專(zhuān)利名稱(chēng)：一種自激推挽式變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自激推挽式變換器的這類(lèi)電源模塊。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的自激推挽式變換器，電路結(jié)構(gòu)來(lái)自1955年美國(guó)羅耶(G. H. Royer)發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，也作Royer電路，這也是實(shí)現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開(kāi)端，自激推挽式變換器的相關(guān)工作原理在電子エ業(yè)出版社的《開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)》第67頁(yè)至70頁(yè)有描述，該書(shū)ISBN號(hào)7-121-00211-6。電路的主要形式為上述著名的Royer電路。圖I示出的為自激推挽式變換器常見(jiàn)應(yīng)用，電路結(jié)構(gòu)為Royer電路，在圖I中，電路都要利用變壓器BI的磁心飽和特性進(jìn)行振蕩，其工作原理在上述的《開(kāi)關(guān)電源的原理與 設(shè)計(jì)》第70頁(yè)有描述，為了方便理解其工作原理，這里以圖I為例，說(shuō)明其工作原理。圖I的電路結(jié)構(gòu)為輸入濾波電容C2連接于工作電壓Vin的輸入端與地GND之間，對(duì)輸入電壓進(jìn)行濾波；濾波后的輸入電壓接入啟動(dòng)電路，啟動(dòng)電路由偏置電阻Rl和電容Cl并聯(lián)組成；偏置電阻Rl的兩端分別與電壓輸入端、以及變壓器BI原邊線(xiàn)圈Nbi和Nb2的中心抽頭連接，原邊線(xiàn)圈Nbi和Nb2為兩個(gè)推挽三極管TRl、TR2基極提供正反饋驅(qū)動(dòng)信號(hào)；兩個(gè)推挽三極管TR1、TR2的發(fā)射極共地，兩個(gè)集電極分別連接變壓器原邊線(xiàn)圈Npi和Np2的兩個(gè)端頭，基極連接變壓器原邊線(xiàn)圈Nbi和Nb2的兩個(gè)端頭；原邊線(xiàn)圈Npi和Np2中的中心抽頭連接電壓輸入端；變壓器BI的副邊線(xiàn)圈Ns連接輸出電路至電壓輸出端。輸出電路為公知的全波整流電路，由ニ極管Dl和ニ極管D2以及輸出濾波電容C3構(gòu)成，輸出的直流電壓在圖I中DC out位置輸出。其工作原理簡(jiǎn)述為參見(jiàn)

圖1，接通電源瞬間，偏置電阻Rl和電容Cl并聯(lián)回路通過(guò)線(xiàn)圈Nbi和Nb2繞組為三極管TRl和TR2的基板、發(fā)射極提供了正向偏壓，兩只三極管TRl和TR2開(kāi)始導(dǎo)通，由于兩個(gè)三極管特性不可能完全一祥，因此，其中一只三極管會(huì)先導(dǎo)通(或其集電極電流大于另一只三極管的集電極電流，分析方法相同)。假設(shè)三極管TR2先導(dǎo)通，產(chǎn)生集電極電流ら，其對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈Np2繞組的電壓為上正下負(fù)，根據(jù)同名端關(guān)系，其基極線(xiàn)圈Nb2繞組也出現(xiàn)上正下負(fù)的感應(yīng)電壓，這個(gè)電壓増大了三極管TR2的基極電流，這是ー個(gè)正反饋的過(guò)程，因而很快使三極管TR2飽和導(dǎo)通；相應(yīng)地，三極管TRl對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈Nbi繞組的電壓為上正下負(fù)，這個(gè)電壓減小了三極管TRl的基極電流，三極管TRl很快完全截止?；鶚O線(xiàn)圈Nb2繞組又稱(chēng)為反饋繞組NB2。三極管TR2對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈Np2繞組里的電流，以及這個(gè)電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間而線(xiàn)性増加，但磁感應(yīng)強(qiáng)度増加到接近或達(dá)到變壓器BI磁心的飽和點(diǎn)Bm時(shí)，線(xiàn)圈Np2的電感量迅速減小，從而使三極管TR2的集電極電流急劇增加，増加的速率遠(yuǎn)大于基極電流的増加，三極管TR2脫離飽和，三極管TR2的集電極到發(fā)射極的壓降Ura増大，相應(yīng)地，變壓器Np2繞組上的電壓就減小同一數(shù)值，線(xiàn)圈Nb2繞組感應(yīng)的電壓減小，結(jié)果使三極管TR2基極電壓也降低，造成三極管TR2向截止方向變化，此時(shí)，變壓器BI線(xiàn)圈上的電壓將反向，使另ー只三極管TRl導(dǎo)通，此后，重復(fù)進(jìn)行這ー過(guò)程，形成推挽振蕩。繞組Ns的輸出端的波形如圖2所示，可見(jiàn)，除了“集極諧振型Royer電路”輸出正弦波或近似正弦波外，自激推挽式變換器的工作波形是接近方波的。集極諧振型Royer電路又稱(chēng)“冷陰極燈管逆變器(CCFL inverter) ”，也會(huì)簡(jiǎn)稱(chēng)為CCFL逆變器或CCFL變換器，CCFL變換器在供電回路串入主功率繞組十倍電感量以上的電感，以獲得輸出正弦波或近似正弦波。圖3為變壓器BI磁心的方形磁滯回線(xiàn)，其中+Bm、一 Bm為磁心的兩個(gè)磁飽和點(diǎn)，在圖2的半個(gè)周期內(nèi)，變壓器BI磁心的工作點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路線(xiàn)為AB⑶E，在下半個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)為EFGHA。事實(shí)上，三極管TR2或TRl對(duì)應(yīng)的線(xiàn)圈繞組里的電流，以及這個(gè)電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間而線(xiàn)性増加到圖3中D點(diǎn)或H點(diǎn)吋，電路就會(huì)進(jìn)行推挽轉(zhuǎn)換，即另ー只三極管導(dǎo)通，而對(duì)應(yīng)的三極管會(huì)趨于截止。由于三極管存在ー個(gè)存儲(chǔ)時(shí)間(storage time)，即三極管基極接收到關(guān)斷信號(hào)，而集電極電流要延時(shí)小段時(shí)間才開(kāi)始下降直到關(guān)斷，存儲(chǔ)時(shí)間會(huì)產(chǎn)生在圖3中，磁心工作點(diǎn)運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)從D點(diǎn)向E點(diǎn)移動(dòng)，對(duì)應(yīng)地，或磁心工作點(diǎn)運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)從H點(diǎn)向A點(diǎn)移動(dòng)。設(shè)磁心工作點(diǎn)運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)從D點(diǎn)向E點(diǎn)移動(dòng)中，對(duì)應(yīng)于上述的三極管TR2的集電極電流急劇增加至ie2 (小寫(xiě)字母、大寫(xiě)下標(biāo)，表示含有直流的瞬間值)，由于變壓器BI的磁心處于接近磁飽和點(diǎn)，變壓器BI的磁心上的電感量已嚴(yán)重下降，三極管TR2的集電極電流急劇增加至込后，然后三極管TR2又馬上處于關(guān)斷狀態(tài)，根據(jù)公知理論，電感中的電流不能突變，那么在D點(diǎn)時(shí)，三極管TR2的集電極電流iC2，只能以反激(Fly-back)的形式釋放出去，形成圖2中41所指的尖峰；由于變壓器BI的磁心接近磁飽和，三極管TR2的集電極電流iC2部分能量以熱能形式出現(xiàn)在變壓器BI的磁心中。圖2中的40、41、42均為變壓器BI的磁心出現(xiàn)磁飽和產(chǎn)生的反激尖峰電壓，以41為例，40的分析方法相似。當(dāng)三極管TR2的集電極電流iC2在三極管TR2關(guān)斷吋，以反激(Flyback)的形式釋放出去，形成圖2中41的尖峰后，緊接著為三極管TRl飽和導(dǎo)通時(shí)，正激輸出的43波形，43波形的電壓完全符合變壓器的匝比關(guān)系。正因?yàn)槿绱?，這就帶來(lái)自激推挽式變換器Royer電路的缺點(diǎn)，參見(jiàn)圖1，當(dāng)三極管TR2的集電極電流ie2在三極管TR2關(guān)斷前，根據(jù)同名端關(guān)系，電路的輸出端是ニ極管Dl導(dǎo)通，把正激產(chǎn)生的電壓輸出給C3再給輸出端DC out，這是ー個(gè)電壓信號(hào)；當(dāng)三極管TR2的集電極電流iC2在三極管TR2關(guān)斷瞬時(shí)，根據(jù)公知理論，電感中的電流不能突變，三極管TR2的集電極電流iC2，只能以反激的形式釋放出去，iC2的原電流方向是從有黒點(diǎn)的同名端流向無(wú)黑點(diǎn)的另一端，和圖I中唯一的箭頭方向相同，這個(gè)電流會(huì)通過(guò)變壓器BI的磁心在其它繞組出現(xiàn)，即在副邊繞組Ns中，出現(xiàn)從有黒點(diǎn)的同名端流向無(wú)黑點(diǎn)的另一端，副邊繞組Nsi和Ns2中都出現(xiàn)由上至下的電流，ニ極管Dl由于反偏而不導(dǎo)通，而ニ極管D2由于正偏而導(dǎo)通，把三極管TR2的集電極電流iC2通過(guò)反激方式，在輸出端得到續(xù)流，這是電流輸出模式，輸出電壓和負(fù)載相關(guān)，負(fù)載小，輸出電壓就會(huì)很高。下面以ー組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)說(shuō)明這ー情況，采用和圖I同樣的電路，做成輸入直流5V，輸出直流5V，輸出電流為200mA的變換器，即輸出功率1W，包括變壓器BI，磁心采用外徑
5.Imm,內(nèi)徑2. 3mm,高度為I. 7mm,材質(zhì)采用越峰電子材料股份有限公司的P46磁材。其它電路的參數(shù)電阻Rl為IKQ ;電容C2為luF/6. 3V的貼片電容，電容C3為
2.2uF/6. 3V的貼片電容，電容Cl為0. 047uF/6. 3V貼片電容；三極管TRl和TR2為放大倍數(shù)在200倍左右的開(kāi)關(guān)三極管，其集電極最大工作電流為1A，這里選用了 FMMT491三極管；ニ極管Dl和D2均為RB160的肖特基整流管，其中，原邊功率繞組Npi和Np2的圈數(shù)分別為7匝，原邊反饋繞組Nbi和Nb2的圈數(shù)分別為2匝，副邊輸出繞組Nsi和Ns2的圈數(shù)分別為8匝。圖I的電路，使用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)測(cè)在輸出空載、半載(輸出5V，100mA)、滿(mǎn)載(輸出5V, 200mA)下的數(shù)據(jù)見(jiàn)表一
權(quán)利要求1.ー種自激推挽式變換器，包括變壓器，所述變壓器設(shè)有原邊功率繞組，原邊反饋繞組和副邊輸出繞組，其特征在于所述變壓器的磁心為榮嶺磁心，所述副邊輸出繞組繞制在榮嶺磁心的細(xì)部或局部上，其余的變壓器繞組繞制在榮嶺磁心的粗部或主部上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自激推挽式變換器，其特征在于所述榮嶺磁心的細(xì)部或局部的材質(zhì)與所述榮嶺磁心的粗部或主部的材質(zhì)一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自激推挽式變換器，其特征在于所述榮嶺磁心的細(xì)部或局部的材質(zhì)與所述榮嶺磁心的粗部或主部的材質(zhì)不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的自激推挽式變換器，其特征在于所述副邊輸出繞組設(shè)有用于輸出正向電壓的第一副邊線(xiàn)圈和用于輸出反向電壓的第二副邊線(xiàn)圈，所述第一副邊線(xiàn)圈和第二副邊線(xiàn)圈的連接點(diǎn)為副邊輸出繞組的中心抽頭，所述的自激推挽式變換器輸出全波信號(hào)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自激推挽式變換器，其所采用的變壓器設(shè)有原邊功率繞組，原邊反饋繞組和副邊輸出繞組，所述變壓器的磁心為榮嶺磁心，所述副邊輸出繞組繞制在榮嶺磁心的細(xì)部或局部上，其余的變壓器繞組繞制在榮嶺磁心的粗部或主部上。本實(shí)用新型的自激推挽式變換器能夠克服現(xiàn)有的自激推挽式變換器存在的缺點(diǎn)，不增加電阻作為假負(fù)載，使得自激推挽式變換器在空載時(shí)，自激推挽式變換器的輸出電壓上升在20%以?xún)?nèi)，同時(shí)降低輸出電壓中的紋波電壓，降低輸出端的EMI騷擾。
文檔編號(hào)H01F27/30GK202601388SQ201220207489
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者王保均 申請(qǐng)人:廣州金升陽(yáng)科技有限公司