专利名称：一种单端直流交换电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变换电源。更具体地说，是一种由换能变压器、单只功率开关管，功率开关管基极(栅极、门极)激励电路以及整流电路构成的单端直流变换电路。
单端直流变换电源分自激式和它激式两种。其结构上都是由换能变压器和单只功率开关管，功率开关管基极(栅极、门极)激励电路以及整流电路构成。其中功率开关管和换能变压器初级相接，整流电路与变压器次级相联。在功率开关管导通和截止的交替过程中，换能变压器将输入端的直流信号变换为交流信号，再通过整流电路将交流变换为直流，从而完成直流变换。通过改变功率开关管基极激励信号，可得到不同电压数值的输出直流电压值。
现有技术中单端直流变换电源在工作时，变压器铁芯磁滞回线工作情况如附图1所示，图中，Bs为饱和磁感应强度，Bm为最大工作磁感应强度，Br为剩磁感应强度，Bm应小于或等于Bs。图中示出的磁感应强度变化量△B较小。由于铁芯的尺寸、绕组的匝数均与△B成反比关系，所以相同输出功率的条件下，铁芯体积大、绕组匝数多，铁芯及绕组的利用率低。为了提高利用率，通常的做法是采用双端变换器。即采用两只对称的功率开关管与变压器初级相接，两只功率开关管轮流导通或截止。其变压器铁芯磁滞回线工作情况如附图2所示，图中△B远大于单端变换器。因此，通常认为单端变换电源仅适用于小功率输出的范畴。而双端变换装置虽然提高了铁芯利用率，提高输出功率，但所用元器件增加，控制激励电路及保护均复杂，以致成本增加、稳定可靠性难以保证。
本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处，提供一种改进型单端变换电源，以实现将单端变换器铁芯利用率提高到双端变换电源的水平，即工作时铁芯中磁感应强度的变化范围最大可以是从－Bm到＋Bm，使输出功率得以成倍提高。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现。
本实用新型由包括初级绕组和次级绕组的换能变压器、连接在所述变压器初级的单只功率开关管、功率开关管基极激励电路以及设置在变压器次级的整流电路构成。
本实用新型的特征是增设一个直流励磁装置，所述直流励磁装置由独立电源与电容并联后与电感元件以及绕制在变压器铁芯上的直流励磁绕组串联构成；所述直流励磁装置给变压器铁芯预置直流去磁磁通“－φ”，该直流去磁磁通“－φ”与变压器铁芯工作磁通方向相反。
本实用新型相比已有技术具有如下优点本实用新型通过增设的直流励磁装置，给变压器铁芯预置一个直流去磁磁通，将磁感应强度嵌位于－B，这样便使单端变换电路与双双端变换电路具有了相同的双向偏磁工作磁滞回线，使单端变换电路输出功率成倍提高。本实用新型保持了单端变换电路元器件少、控制激励电路简单、成本低、稳定性好的优点。较之双端变换电路中以采用增加功率开关管来提高铁芯绕组利用率，进而提高输出功率的办法要可靠而且经济得多。
图1为背景技术中单端电路变压器铁芯磁滞回线，该磁滞回线位于第一象限，即单向偏磁。
图2为背景技术中双端电路变压器铁芯磁滞回线，该磁滞回线位于第一、三象限，即双向偏磁。
图3、图4、图5和图6为本实用新型四种不同实施例中的电路原理图。
以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型作进一步描述。
实施例在由图3、4、5、6所示出的几种不同实施例中，变压器B均包括初级绕组N1和次级绕组N3，N2为释能绕组。在变压器B的初级连接单只功率开关管BG，激励电路输出信号至功率开关管BG基极(栅极、门极)，由二极管D2、D3、电感L2、电容C构成的整流滤波电路连接在变压器B的次级。由附图所示，增设的直流励磁装置采用独立恒流电源S，(也可以是恒压电源等)该独立电源S与电容Cs并联后与电感Ls以及绕制在变压器B铁芯上的直流励磁绕组串联连接。图3、4、5和图6示出的几种实施例不同之处即在于该直流励磁绕组，它们分别为变压器B初级绕组N1(如图3所示)，变压器B释能绕组N2(如图4所示)，变压器B次级绕组N3(如图5所示)和独立绕组N4(如图6所示)。恒流电源S的负极b端与绕组N1(图3)或绕组N2(图4)或绕组N3(图5)或绕组N4(图6)的同名端连接。所设置的直流励磁装置为变压器铁芯预置直流去磁磁通“－φ”，该磁通“－φ”与变压器B铁芯工作磁通“φ”方向相反。参见附图3、4、5、6，功率开关管BG工作状态由激励信号控制。在ton时间内，输入激励信号为正脉冲，BG饱和导通，输入电源电压施加到变压器B的初级绕组N1上，电源通过开关管BG、变压器B、二极管D2向负载RL供电，同时向电容C充电，在toFF时间内，激励信号消失，功率开关管BG截止，这时D2载止，由电容C放电向负载RL供电，变压器储存的磁能将通过能量释放绕组N2以及反馈二极管D1向电源E释放，输出端滤波电路L中能量通过负载RL、续流二极管D3释放。激励电路与输出构成闭环反馈系统，通过对输出电压(或电流的)的采样，调节激励信号，稳定输出电压。
在电源电路投入工作之前，首先由恒流电源S向变压器铁芯中直流励磁绕组N2(如图4)或绕组N1(如图3)或绕组N3(如图5)或绕组N4(如图6)提供一个直流励磁电流Io，该电流Io自励磁绕组的异名端流入，为变压器铁芯建立一个与其工作磁感应强度B方向相反的初始磁感应强度－B。图中电容Cs为高频旁路，以保护在变压器B工作时，电源S两端为低电压，电感Ls起稳流作用，其电感量应为直流励磁绕组N1或N2或N3或N4的五倍以上，以保证直流去磁回路的电流Io基本衡定不变。因此，电源投入工作后，变压器铁芯中磁感应强度在一个周期中的变化即为－B→＋Bm→－B。△B最大可以达到2Bm，从而使变压器铁芯的利用率大大提高。
权利要求1.一种单端直流变换电源，由包括初级绕组N1、次级绕组N3的换能变压器B、连接在所述变压器B初级的单只功率开关管BG、功率开关管BG基极(门极、栅极)激励电路以及设置在变压器B次级的整流电路构成；其特征在于增设一个直流励磁装置，所述直流励磁装置由独立电源S与电容CS并联后与电感元件LS以及绕制在变压器B铁芯上的直流励磁绕组串联构成；所述直流励磁装置给变压器B铁芯预置直流去磁磁通“-φ”，该直流去磁磁通“-φ”与变压器B铁芯工作磁通方向相反。
2.根据权利要求1所述的单端直流变换电源，其特征在于所述直流励磁绕组为变压器B初级绕组N1或次级绕组N3或释能绕组N2，独立电源S的负极b端与绕组N1或N3或N2同名端连接。
3.根据权利要求1所述的单端直流变换电源，其特征在于所述直流励磁绕组为独立绕组N4，独立电源S的负级b端与绕组N4同名端连接。
专利摘要一种单端直流变换电源，由变压器、功率开关管、开关管基极激励电路以及设置在变压器次级的整流电路构成；其特征在于增设一个直流励磁装置，该装置由独立电源与电容并联后与电感元件以及绕制在变压器铁芯上的直流励磁绕组串联构成。由所述直流励磁装置给变压器铁芯预置一个与铁芯工作磁通“φ”方向相反的去磁磁通“-φ”。本实用新型在保持电路结构简单的同时使单端电路铁芯利用率提高到双端变换器的水平。
文档编号H02M3/24GK2164145SQ9322078
公开日1994年5月4日 申请日期1993年8月2日 优先权日1993年8月2日
发明者袁中杰 申请人:袁中杰