一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的制作方法

本发明涉及开关电源领域，更具体地说，涉及一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路。

背景技术：

在开关电源的反激电路中，存在纹波电压高、损耗大、体积大的问题。例如，图1是现有技术中一种反激电路，该电路使用大容量的电解电容，导致体积过大；另外，变压器线圈产生的漏感主要由RCD电路损耗掉，不仅导致电路能量损耗，还引起器件发热。

图2是现有技术中另一种反激电路，该电路虽然不使用电解电容，但纹波电压比较大，输出电流质量差。

上述电解电容体积过大、发热等缺点不利于电子设备的小型化，同时功率因数也比较低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一开关K1、第二开关K2、电容C2、变压器T1，其中，

所述第一二极管D1的正极连接第一输入端，所述第一二极管D1的负极连接所述变压器T1的初级线圈T11的A端；

所述第一二极管D1的负极通过所述第二开关K2连接所述第三二极管D3的负极；

所述第一二极管D1的负极连接所述第二二极管D2的正极，所述第二二极管D2的负极连接所述第三二极管D3的负极；

所述第三二极管D3的负极通过所述电容C2连接第二输入端，所述第三二极管D3的正极连接所述变压器T1的初级线圈T11的B端；

所述变压器T1的初级线圈T11的B端通过所述第一开关K1连接所述第二输入端，所述第一开关K1接地；

通过控制所述第一开关K1和所述第二开关K2的通断来调节所述变压器T1的次级线圈T12的输出。

进一步，本发明所述的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，还包括整流电路和第一电容C1，

所述整流电路的输入端接入AC输入，所述第一输入端和所述第二输入端连接所述整流电路的输出端，所述第一输入端和所述第二输入端之间连接所述第一电容C1。

优选地，本发明所述的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，所述第一开关K1为三极管、场效应管、可控硅、绝缘栅双极晶体管中的任意一种；

所述第二开关K2为三极管、场效应管、可控硅、绝缘栅双极晶体管中的任意一种。

优选地，本发明所述的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，所述电容C2为电解电容、瓷片电容、固体电容。

优选地，本发明所述的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，所述电容C2包括至少一个电解电容，所述至少一个电解电容进行串联和/或并联连接；或，所述电容C2包括至少一个瓷片电容，所述至少一个瓷片电容进行串联和/或并联连接；或，所述电容C2包括至少一个固体电容，所述至少一个固体电容进行串联和/或并联连接。

优选地，本发明所述的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，还包括：电感L1或电阻R1,

所述第三二极管D3的负极通过所述电感L1或电阻R1分别连接所述第二开关K2、所述第二二极管D2的负极、以及所述第二电容C2。

进一步，本发明所述的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，还包括与所述第一开关K1和所述第二开关K2连接的开关控制电路，

所述开关控制电路通过检测输入电压的波形控制所述第一开关K1和所述第二开关K2的通断状态，调节所述变压器T1的次级线圈T12的输出。

优选地，本发明所述的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，所述第一开关K1闭合，所述第二开关K2断开，则所述第三二极管D3处于反偏状态，所述变压器T1的初级线圈T11产生电流，将能量存储在所述变压器T1内。

优选地，本发明所述的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，所述第一开关K1闭合，所述第二开关K2闭合，则所述第二电容C2上的电压大于输入电压，所述第一二极管D1反偏截止，所述第三二极管D3处于反偏状态；

所述变压器T1的初级线圈T11产生的电流变大，所述变压器T1继续储存能量，同时，所述第二电容C2处于放电状态。

优选地，本发明所述的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，所述第一开关K1断开，所述第二开关K2闭合，则所述第一二极管D1处于反偏状态，所述变压器T1的初级线圈T11内的电流保持恒定，所述第一开关K1的电压钳位在所述第二电容C2的电压值上。

优选地，本发明所述的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，所述第一开关K1断开，所述第二开关K2断开，则所述第一二极管D1和所述第三二极管D3导通，所述第二二极管D2反偏截止，所述变压器T1的初级线圈T11为所述第二电容C2充电。

实施本发明的一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，具有以下有益效果：包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一开关K1、第二开关K2、电容C2、变压器T1，其中，所述第一二极管D1的正极连接第一输入端，所述第一二极管D1的负极连接所述变压器T1的初级线圈T11的A端；所述第一二极管D1的负极通过所述第二开关K2连接所述第三二极管D3的负极；所述第一二极管D1的负极连接所述第二二极管D2的正极，所述第二二极管D2的负极连接所述第三二极管D3的负极；所述第三二极管D3的负极通过所述电容C2连接第二输入端，所述第三二极管D3的正极连接所述变压器T1的初级线圈T11的B端；所述变压器T1的初级线圈T11的B端通过所述第一开关K1连接所述第二输入端，所述第一开关K1接地；通过控制所述第一开关K1和所述第二开关K2的通断来调节所述变压器T1的次级线圈T12的输出。本电路可实现高功率因数，同时降低纹波电压；因所需电容较小，可有效减小器件体积，减少发热。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是一种大容量电解电容的反激电路的结构示意图；

图2是一种Hi-PH反激电路的结构示意图；

图3是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的结构示意图；

图4是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的结构示意图；

图5是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的输出波形示意图；

图6是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的第一工作状态的等效电路图；

图7是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的第二工作状态的等效电路图；

图8是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的第三工作状态的等效电路图；

图9是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的第四工作状态的等效电路图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图3所示，图3是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的结构示意图。

具体的，本发明构造一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一开关K1、第二开关K2、电容C2、变压器T1，其中，

第一二极管D1的正极连接第一输入端，第一二极管D1的负极连接变压器T1的初级线圈T11的A端；

第一二极管D1的负极通过第二开关K2连接第三二极管D3的负极；

第一二极管D1的负极连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极连接第三二极管D3的负极；

第三二极管D3的负极通过电容C2连接第二输入端，第三二极管D3的正极连接变压器T1的初级线圈T11的B端；

变压器T1的初级线圈T11的B端通过第一开关K1连接第二输入端，第一开关K1接地；

通过控制第一开关K1和第二开关K2的通断来调节变压器T1的次级线圈T12的输出。

进一步，还包括整流电路和第一电容C1，整流电路的输入端接入AC输入，第一输入端和第二输入端连接整流电路的输出端，第一输入端和第二输入端之间连接第一电容C1。

优选地，还包括：电感L1或电阻R1,第三二极管D3的负极通过电感L1或电阻R1分别连接第二开关K2、第二二极管D2的负极、以及第二电容C2。

进一步，还包括与第一开关K1和第二开关K2连接的开关控制电路，开关控制电路通过检测输入电压的波形控制第一开关K1和第二开关K2的通断状态，调节变压器T1的次级线圈T12的输出。可以理解，本发明中并不对控制电路的具体实现方式做限定，只要能控制第一开关K1和第二开关K2通断的电路或控制器都可以。

优选地，本发明的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，第一开关K1闭合，第二开关K2断开，则第三二极管D3处于反偏状态，变压器T1的初级线圈T11产生电流，将能量存储在变压器T1内。

优选地，本发明的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，第一开关K1闭合，第二开关K2闭合，则第二电容C2上的电压大于输入电压，第一二极管D1反偏截止，第三二极管D3处于反偏状态；

变压器T1的初级线圈T11产生的电流变大，变压器T1继续储存能量，同时，第二电容C2处于放电状态。

优选地，本发明的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，第一开关K1断开，第二开关K2闭合，则第一二极管D1处于反偏状态，变压器T1的初级线圈T11内的电流保持恒定，第一开关K1的电压钳位在第二电容C2的电压值上。

优选地，本发明的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，第一开关K1断开，第二开关K2断开，则第一二极管D1和第三二极管D3导通，第二二极管D2反偏截止，变压器T1的初级线圈T11为第二电容C2充电。

优选地，第一开关K1包括但不限于：三极管、场效应管、可控硅、绝缘栅双极晶体管等，只要能控制电路通断即可；

优选地，第二开关K2包括但不限于：三极管、场效应管、可控硅、绝缘栅双极晶体管等，只要能控制电路通断即可。

优选地，电容C2包括但不限于：电解电容、瓷片电容、固体电容等。

优选地，本发明的单级高PF值低输出纹波电压的反激电路，电容C2包括至少一个电解电容，至少一个电解电容进行串联和/或并联连接；或，电容C2包括至少一个瓷片电容，至少一个瓷片电容进行串联和/或并联连接；或，电容C2包括至少一个固体电容，至少一个固体电容进行串联和/或并联连接。

如图4所示，图4是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的结构示意图。

在本实施例中，变压器T1的次级线圈T12的C端连接二极管D4的正极，二极管D4的负极通过电容C3连接变压器T1的次级线圈T12的D端，本实施例中设置的负载只是用来说明本发明的完整性和工作过程，并不对负载形式做限定，本技术领域人员可根据具体需要设置负载。

在此电路中，AC输入(交流输入)经过整流电路整流后波形如图5所示，图5是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的输出波形示意图。图5中，B1为AC交流电压在第一电容C1的波形，B2为AC交流电压在第一电容C2的波形。从图5中可以看出：

在T0时刻，第一电容C1和第二电容C2的电压的某个平衡点作为起始点。

在T0-T1时刻，当AC输入电压继续上升时，第一电容C1上的电压跟随整流后的波形上升，第二电容C2上的电压根据第一开关K1、第二开关K2、第三二极管D3的工作结果，电压上升的结果是：Vin(t)+V_R+V_E，其中，

Vin(t)是指输入电压的瞬时值；

V_R是变压器T1的初级线圈T11反射的结果，通常V_R＝nVo，Vo为次级线圈T12输出电压，n为线圈比值，n＝Np/Ns，Np初级线圈圈数，Ns为次级线圈圈数；

V_E是变压器T1的初级线圈T11能量和漏感产生的能量，变压器开/关时的漏感能量都会存储在第二电容C2中，然后通过第一开关K1和第二开关K2的联合导通，把漏感产生的能量传递到次级线圈T12。

在T1时刻，输入电压达到峰值；

在T1-T2时刻，输入电压开始下降。因为输入电压足够高，第二开关K2的导通时间可以足够小，或不导通，同时变压器T1开/关时，漏感能量能继续存储在第二电容C2中，第二电容C2的电压可维持或进一步缓慢上升。

在T2时刻，当输入电压通过变压器T1传递到次级线圈T12的能量开始不足，反馈控制回路中的综合结果，第二电容C2的放电时间增长，电压开始显著下降，同时维持次级线圈T12电压不变。

在T2-T3时刻，输入电压完成过零的交越过程，并开始上升，第二电容C2通过第一开关K1和第二开关K2持续放电，并通过变压器T1把能量传递到次级线圈T12。

通过电容C2的放电，补偿当输入电压过低时传递能量不够次级线圈T12的输出能量，从而导致次级线圈T12的两倍输入电压频率的纹波。

图6-9为第一开关K1和第二开关K2不同状态下电路的工作过程，根据第一开关K1和第二开关K2的闭合或断开，将工作过程分为四种状态：第一工作状态、第二工作状态、第三工作状态、第四工作状态，以下分别进行说明。

图6是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的第一工作状态的等效电路图。

具体的，第一开关K1闭合，第二开关K2断开，则第三二极管D3处于反偏状态，第四二极管D4因电压器T1相位的反向，也是反偏。第一开关K1导通，变压器T1的初级线圈T11有电流经过，从AC输入端(交流输入端)导入能量，将能量存储在变压器T1内。

图7是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的第二工作状态的等效电路图。

具体的，第一开关K1闭合，第二开关K2闭合，则第二电容C2上的电压大于输入电压，当第二开关K2导通时，第一二极管D1反偏截止，第三二极管D3和第一二极管D4处于反偏状态；

变压器T1的初级线圈T11产生的电流变大，变压器T1继续储存能量，同时，第二电容C2处于放电状态。

图8是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的第三工作状态的等效电路图。

具体的，第一开关K1断开，第二开关K2闭合，则第一二极管D1和第四二极管D4处于反偏状态，变压器T1的初级线圈T11内的电流的大小和方向都不发生改变，及保持恒定。第一开关K1的电压钳位在第二电容C2的电压值上。

图9是本发明一种单级高PF值低输出纹波电压的反激电路的优选实施例的第四工作状态的等效电路图。

具体的，第一开关K1断开，第二开关K2断开，则第一二极管D1、第三二极管D3和第四二极管D4导通，第二二极管D2反偏截止，变压器T1的初级线圈T11为第二电容C2充电，变压器T1的次级线圈T12为第三电容C3充电，把能量从初级线圈T11传递至次级线圈T12。

本电路可实现高功率因数，同时降低纹波电压；因所需电容较小，可有效减小器件体积，减少发热。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。