專利名稱：一種自激振蕩反激變換器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自激振蕩反激變換器，特別涉及一種帶恒流源軟啟動電路的自激振蕩反激變換器。
背景技術：
自振蕩反激變換器(RingingChoke Converter)因其設計成本較低,具有較強的市場競爭力而備受設計者的青睞；然而其輸出特性的好壞，很大程度上取決于各分立元器件的一致性，當變壓器、主功率管、控制三極管、光耦等元器件的一致性越好，其輸出性能也越穩定。因此降低自激振蕩反激變換電路(RCC)對分立器件一致性的苛刻要求，提高其輸出電壓穩定性成為設計者考慮的重點。目前設計者多采用偏置補償電路(控制三極管基極添加關斷補償)，其輸出電壓的穩定性得到一定程度的提高，然而該方案調試難度大，產品的一致性依然較差，尤其在輸出功率增加、輸出容性負載增大時影響更為明顯。中國發明專利申請公開說明書CN101997423A中公開了一種自激振蕩反激變換器(RCC)較為理 想的電路形式，如
圖1所示，該自激振蕩反激變換器主要包括濾波部分、軟啟動部分、MOS管、變壓器、脈沖頻率調制部分(PFM)、輔助電源、隔離光耦、穩壓輸出回路部分。輸入電量經變壓器連接輸出回路部分，軟啟動部分連接MOS管的柵極，MOS管的柵極還接脈沖頻率調制部分，輔助電源連接脈沖頻率調制部分，脈沖頻率調制部分和穩壓輸出回路部分之間接基準放大部分、隔離光耦，形成電壓負反饋回路。上述反激變換器的軟啟動電路，提高了產品啟動時輸出電壓的穩定性，其工作原理為:輸入上電后，軟啟動電路電壓升聞，MOS管導通,輸出電壓逐漸上升,在系統進入穩態前，軟啟動電路繼續為MOS管提供驅動能量，同時軟啟動電路電壓逐漸降低；當系統正常工作后，由于軟啟動電路充電時間遠大于放電時間，軟啟動電路始終保持在較低電位(開機啟動時，軟啟動電壓波形見圖7 )。該軟啟動電路的缺點在于:穩態時，軟啟動電路中電容C9放電速度遠快于充電速度，其對地電壓接近IV (見圖7)，因此MOS管驅動完全依賴于反饋繞組能量，軟啟動電路正常工作時對MOS管補償不足，產品輸出性能容易受變壓器工藝(反饋與輸入耦合程度)、M0S管導通門限、輸出外接容性負載等影響。當增大充電速度時，受輸入電壓范圍寬和輸出負載變化大的影響，容易出現過補償，導致電源開機啟動限流和產品輸出短路功耗大等缺點。圖2是中國發明專利申請公開說明書CN101997423A中公開的一個實施例的電路原理圖，包括輸入濾波電路11、軟啟動電路12、脈沖頻率調制電路13、主功率電路14、輔助電源電路15、輸出濾波電路16、隔離光耦0C1、誤差放大ADJ電路17。輸入濾波電路11由濾波電容CO、濾波電容Cl和濾波電感LO組成，形成了 π型濾波電路。電容CO接電源輸入端，另一端接地，電感LO接電源輸入端，另一端接變壓器同名端，電容Cl的一端接變壓器同名端，另一端接地。也可采用其它現有濾波電路，具體可按有關技術手冊選定。軟啟動電路12包括:分壓電阻R10、電阻R13、電阻R14和啟動電容C9。電阻R10、電阻R13、電阻R14依次串聯，串聯電路的一端接電源輸入端，一端接地。電容C9的一端接入電阻RlO與電阻R13的串聯結點，另一端接地。其工作原理為當接入輸入電壓時，電流經電阻RlO對電容C9
充電，經過時間￥)后電容電壓達到MOS門限電壓，實現開機軟啟動功
能；當MOS管關斷時，反饋繞組反向，同名端電位為負，因此MOS管電位亦為負，此時電容C9通過電阻R13快速放電，當MOS管導通時，輸入電壓通過電阻RlO向電容C9充電，由于電阻RlO的阻值遠遠大于電阻R13的阻值(RlO取值減小時，產品輸出短路功耗增加，啟動電流增大，表二例舉了 RlO取值減小時帶來的不足)，因此放電速度遠快于充電速度，經過一段時間后電容C9能量釋放完畢。脈沖頻率調制電路13包括:電阻R6、電阻R9、電阻R11、電阻Rl 11，電容C5、電容C6、電容Cl2，NPN型三極管TR2、PNP型三極管TR3、正反饋繞組P3。電容C6與電阻R11、電阻R111、電阻R6依次串聯，串聯電路的一端接入正反饋繞組P3的同名端，另一端接入三極管TR2的集電極。電容C5與電阻R9并聯，并聯電路的一端接入三極管TR2的基極，另一端接入三極管TR3的集電極。電容C12與電阻Rlll并聯，并聯電路的一端接入三極管TR3的發射極，另一端接入三極管TR3的集電極。其工作原理為:正反饋繞組P3、電容C6、電阻Rll支路通過與主功率管TRl原副邊耦合，構成自激振蕩回路，控制開關管導通關斷；同時電流環R5支路、電壓環光耦支路通過雙管驅動控制電路TR2、TR3調節開關管導通占空比，使產品輸出正常。主功率電路14包括:變壓器原邊繞組P1、輸出繞組P2，M0S管TR1，輸出整流二極管D1，實現電源能量的轉換、傳遞以及輸入與輸出隔離。輔助電源15包括:正反饋繞組P3、二極管D3，其工作原理為，反饋繞組同名端為正時，二極管D3導通，為光耦提供能量。輸出濾波電路16，包括濾波電容C3，也可采用其它現有濾波電路，具體可按有關技術手冊選定。隔離光稱包括:光稱0C1,其主要完成信號的傳遞和輸入輸出隔離作用。誤差放大ADJ電路17包括:取樣電路、信號比較放大電路。其工作原理為:輸出電壓漂高時，取樣電路采集信號經信號比較放大電路后調節光耦原邊電流，即通過電壓環調節產品的占空比。在電源的輸出端有一取樣電流流經取樣電路、誤差放大、隔離光耦、脈沖頻率調制PFM電路后對主功率電路中的主功率管進行負反饋控制；在輸入濾波電路的輸出端連接有一軟啟動電路，該軟啟動電路另一端與脈沖頻率調制PFM連接以實現電源的軟啟動功能。 上述電路的缺點在于:
O 產品啟動階段，帶滿載、尤其是大容性負載時，不能進入穩態，產品輸出異常；上述電路開機后，需要經過一段時間振蕩，產品才能進入穩態；在非穩態時期，反饋繞組能量較弱，此時依賴電容C9補償能量，然而電容C9電壓從MOS管導通第一周期后開始下降(電容C9開機電壓波形見圖7，MOS管導通后其電壓逐漸下降)，提供能量越來越弱，因此該電路在滿負載、輕負載、尤其是大容性負載時，容易振蕩，表現為輸出電壓偏低。當輸出帶容性負載時，產品輸出電壓上升上升時間變長，圖12對比了型號為PWB4805D、功率為3W的電源變換器正常工作和帶IOOOyf電容時的輸出電壓波形，其中CHl為正常工作波形，上升時間約為0.5ms, CH2為帶1000 μ f電容的工作波形，上升時間約為3.7ms，輸出電壓未正式建立時電壓環處于失控狀態，此時MOS管驅動若不能得到足夠補償，反饋繞組容易停振，表現為啟動不良。以下詳細介紹該階段過程:以現有PWB4805D、功率為3W的電源變換器為例，其啟動電路參數兼 顧了短路功耗、啟動電流等關鍵性能，電路原理見圖2，該軟啟動電路 12 中各參數取值如下:R10=332K Ω, R13=3.3K Ω, R14=150K Ω，C9=l μ f，控制電路 13中反饋繞組驅動支路Rll=IOOQ, C6=4700PF，主功率電路14部分，其變壓器Tl各參數為:Np=25, Ns=7, Nf=8。產品在MOS管導通的初始階段，反饋繞組電壓較小，該階段G極電位幾乎為零，因此非穩態時期放電時間常數可近似為T2 ^ R13*C9 ^ 3.3ms，又充電時間常數Tl ^ R14*C9=332ms，所以非穩態時期，MOS管導通后電容C9電位逐漸下降，圖7顯示了(測試條件:輕載1=0.06A，高壓72V測試)電容C9上的電壓波形，MOS管導通后，電容電壓逐漸下降。上述參數RlO取值為332K Ω，兼顧了產品的開機啟動電流和輸出短路功耗。表一例舉了輸入電壓18V、48V、72V，滿載1=0.6A時的電源開機啟動最小限流值和各點條件下的輸出短路功耗。表一
權利要求
1.一種自激振蕩反激變換器，直流輸入信號依次經過輸入濾波電路、主功率電路和輸出濾波電路后輸出直流信號，主功率電路包括主功率管和主變壓器；所述輸出的直流信號依次通過穩壓電路、隔離光耦和驅動控制電路對主功率管進行負反饋控制以實現穩定輸出，其特征在于:還包括帶恒流源的軟啟動電路，該軟啟動電路連接在所述輸入濾波電路的輸出端和所述驅動控制電路之間。
2.根據權利要求1所述的自激振蕩反激變換器，其特征在于:所述帶恒流源的軟啟動電路包括恒流源(D1A)、第一分壓電阻(R13)、第二分壓電阻(R14)和啟動電容(C9);所述恒流源(DlA)的陽極連接到自激振蕩反激變換器的電源輸入端，所述恒流源(DlA)的陰極依次通過所述第一分壓電阻(R13)和第二分壓電阻(R14)連接到自激振蕩反激變換器的電源參考端，所述啟動電容(C9)與所述第一分壓電阻(R13)和第二分壓電阻(R14)的串聯支路相并聯，所述第一分壓電阻(R13)和第二分壓電阻(R14)的連接點與所述主功率管的柵極相連接。
3.根據權利要求2所述的自激振蕩反激變換器，其特征在于:所述帶恒流源的軟啟動電路還包括限流電阻(R1A)，所述恒流源(DlA)的陽極通過所述限流電阻(RlA)連接到自激振蕩反激變換器的電源輸入端。
4.根據權利要求2所述的自激振蕩反激變換器，其特征在于:所述帶恒流源的軟啟動電路還包括限流電阻(R1A)，所述限流電阻(RlA)連接在所述恒流源(DlA)的陰極與所述第一分壓電阻(Rl3)和啟動電容(C9)的連接點之間。
5.根據權利要求1至4任一項所述的自激振蕩反激變換器，其特征在于:所述的恒流源(DlA)為單一恒流源，或恒流源并聯形式，或恒流源與三極管、穩壓管、電阻復合而成的恒流源，或三極管和電阻 構成的恒流源。
全文摘要
本發明提供了一種自激振蕩反激變換器，能在實現軟啟動功能的同時，為產品的啟動和穩態階段提供合適的驅動補償，提高產品抗干擾能力和穩定性，同時擴大了自激振蕩反激變換器輸入電壓的設計范圍和負載的變化范圍，其電源輸入端輸入的直流輸入信號依次經過輸入濾波電路、主功率電路和輸出濾波電路后輸出直流信號，主功率電路包括主功率管和主變壓器；所述輸出的直流信號依次通過穩壓電路、隔離光耦和驅動控制電路對主功率管進行負反饋控制以實現穩定輸出，其還包括帶恒流源的軟啟動電路，該軟啟動電路連接在所述輸入濾波電路的輸出端和所述驅動控制電路之間。
文檔編號H02M1/36GK103248238SQ20121002626
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月7日 優先權日2012年2月7日
發明者郭國文, 尹向陽 申請人:廣州金升陽科技有限公司