漏感能量回收电路及基于该电路的开关电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电源电路，特别涉及开关电源的漏感能量回收电路及基于该电路 的开关电源。
【背景技术】
[0002] 变压器的漏感可以理解为初级线圈所产生的磁力线不能完全通过次级线圈，因此 产生漏磁的电感称为漏感。通过这个定义我们知道，任何变压器都存在漏感，特别是对于开 关电源而言，开关变压器的漏感对开关电源性能指标的影响特别重要。当控制开关管断开 的瞬间，由于开关变压器漏感的存在，会在漏感上产生与输入电压串联的感应电动势，这个 反向电动势很大很容易把开关器件过压击穿；而且漏感的能量无法传输到开关电源的二次 侦牝造成能量的损失而使整机效率低下。
[0003] 在反激拓扑电路中，漏感的影响更大。众所周知，反激变压器初级侧与次级侧不是 实时传输能量，如图1所示的反激拓扑结构，在开关管导通时，变压器初级侧电感开始存储 能量，在开关管关断时，变压器通过初次级线圈的耦合，初级线圈的能量耦合到次级线圈中 并传输到开关电源的输出端。因此，反激变压器有一个能量存储的过程，这就造成变压器初 级侧电感的直流分量很大，需要磁芯开气隙，从而造成漏感更大。
[0004] 因为漏感的普遍存在性，目前在进行开关电源设计时，普遍采用吸收电路将这部 分漏感损耗掉，从而减少开关管漏源端的电压应力。这样做虽然保证了开关管漏源端的电 压应力，但是漏感的能量也在无形中浪费掉了。还有一种漏感回馈电路叫做第三绕组吸收 电路，如图2所示的电路即为第三绕组吸收电路，这种电路可以满足漏感能量的回收利用， 但是结构较为复杂，特别是变压器多了 了第三个绕组，增加了器件制作工艺复杂度及成本。
[0005] 如专利申请号为201410822779. 5的《一种电源电路》中国专利公开说明书示出了 一种开关电源的全新拓扑，在专利《一种电源电路》中，如图3,因为变压器磁芯工作于磁滞 回线的一三象限，因此其变压器磁芯的气隙可以减少，从而降低漏感，但漏感的损耗仍然存 在。
[0006] 目前有一种漏感能量回收电路，如图4所示，因为变压器异名端与整流电路正输 出端仅通过一个二极管相连，而且整流电路的正输出端的电压波形为馒头波，如图5所示， 也就是说整流电路的正输出端的电压在不断以半周期正弦规律变化，当整流电路的正输出 端电压低于变压器异名端电压（亦即变压器的反射电压，反射电压=变压器的输入与输出 的匝数比*输出电压的大小）时，变压器异名端的电位被整流桥正输出端钳位住，即变压器 原边能量通过二极管D3直接流回整流桥正输出端，如此变压器原边绕组的电压降低，造成 输出电压下降。因此，此技术不适用于宽输入范围的方案，特别是低电压输入的场合。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种能够解决漏感能量的宽压输入问题，不仅能够回收漏感 能量，提高整机的转换效率，而且扩大了输入输出范围的漏感能量回收电路。
[0008] 与此相应，本发明另一个目的是提供一种能够解决漏感能量的宽压输入问题，不 仅能够回收漏感能量，提高整机的转换效率，而且扩大了输入输出范围的开关电源。
[0009] 为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0010] 一种漏感能量回收电路，包括并联于整流桥两端的电容C1，以及变压器原边绕组 的异名端和同名端，还包括二极管D3、电容C2和电阻R1，所述二极管D3的阴极通过电容Cl 与变压器原边绕组的同名端连接，二极管D3的阳极分别连接电容C2的负端及电阻Rl的一 端，电容C2的正端及电阻Rl的另一端与变压器原边绕组的异名端连接，当开关管Ql和开 关管Q2关断时，变压器的漏感能量经过二极管D3形成的续流回路，回馈到电容Cl和电容 C2中。
[0011] 本发明还提供一种开关电源，包括整流桥、与整流桥连接的倍压电路、与倍压电路 连接的反激电路以及上述的漏感能量回收电路，所述反激电路的原边电路包括电容CDC、开 关管Ql和变压器的原边绕组，所述倍压电路将整流桥的输出电压升高，包括二极管D1、电 感L1、开关管Q2,所述电感Ll的一端连接整流桥的正输出端，电感Ll的另一端分别与二极 管Dl的阳极及开关管Q2的漏极连接，开关管Q2的源极与整流桥的负输出端连接；二极管 Dl的阴极分别与开关管Ql的漏极及电容CDC的一端连接，电容CDC的另一端与原边绕组的 异名端连接，原边绕组的同名端与整流桥的负输出端连接；开关管Ql的源极与原边绕组的 同名端连接；开关管Ql与开关管Q2使用同一个驱动控制信号；所述漏感能量回收电路连 接于整流桥与反激电路之间。
[0012] 优选的，所述开关管Q2由二极管D4代替，所述倍压电路中电感Ll的另一端分别 与二极管Dl的阳极及二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极连接整流桥的负输出端。
[0013] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0014] (1)漏感能量可以有效的回收利用，降低了电源损耗。
[0015] (2)开关管的电压应力可以有效的得以控制，使得开关管的漏源极间无电压尖峰。
[0016] (3)改善系统的EMI性能。
[0017] (4)扩大了输入输出电压范围。
【附图说明】
[0018] 图1 :普通的反激拓扑简图；
[0019] 图2 :第三绕组吸收的反激拓扑电路结构示意图；
[0020] 图3 :专利申请号为201410822779. 5的中国专利的简单拓扑单元示意；
[0021] 图4 :现有漏感吸收电路的简单拓扑单元示意；
[0022] 图5 :整流电路输出的脉动直流电波形图（馒头波）；
[0023] 图6 :本发明开关电源的简单拓扑组成单元示意；
[0024] 图7 :本发明开关电源在N-MOS管导通期间电路的电流流向不意图；
[0025] 图8 :本发明开关电源在N-MOS管关断期间电路的电流流向不意图；
[0026] 图9 :本发明开关电源的第一实施例原理图；
[0027] 图10 :本发明开关电源的第二实施例原理图。
【具体实施方式】
[0028] 第一实施例
[0029] 单使用文字描述原理，会让本技术领域人员理解困难，所以，请允许使用原理图， 配合电子工程中常用的信号流向来说明本发明的工作原理。
[0030] 图9所示的详细电路为本发明开关电源的第一实施例，一种开关电源，包括整流 桥、电容C1、倍压电路、电容CDC、反激电路、漏感能量回馈电路；整流桥把交流电整流成脉 动直流电，整流桥的正输出端连接电容Cl的一端，电容Cl的另一端连接整流桥的负输出 端；倍压电路将整流桥的输出电压升尚，包括二极管D1、电感L1、开关管Q2,其电感Ll的一 端连接整流桥的正输出端，电感Ll的另一端连接二极管Dl的阳极；其开关管Q2的漏极与 二极管Dl的阳极连接，开关管Q2的源极连接至整流桥的负输出端，二极管Dl的阴极连接 开关管Ql的漏极，开关管Ql的源极连接至整流桥的负输出端；电容CDC的一端连接倍压电 路中的二极管Dl的阴极，电容CDC的另一端连接反激电路中变压器Tl原边绕组的异名端； 开关管Ql与开关管Q2使用同一个控制信号；漏感能量回馈电路包括二极管D3,电容C2,电 阻R1，其中二极管D3的阴极连接整流桥的正输出端，二极管D3的阳极通过电容C2连接至 变压器原边的异名端，电阻Rl与电容C2并联，变压器Tl初级侧的同名端与整流桥的负输 出端相连；变压器Tl的次级侧异名端与二极管（输出整流二极管）DO的阳极相连，二极管 DO的阴极与电容CO(输出滤波电容）的一端相连，作为电源输出的正极，电容CO(输出滤波 电容）的另一端与变压器次级侧同名端相连，作为电源输出的负极。
[0031] 本发明的工作原理：
[0032] 图6为按上述的技术方案，绘制出来的原理图，包括整流桥101、倍压电路102、驱 动电路103、反激电路104、漏感能量回馈电路105。整流桥101把交流电整流成脉动直流 电；驱动电路103通过控制电路的一些特性对开关管Ql与Q2进行占空比控制；倍压电路 102包含二极管Dl、电感Ll以及开关管Q2,通过电感充电时存储的能量，然后叠加输入电压 传送到反激电路104中的电容⑶C上；漏感能量回馈电路105包括二极管D3,吸收电容Cl、 C2,放电电阻Rl;反激电路104包括母线电容⑶C、开关管Q1、变压器、输出整流二极管Do、 输出滤波电容Co。
[0033] 假定所述的开关管为N-MOS管，以倍压电路103中的电感与反激电路中的变压器 均工作在临界模式下进行原理说明，则本发明在稳态下一个周期的工作原理：
[0034] (I)N-MOS管Ql与Q2 导通：
[0035] 当N-MOS管Ql与Q2导通时，N-MOS管Ql与Q2相当于一条导线，图7示出此时电 流的流向，从整流桥101的输出正一倍压电路102的电感Ll-倍压电路1