[发明专利]一种隔离式高轻载效率的低输出电压大电流开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源，尤其涉及一种隔离式高轻载效率的低输出电压大电流开 关电源。

背景技术

目前，无论是CPU、DSP等处理器，还是其他数字集成电路，其供电电压已经越来 越低，内核电压大约为1V左右，并且随着半导体工艺的进步，该电压仍有下降的趋势。 由于电压的降低，在同功率情况下，必然带来电流的增加。比如一个50W功率1V供电 的CPU，其电流将达到50A。所以低压大电流的开关电源目前正是一个飞速发展的研究 热点。

CPU等处理器的电源，由于输入电压较低，一般为12V左右，普遍采用非隔离的多 相BUCK结构。而针对通信电源等领域，一般输入电压为48V，考虑到效率等因素，一 般需采用隔离式的电源结构，如有源钳位、半桥、双管正激等等。以上各种电源结构， 如果是低压大电流输出情况，则一般在输出级都会采用同步整流电路以提高电源在大负 荷时的效率。虽然同步整流电路能够大大提高电源重载时的效率，但是其轻载效率却很 低，这也是这种结构的一个普遍缺点。之所以轻载效率低，是因为由于同步整流开关管 的存在，电源始终工作在连续模式，使得轻载时输出电感会产生反方向的电流，该电流 流过开关管、电感、隔离变压器等都会带来多余的损耗，因而降低效率，重载时将不会 产生这种反向电流。然而，大多数数字芯片经常会处于待机等轻载状态，所以提高该类 电源的轻载效率是非常有必要的。

目前，针对CPU供电的非隔离式电源，考虑轻载效率优化的设计比较多，而针对隔 离式低压大电流电源，则少有提高其轻载效率的有效方法。从已有技术来看，大部分都 是基于集成电路，采用专用集成电路的复杂控制，以达到轻载时开关电源模式的切换， 提高轻载效率，但是一般这样的集成电路成本都比较高，外围电路复杂，只适合于高端 电源的应用。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种隔离式高轻载效率的低输出电压大 电流开关电源。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明一种隔离式高轻载效率的低输出电压大电流开关电源，包括有源钳位初级开 关电路、隔离变压器、同步整流电路、输出滤波电路、输出采样电路、误差放大隔离电 路和脉宽调制控制电路，其中有源钳位初级开关电路依次串接隔离变压器和同步整流电 路，有源钳位初级开关电路依次串接脉宽调制控制电路、误差放大隔离电路、输出采样 电路和输出滤波电路，有源钳位初级开关电路和脉宽调制控制电路公共接输入端地，输 出滤波电路和输出采样电路接输入端地，还包括辅助续流管、负载检测电路和隔离驱动 电路，其中辅助续流管分别与同步整流电路和输出滤波电路连接，负载检测电路分别与 有源钳位初级开关电路、隔离驱动电路和脉宽调制控制电路连接，隔离驱动电路分别与 有源钳位初级开关电路、同步整流电路和脉宽调制控制电路连接。

本发明具有如下优点：

1)在不影响重载效率的情况下，大大提高隔离式有源钳位同步整流电路的轻载效率。

2)电路简单，无需专用集成电路的复杂控制，成本低，可靠性好。

3)电流检测电路不需要电阻采样，大大降低了功耗，而且其结构简单，只由一个运放、 电阻、电容组成，成本很低。

4)采用肖特基二极管作为续流管可减小二极管损耗，并有效防止反向电流带来的电压尖 峰而保护同步整流MOS管的安全。

5)互感隔离驱动电路结构简单可靠，方便实现S3栅极的隔离浮置驱动以及S4的栅极 隔离驱动信号控制，成本低。

附图说明

图1：本发明整体结构原理图。

图2：本发明电路原理图。

图3：本发明实施例电路原理图。

图4：电流检测波形图。

图5：CCM电流，MOS管的开关信号波形图。

图6：DCM电流，MOS管的开关信号波形图。

图7：轻载时的效率比较图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：