专利名称：半桥串联谐振软开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及开关电源，尤其涉及一种由DSP(Digtal Signal ftOcessor，数字 信号处理器)控制的半桥串联谐振软开关电源，通过开关管的软开通、软关断提高电源效 率,并通过PFC (Power Factor Correction，功率因数校正)减小电网污染。
背景技术：
目前，现有半桥开关电源大多采用硬开关电路架构，且大多没有PFC电路。参见图 1，开关电源的上、下桥臂开关管通过P丽(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)电路 输出一对交替互补的PWM信号驱动，硬开关电源在开关管Ql、Q2开通和关断时有较大的交 叠(电压和电流重叠)损耗。由于交叠损耗大，使开关频率受到限制，现有半桥硬开关电源 开关频率大多控制在20KHZ至50KHZ之间，整电源效率只能做到80% -85%。图1所示开 关电源包括开关管Ql、Q2，变压器NP，电容C0、Cl、C2、Cr，电感L0，整流管Dl、D2等多个元 件，其中的电磁元件和电容体积很大，EMI (Elector Magnetic Interference,电磁干扰)和 RFI (Radio Frequency Interference，射频干涉)干扰较大，增加了 EMI整改难度，对电网 污染严重，功率因数低，效率较低。
发明内容有鉴于此，本实用新型目的在于提供一种半桥串联谐振软开关电源，可克服半桥 硬开关电源开关管开通关断时交叠损耗大、干扰大、效率低、开关频率受到限制的不足。为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是一种半桥串联谐振软开关电源， 包括半桥主电路、串联谐振电路、变压器、次级整流滤波电路，所述半桥主电路包括上桥臂 开关管和下桥臂开关管，所述串联谐振电路由隔直电容、变压器的初级漏感和励磁电感串 联而成。较优地，所述隔直电容的一端与所述上桥臂开关管和所述下桥臂开关管之间的连 接端连接，另一端与所述变压器的初级侧线圈一端连接，所述变压器的初级侧线圈另一端 与所述下桥臂开关管的源极连接。较优地，所述次级整流滤波电路的整流管直接与滤波电容连接。较优地，包括DSP电路，其一输出端连接所述上桥臂开关管，另一输出端连接所述 下桥臂开关管。较优地，包括PFC电路，连接在整流桥与所述DSP电路之间。较优地，包括辅助电源，连接所述DSP电路的电源接口。与现有技术相比，本实用新型半桥串联谐振软开关电源的串联谐振电路是模块化 电路结构，其利用变压器的初级漏感、励磁电感、隔直电容组成谐振电路，实现开关管的软 开通和软关断。由此，使得本实用新型具有以下有益效果开关频率可以提高到IOOkHZ以 上，从而有助于大大减少功率损耗，提高整电源效率和性能；降低EMI和RFI干扰，净化电磁 环境，减少电网污染；提高功率因数，增加电磁元件的功率密度；减小变压器和电容体积。
图1是现有半桥硬开关电源的原理框图；图2是本实用新型半桥串联谐振软开关电源的原理框图；图3是图2所示串联谐振电路的等效电路；图4是图2所示串联谐振电路的连接图。
具体实施方式
本实用新型的基本构思是，由变压器初级漏感、励磁电感和隔直电容组成串联谐 振电路，通过其谐振实现半桥主电路开关管的软开通、软关断。为更进一步理解本实用新型的基本原理及结构，
以下结合附图和实施例对本实用 新型进行描述。同时参见图2 图4，其中图2是本实用新型半桥串联谐振软开关电源的原理框 图；图3为图2所示串联谐振电路的等效电路；图4为图2所示串联谐振电路的连接图。图 示半桥串联谐振软开关电源由PFC电路、DSP电路、辅助电源、半桥主电路、串联谐振电路、 次级整流滤波电路等模块组成，其中PFC电路的功率因数，上、下桥臂开关管的PWM信号由 DSP通过先进的算法提供；半桥主电路及谐振电路主要由上桥臂开关管Ql和下桥臂开关管 Q2、隔直电容Cr、变压器LP等组成。图中，C0SS1、D0SS1分别是开关管Ql的输出电容和体 内整流管，Coss2、Doss2分别是开关管Q2的输出电容和体内整流管；Lr和Lm、Rac均为变 压器的组成部分，它们可使得整个外围电路元件少，从而节省PCB (PrintCircuit Board,印 刷电路板)空间，有助于开关电源的工作可靠。开关管Ql导通后，谐振电路由隔直电容Cr和变压器漏感Lr参与谐振，对应的次 级整流管导通；当谐振电流等于励磁电流时，由隔直电容Cr、漏感Lr、励磁电感Lm组成的谐 振电路电路开始谐振，开关管Ql关断，开关管Q2输出电容放电，体内二极管导通，开关管Ql 输出电容开始充电；待开关管Q2输出电容放电完毕后，DSP输出开关管Q2的PWM信号从而 使其导通，由此实现开关管Q2的零电压开通。以下结合图2，进一步对开关电源的工作过程进行描述。待DSP初始化完成后，经DSP检测无异常中断信号，DSP开始送出开关管Ql的PWM 信号，此时开关管Ql导通；由于变压器LP初级侧相当于nVO的电压源，故只有电容Cr、Lr 串联谐振，此时整流管Dl导通；待谐振电流等于励磁电流后，变压器LP次级没电流，整流管 D1、D2软关断，由电容Cr、变压器漏感Lr、励磁电感Lm组成的串联谐振电路，这时整流管Ql 零电流关断，而管内二极管Doss2导通，管内电容Coss2开始放电，管内电容Cossl充电至 VIN。待管内电容Coss2放电完毕后，DSP输出开关管Q2的PWM信号，此时开关管Q2在 零电压下导通，励磁电感Lm两端等效于-nVO的电压源，使得整流管D2导通，这时漏感Lr、 电容Cr组成的谐振电路谐振；当谐振电流等于励磁电流时，次级无电流，整流管D1、D2不导 通，由电感Lr+Lm、电容Cr组成的谐振电路开始谐振，这时开关管Q2零电流关断，Dossl导 通，Cossl放电，Coss2开始充电。待Cossl放电完毕后，DSP送出开关管Ql的PWM信号，开关管Ql导通，重复上一周期的工作过程。本实用新型的整个电源采用先进的DSP控制，前级是提高功率因数的PFC电路，而 半桥主电路架构利用变压器漏感、励磁电感和串联电容组成串联谐振电路，通过其谐振来 实现开关管的软开通软关断。这样，开关管在零电压(ZVS，Zero Voltage Switch)零电流 (ZCS,Zero Current Switch)条件下开通和关断，使其交叠损耗近似为零，从而大大提高开 关频率，并使电磁元件和滤波电容体积和容量减小，并由此省去次级滤波电感，减少电源体 积和重量，提高整个电源的工作性能。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视 为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于 本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干 改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种半桥串联谐振软开关电源，包括半桥主电路、串联谐振电路、变压器、次级整流 滤波电路，所述半桥主电路包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，其特征在于，所述串联谐振 电路由隔直电容、变压器的初级漏感和励磁电感串联而成。
2.根据权利要求1所述的半桥串联谐振软开关电源，其特征在于，所述隔直电容的一 端与所述上桥臂开关管和所述下桥臂开关管之间的连接端连接，另一端与所述变压器的初 级侧线圈一端连接，所述变压器的初级侧线圈另一端与所述下桥臂开关管的源极连接。
3.根据权利要求1所述的半桥串联谐振软开关电源，其特征在于，所述次级整流滤波 电路的整流管直接与滤波电容连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的半桥串联谐振软开关电源，其特征在于，包括DSP电 路，其一输出端连接所述上桥臂开关管，另一输出端连接所述下桥臂开关管。
5.根据权利要求4所述的半桥串联谐振软开关电源，其特征在于，包括PFC电路，连接 在整流桥与所述DSP电路之间。
6.根据权利要求4所述的半桥串联谐振软开关电源，其特征在于，包括辅助电源，连接 所述DSP电路的电源接口。
专利摘要本实用新型公开一种半桥串联谐振软开关电源，包括半桥主电路、串联谐振电路、变压器、次级整流滤波电路，所述半桥主电路包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，所述串联谐振电路由隔直电容、变压器的初级漏感和励磁电感串联而成。通过串联谐振电路与开关管的寄生参数配合，实现开关管的零电压、零电流开通和关断。
文档编号H02M1/44GK201821268SQ201020553278
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者封宁波 申请人:佛山市新光宏锐电源设备有限公司