反激式转换器电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种反激式转换器电路。常规的反激式转换器电路具有变压器、充电 电容、二极管、半导体开关和控制器。变压器具有初级绕组和次级绕组，每一绕组都具有绕 组起点和绕组终点。该两个绕组W相对的方式进行连接。变压器的巧部具有气隙。它也可 描述为反激式变压器、双电感或禪合电感。控制器设计为在反激式转换器启动之后来控制 半导体开关。
【背景技术】
[0002] 反激式转换器也描述为降压-升压转换器。反激式转换器构成特定形式的DC/DC转换器。
[0003] 现在，将参考图3来说明反激式转换器的简单基本结构。
[0004] 图3的反激式转换器具有电压源301、变压器303、二极管306、充电电容器307和 开关320。另外，另一电容器302设置为与电压源301并联，但是该对于反激式转换器的操 作不是必需的，其中变压器303上的两个圈点表示缠绕方向。那些在描述中参考"绕组起 点"和"绕组终点"的情形，纯粹是为了更易于理解而提供的。原则上，还可W互换变压器中 的端子，条件是要保留变压器线圈W相反方向或相同方向互连。
[0005] 下面，对反激式转换器的基本操作模式进行说明。原则上，在反激式转换器中有两 种操作模式相互交替，即导通阶段和非导通阶段（或阻断阶段）相互交替。当前激活哪个 操作模式由开关320来确定。如果开关320闭合，则反激式变换器处于导通阶段。如果开 关320打开，则处于阻断阶段。
[0006] 在导通阶段中，电流由于电压源301而流经变压器303的初级绕组。由于二极管 306阻断电流流经变压器303的次级绕组，因此该次级绕组是无电流的。由此，变压器303 的气隙内的磁动势得W增加。
[0007] 如果开关320打开，则电流流经初级绕组或变压器303两端的初级侧。由于流经 变压器303的初级侧的电流会极迅速停止的事实，致使流经变压器303的次级侧的电流增 加。电流流经二极管306,由此对充电电容器307充电。随后，开关320再次闭合，并且开始 进行由导通阶段和阻断阶段所构成的一个新循环。
[000引通过循环或阶段性操作开关320,可调节电容器307的充电功率。例如，充电电容 器307上的负载因此可具备一定的输出电压，或者能量存储器（具体说是蓄能器）可通过 一定的电流来充电。在此处所示的反激式转换器的构造中，输入端和输出端分别进行电隔 离。该样做确实是有利的，但不是绝对必要的，并且通过相应的附加互连可W允许不带电隔 离的操作。在此处所示的反激式转换器的示例中，输入电压既可W大于也可W小于输出电 压。该基本上取决于对开关320的控制，开关320优选构造为半导体开关。该里，请参考降 压或升压操作模式。
[0009] 反激式转换器可在不连续电流模式或连续式电流模式下工作。在连续式电流模式 下，当半导体开关接通时电感仍然工作或承载电流。不像升压转换器那样，即使在具有可真 实实现的占空比条件的极大输出电压-输入电压比率下，具有相应的绕组比率的反激式转 换器还是可W工作在连续电流模式下。通过此处所示的反激式转换器，例如可W利用20mV 的输入电压W及75%的占空比来得到高达6V的输出电压。在忽略所存在的损耗的情况下， 该可根据下式来计算：
[0010]
【主权项】
1. 一种反激式转换器电路，包括可构成反激式转换器的： -变压器（103, 203)，其具有初级绕组和次级绕组，每个绕组均具有绕组起点和绕组终 点， -充电电容器（107,207)， -二极管（106, 206)， -半导体开关（120, 220)和 -控制器（116,216)， 其中，所述控制器（116, 216)设计为在所述反激式转换器启动之后来控制所述半导体 开关（120, 220)， 其特征在于， 设置启动晶体管（104, 204)，所述启动晶体管通过其栅极端子耦接于所述变压器 (103, 203)的次级绕组的绕组起点，并通过其漏极端子连接于所述变压器（103, 203) 的初级绕组的绕组终点，其中振荡器至少由所述变压器（103, 203)和所述启动晶体管 (104, 2〇4)构成， 所述充电电容器（107, 207)为所述控制器（116, 216)供应能量，并且所述二极 管（106, 206)设置在所述变压器（103, 203)次级绕组的绕组起点与所述充电电容器 (107, 207)之间，其中所述二极管（106, 206)的阳极连接至所述充电电容器（107, 207)。
2. 根据权利要求1所述的反激式转换器电路，其特征在于，所述充电电容器（107, 207) 的第二侧位于输入电压的负电位或正电位上。
3. 根据权利要求1或2所述的反激式转换器电路，其特征在于，第二半导体开关（105) 设置为将所述启动晶体管（104)的源极端子与所述输入电压的负电位隔离。
4. 根据权利要求1或2所述的反激式转换器电路，其特征在于，第二半导体开关（222) 设置为将所述启动晶体管（204)切换至高阻抗状态。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的反激式转换器电路，其特征在于，设置比较器 (111，211)以检测足够用于所述控制器（116, 216)操作的电压，从而控制所述反激式转换 器的半导体开关（120, 220)。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的反激式转换器电路，其特征在于，所述变压器 (103,203)初级绕组的绕组起点是可连接到电压源（101,201)的正电位上的。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的反激式转换器电路，其特征在于，所述变压器 (103, 203)具有至少为1:10的绕组比率，优选为1:100。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的反激式转换器电路，其特征在于，所述启动晶体 管（104,204)设计为耗尽型 n-MOSFET、普通 n-MOSFET 或 JFET。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的反激式转换器电路，其特征在于，设置控制电 容器（118, 218)和控制二极管（119, 219)，用于由所述控制器（116, 216)对所述半导体开关 (120,220)的控制， 所述控制电容器（118, 218)以一侧耦接到所述控制器（116, 216)上并以另一侧连接到 所述控二极管（119, 219)的阴极上， 所述控制二极管（119, 219)的阴极和所述控制电容器（118, 218)的第二侧均连接到所 述半导体开关（120, 220)的栅极上。
10.根据权利要求9所述的反激式转换器电路，其特征在于，所述控制二极管 (119, 219)的阳极连接到输入电压的负电位上。
【专利摘要】本发明涉及一种反激式转换器电路，其包括可构成该反激式转换器的：变压器(103)、充电电容器(107)、二极管(106)、半导体开关(120)和控制器(116)，其中控制器设计为在反激式转换器启动之后来控制半导体开关。变压器具有初级绕组和次级绕组，每个绕组均具有绕组起点和绕组终点。此外，设有启动晶体管(104)，其通过其栅极端子耦接于变压器次级绕组的绕组起点，并通过其漏极端子连接于变压器初级绕组的绕组终点，其中振荡器至少由变压器和启动晶体管构成。而且，充电电容器为控制器供应能量。二极管(106)设置在变压器次级绕组的绕组起点与充电电容器之间，其中二极管的阳极连接于充电电容器。
【IPC分类】H02M3-338, H02M3-335, H02M1-36
【公开号】CN104838571
【申请号】CN201380057493
【发明人】哈拉尔德·迪尔勒斯博格
【申请人】哈拉尔德·迪尔勒斯博格
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2013年10月8日
【公告号】DE112013005027A5, DE202012009919U1, US20150270784, WO2014060241A2, WO2014060241A3