极管Dl及第二二极管D2截止。如此，变压器100不对外输出，以便第一初级线圈Ll能更好地储能。同时，采样电路500亦无输出，阀值电路600不输出控制信号，第三端706及第四端708断开，保护电路800不进行充电。功率开关200截止时，直流输入电压Vin停止对第一初级线圈Ll充电。互感作用使得第一初级线圈Li、次级线圈L2及第二初级线圈L3释放出能量，而且由于线圈的特性， 各线圈上的电压极性与功率开关200导通时各线圈上的电压极性相反。此时第一二极管Dl 阳极的电压极性为正，第一二极管Dl导通，变压器100向外输出直流输出电压Vout。同时， 第二二极管D2阳极的电压极性为正，第二二极管D2导通，采样输出端504输出一个与第一初级线圈Ll两端的电压成第一比例的采样电压。当反驰式转换电路10工作在轻载状态时，第一连接端202及第二连接端204之间的电压小于预设阀值，第一初级线圈Ll所产生的瞬间高压小于第一 MOS管Ql的额定电压， 同时阀值电路600两端的电压小于稳压管ZD的导通电压，因此阀值电路600不输出控制信号，保护电路800不进行充电。以节省电源。当反驰式转换电路10工作在满载状态时，第一连接端202及第二连接端204之间的电压大于预设阀值，阀值电路600因此导通而输出稳压管ZD的导通电压，即控制信号。 如此，导通电压加载在第一电阻Rl上，使得三极管Q2的基极及射极两端存在偏置电压而导通，进而导致第二 MOS管Q3导通，即第三端706及第四端708导通。此时第一电容Cl连接至第一初级线圈Ll两端而进行充电。 接下来功率开关200又导通，导致第三端706及第四端708断开，此时第一电容Cl 通过第二电阻R2放电而消耗自身的能量。随着功率开关200再重复地截止及导通，第一电容Cl重复进行充电及放电。通过阀值电路600的设置，本实用新型的反驰式转换电路10提高了保护电路800 进行充电时所需的预设阀值电压。如此，当反驰式转换电路10工作在轻载的情况下，保护电路800不会进行充电，避免了能量的浪费，提高了转换效率。可以理解，第一初级线圈Ll及次级线圈L2的极性也可以相同，此时仅需将第一二极管Dl的阴极连接至第三线圈端106便可实现与本实施方式相同的功能。可以理解，第二初级线圈L3与第一初级线圈Ll的极性也可以相同，此时仅需将第二二极管D2的阳极连接至采样输出端504便可实现与本实施方式相同的功能。可以理解，截流电路400也可以连接至第四线圈端108，此时仅需将第二二极管D2的阳极连接至采样输出端504便可实现与本实施方式相同的功能。可以理解，在其它的实施方式中，能在开关电路700中起到开关作用的不限于本实施方式的三极管Q2及第二 MOS管，如，请结合图2，第二 MOS管Q3也可以是一个光耦合器，其阳极连接三极管Q2的射击，其阴极连接第三端706，其集电极连接第四端708，其射极连接第三端706。如此，三极管Q2导通时，光耦合器的二极管导通从而使光耦合器得集电极及射极导通，实现与第二 MOS管Q3相同的功能。本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围之内。
权利要求1.一种反驰式转换电路，包括一个变压器，包括一个第一初级线圈及一个次级线圈，该第一初级线圈包括一个用于连接至一直流输入电压的第一线圈端及一个第二线圈端；一个功率开关，包括一个连接至该第二线圈端的第一连接端、一个接地的第二连接端及一个控制端；一个连接至该控制端的控制电路，用于控制该功率开关周期地导通及断开该第一连接端与第二连接端以使该次级线圈输出电压；一个连接至该次级线圈的截流电路，用于在该第一连接端及第二连接端导通及断开时分别禁止及允许该次级线圈输出电压；一个采样电路，包括一个连接至该第二线圈端的采样输入端及一个采样输出端，该采样电路用于采样在该次级线圈输出电压时该第一初级线圈两端的电压，产生一个与该第一初级线圈两端电压成第一比例的采样电压，并从该采样输出端输出该采样电压；一个阀值电路，包括一个连接至该采样输出端的阀值输入端及一个阀值输出端，该阀值电路用于在该采样电压大于一个预设阀值乘以该第一比例时产生一个控制信号并从该阀值输出端输出，否则不输出该控制信号；该预设阀值大于该反驰式转换电路的负载率在 30%以下时该第一连接端及该第二连接端之间的电压并且小于该功率开关的额定电压；一个开关电路，该开关电路包括一个连接至该采样输出端的第一端、一个连接至该阀值输出端的第二端、一个连接至该第二线圈端的第三端及一个第四端，该开关电路用于在该第二端接收到该控制信号时导通该第三端及该第四端，否则断开该第三端及该第四端；一个连接在该第一线圈端及该第四端之间的保护电路，用于在该第三端及该第四端导通时对自身进行充电并在该第三端及该第四端断开时消耗自身的能量。
2.如权利要求1所述的反驰式转换电路，其特征在于，该功率开关包括一个第一MOS 管，该第一 MOS管的漏极连接至该第一连接端，源极连接至该第二连接端，栅极连接至该控制端。
3.如权利要求1所述的反驰式转换电路，其特征在于，该控制电路包括一个脉冲宽度调制，其输出脉宽调制信号。
4.如权利要求1所述的反驰式转换电路，其特征在于，该采样电路包括一个第二初级线圈及一个第二二极管，该第二初级线圈一端连接至该第二线圈端而另一端连接至该第二二极管的阳极，该第二二极管的阴极连接至该采样输出端；该第二初级线圈与该第一初级线圈的极性相反；该第一比例等于N3 :N1，其中N3及m分别为该第二初级线圈及该第一初级线圈的线圈数。
5.如权利要求1所述的反驰式转换电路，其特征在于，该阀值电路包括一个稳压管，该稳压管的阴极连接至该阀值输入端且阳极连接至该阀值输出端，该预设阀值乘以该第一比例等于该稳压管的导通电压。
6.如权利要求1所述的反驰式转换电路，其特征在于，该开关电路包括一个三极管、一个第二 MOS管及一个第一电阻；该三极管的集电极连接至该第一端，基极连接至该第二端并且还通过该第一电阻连接至该第二MOS管的源极，射极连接至该第二MOS管的的栅极；该第二 MOS管的源极连接至该第三端而且漏极连接至该第四端。
7.如权利要求1所述的反驰式转换电路，其特征在于，该开关电路包括一个三极管、一个光耦合器及一个第一电阻；该三极管的集电极连接至该第一端，该三极管的基极连接至该第二端并且还通过该第一电阻连接至该光耦合器的阴极，该三极管的射极连接至该该光耦合器的阳极，该光耦合器的集电极连接该第四端，该光耦合器的射极连接至该第三端。
8.如权利要求1所述的反驰式转换电路，其特征在于，该保护电路包括一个第二电阻及一个第一电容，该第二电阻及该第一电容并联后连接在该第一线圈端及该第四端之间。
9.如权利要求1所述的反驰式转换电路，其特征在于，该次级线圈包括一个第三线圈端及一个第四线圈端；该截流电路包括一个第一二极管，该第一二极管的阳极连接至该第三线圈端，该第一二极管的阴极及该第四线圈端用于连接至一个负载，该第一初级线圈及该次级线圈的极性相反。
专利摘要本实用新型提供一种反驰式转换电路，包括一变压器、一功率开关、一控制电路、一截流电路、一采样电路、一阀值电路、一开关电路及一保护电路。控制电路在截流电路的辅助下，通过控制功率开关的导通及截止，使一个连接至变压器的输入电压转换为一个输出电压。采样电路输出与变压器的初级线圈两端电压成第一比例的采样电压。阀值电路在采样电压大于一个电压预设阀值乘以第一比例时通过开关电路控制保护电路进行充电。预设阀值大于反驰式转换电路的负载率在30%以下时初级线圈两端的电压并且小于功率开关的额定电压。阀值电路的设置提高了保护电路进行充电时所需的阀值，避免了不必要的能量浪费，提高了电压转换效率。
文档编号H02M3/335GK202034904SQ201120123749
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者王义丰 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司