专利名称：开关电源的功率开关管的关断能量转移方法及开关电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关电源，尤其涉及一种开关电源的功率开关管的关断能量转移方法 和一种开关电源。
背景技术：
由于开关电源在电性能和节能环保上的明显优势，在越来越多的领域例如通讯、 交通设施、军事、仪器仪表、工业设备、家用电器等都得到了越来越广泛的应用。可以说目前 只要是用电的设备都需要开关电源。开关电源的优势在于小体积，高效率，高可靠性。发展方向重点在于能否满足1、全面满足电磁兼容性标准。2、能否大规模稳定生产。3、能否更小型化。在开关电源的发展进程中，如何减小功率开关管的电应力以及工作时功率开关管 自身消耗功率是一个越来越突出的问题。传统的解决办法有如下二种。第一种是减小开关应力的电路。参见图1、图2和图3，电路图中变压器Tl外的虚线框所示的缓冲网络的工作原 理在t2时刻在开关管Tr关断，当Vc上升到超过Vs时，二极管Dl导通，电容Cl充电，Vc 上升到Vc2，电阻Rl在二极管Dl关断的时间放掉电容Cl的充电电荷。如果没有缓冲网络， t2时刻的电压会达到Vcl。过高的Vc电压可能会超过功率开关管Tr的承受范围，导致该 器件损坏。可以看到缓冲网络是以消耗能量的方式来降低Vc的最高值。第二种是软开关技术。开关电源中，功率开关管的损耗功率分为开关损耗和导通损耗，其中开关损耗占 主要部分。随着开关频率的不断提高，功率开关管的损耗功率越来越高，开关损耗所占比例 也不断提高，对开关电源的小型化带来越来越大的阻碍。为了解决这个问题，出现了软开关 技术。图4是一个非常标准的采用软开关实现方法的电路参见图4和图5，在t2时刻，开关管S关断，变压器Tl的原边电感和电容Cl形成 谐振，Vc上升波形变缓，功率开关管S关断时的损耗降低。但需要说明的是在功率开关管 S关断时储存在电容Cl上的能量会在开关管S开通时消耗在功率开关管S上。
发明内容
本发明的目的在于针对现有传统的开关电源分别存在着以上的不足，提供一种可 以减小功率开关管的开关损耗、降低成本的开关电源的功率开关管的关断能量转移方法及 运用该方法的一种开关电源。本发明的开关电源的功率开关管的关断能量转移方法，是在开关变压器Tl的原边增加一个绕组L2，绕组L2的高压端与开关变压器Tl的原边绕组Ll的输出端及功率开关 管K的D端连接在一起，绕组L2的低压端和电容Cl连接，电容Cl的另一端接电路的地电平。本发明的开关电源，包括一个开关变压器Tl、一个功率开关管K、一个电容Cl，所 述开关变压器Tl的原边绕组Ll的输入端接输入电压，输出端接功率开关管K的D端，功率 开关管K的S端接电路的地电平，功率开关管K的G端接脉宽调制波形驱动电平，在所述开 关变压器Tl的原边增加一个绕组L2，绕组L2的高压端与开关变压器Tl的原边绕组Ll的 输出端及功率开关管K的D端连接在一起，绕组L2的低压端和电容Cl连接，电容Cl的另 一端接电路的地电平。参见图6和图7，本发明的原理及技术效果如下1、由于绕组L2和电容Cl的作用，在功率开关管K关断t2时间，Vg的下降沿和Vc 的上升沿完全不重合，因此功率开关管K的关断损耗为零。2、在功率开关管K开启的tl时间，电容Cl的储能完全通过绕组L2反馈回开关变 压器Tl，不会形成额外的开通损耗。由于以上两个特点，本发明可以大幅度减小功率开关管K的开关损耗，从而解决 开关电源发展过程中功率开关管高能耗带来的阻碍。还可以提高整个开关电源的转换效率。3、由于绕组L2和电容Cl的作用，可以有效降低Vc的最高电压，完全取代传统的 缓冲网络的效果。采用本发明的方法可以省掉缓冲网络，节约成本和减小整个开关电源的 体积。4、采用本发明的方法，使得Vc的上升波形显著变缓，大幅度的降低整个开关电源 电路的电磁干扰，可以用更小的成本满足电磁兼容性标准。
图1、图2是现有两种减小开关应力的开关电源的电路原理图。图3是图1和图2的电路中Vc点电压的时间曲线图。图4是采用软开关技术的开关电源的电路原理图。图5是图4电路中Vc点电压的时间曲线图。图6本发明实施例的电路原理图。图7是图6电路中Vc点电压的时间曲线图。
具体实施例方式参见图6，本实施例的开关电源包括一个开关变压器Tl、一个功率开关管K、一个 电容Cl，所述开关变压器Tl的原边绕组Ll的输入端1接输入电压，绕组Ll的输出端2接 功率开关管K的D端，功率开关管K的S端接电路的地电平，功率开关管K的G端接脉宽调 制波形驱动电平Vg，本实施例与现有技术的不同之处是在开关变压器Tl的原边增加一个 绕组L2，绕组L2的高压端3与开关变压器Tl的原边绕组Ll的输出端2及功率开关管K的 D端连接在一起，绕组L2的低压端4和电容Cl连接，电容Cl的另一端接电路的地电平。图6所示的电路完全体现了本发明的开关电源的功率开关管的关断能量转移方
4法。参见图6和图7，本实施例的工作原理如下1、在t2时刻，功率开关管K关断，原来流过功率开关管K的电流通过绕组L2向电 容Cl充电，Vc电压缓慢上升。2、在tl时刻，功率开关管K开启，电容Cl上存储的电能经由绕组L2和功率开关 管K放电，其电能由于绕组L2的作用，变为磁能反馈回开关变压器Tl。
权利要求
1.一种开关电源的功率开关管的关断能量转移方法，其特征在于在开关变压器Tl的 原边增加一个绕组L2，绕组L2的高压端与开关变压器Tl的原边绕组Ll的输出端及功率开 关管K的D端连接在一起，绕组L2的低压端和电容Cl连接，电容Cl的另一端接电路的地 电平。
2.一种开关电源，包括一个开关变压器Tl、一个功率开关管K、一个电容Cl，所述开关 变压器Tl的原边绕组Ll的输入端接输入电压，输出端接功率开关管K的D端，功率开关管 K的S端接电路的地电平，功率开关管K的G端接脉宽调制波形驱动电平，其特征在于在 所述开关变压器Tl的原边增加一个绕组L2，绕组L2的高压端与开关变压器Tl的原边绕组 Ll的输出端及功率开关管K的D端连接在一起，绕组L2的低压端和电容Cl连接，电容Cl 的另一端接电路的地电平。
全文摘要
本发明为一种开关电源的功率开关管的关断能量转移方法及开关电源，解决现有开关电源的功率开关管损耗大的问题。本发明是在开关变压器T1的原边增加一个绕组L2，绕组L2的高压端与开关变压器T1的原边绕组L1的输出端及功率开关管K的D端连接在一起，绕组L2的低压端和电容C1连接，电容C1的另一端接电路的地电平。本发明可以大幅度减小功率开关管的开关损耗，解决开关电源发展过程中功率开关管高能耗带来的阻碍，还可以提高整个开关电源的转换效率，节约成本和减小整个开关电源的体积。
文档编号H02M1/08GK102097922SQ201010601248
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者王际 申请人:深圳市大有庆科技有限公司