[发明专利]一种自激振荡反激变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种自激振荡反激变换器，特别涉及一种带恒流源软启动电路的自激振荡反激变换器。

背景技术

自振荡反激变换器（Ringing Choke Converter）因其设计成本较低，具有较强的市场竞争力而备受设计者的青睐；然而其输出特性的好坏，很大程度上取决于各分立元器件的一致性，当变压器、主功率管、控制三极管、光耦等元器件的一致性越好，其输出性能也越稳定。因此降低自激振荡反激变换电路（RCC）对分立器件一致性的苛刻要求，提高其输出电压稳定性成为设计者考虑的重点。目前设计者多采用偏置补偿电路（控制三极管基极添加关断补偿），其输出电压的稳定性得到一定程度的提高，然而该方案调试难度大，产品的一致性依然较差，尤其在输出功率增加、输出容性负载增大时影响更为明显。

中国发明专利申请公开说明书CN101997423A中公开了一种自激振荡反激变换器（RCC）较为理想的电路形式，如图1所示，该自激振荡反激变换器主要包括滤波部分、软启动部分、MOS管、变压器、脉冲频率调制部分（PFM）、辅助电源、隔离光耦、稳压输出回路部分。输入电量经变压器连接输出回路部分，软启动部分连接MOS管的栅极，MOS管的栅极还接脉冲频率调制部分，辅助电源连接脉冲频率调制部分，脉冲频率调制部分和稳压输出回路部分之间接基准放大部分、隔离光耦，形成电压负反馈回路。

上述反激变换器的软启动电路，提高了产品启动时输出电压的稳定性，其工作原理为：输入上电后，软启动电路电压升高，MOS管导通，输出电压逐渐上升，在系统进入稳态前，软启动电路继续为MOS管提供驱动能量，同时软启动电路电压逐渐降低；当系统正常工作后，由于软启动电路充电时间远大于放电时间，软启动电路始终保持在较低电位（开机启动时，软启动电压波形见图7）。该软启动电路的缺点在于：稳态时，软启动电路中电容C9放电速度远快于充电速度，其对地电压接近1V（见图7），因此MOS管驱动完全依赖于反馈绕组能量，软启动电路正常工作时对MOS管补偿不足，产品输出性能容易受变压器工艺（反馈与输入耦合程度）、MOS管导通门限、输出外接容性负载等影响。当增大充电速度时，受输入电压范围宽和输出负载变化大的影响，容易出现过补偿，导致电源开机启动限流和产品输出短路功耗大等缺点。

图2是中国发明专利申请公开说明书CN101997423A中公开的一个实施例的电路原理图，包括输入滤波电路11、软启动电路12、脉冲频率调制电路13、主功率电路14、辅助电源电路15、输出滤波电路16、隔离光耦OC1、误差放大ADJ电路17。输入滤波电路11由滤波电容C0、滤波电容C1和滤波电感L0组成，形成了π型滤波电路。电容C0接电源输入端，另一端接地，电感L0接电源输入端，另一端接变压器同名端，电容C1的一端接变压器同名端，另一端接地。也可采用其它现有滤波电路，具体可按有关技术手册选定。软启动电路12包括：分压电阻R10、电阻R13、电阻R14和启动电容C9。电阻R10、电阻R13、电阻R14依次串联，串联电路的一端接电源输入端，一端接地。电容C9的一端接入电阻R10与电阻R13的串联结点，另一端接地。其工作原理为当接入输入电压时，电流经电阻R10对电容C9充电，经过时间                                               后电容电压达到MOS门限电压，实现开机软启动功能；当MOS管关断时，反馈绕组反向，同名端电位为负，因此MOS管电位亦为负，此时电容C9通过电阻R13快速放电，当MOS管导通时，输入电压通过电阻R10向电容C9充电，由于电阻R10的阻值远远大于电阻R13的阻值（R10取值减小时，产品输出短路功耗增加，启动电流增大，表二例举了R10取值减小时带来的不足），因此放电速度远快于充电速度，经过一段时间后电容C9能量释放完毕。脉冲频率调制电路13包括：电阻R6、电阻R9、电阻R11、电阻R111,电容C5、电容C6、电容C12，NPN型三极管TR2、PNP型三极管TR3、正反馈绕组P3。电容C6与电阻R11、电阻R111、电阻R6依次串联，串联电路的一端接入正反馈绕组P3的同名端，另一端接入三极管TR2的集电极。电容C5与电阻R9并联，并联电路的一端接入三极管TR2的基极，另一端接入三极管TR3的集电极。电容C12与电阻R111并联，并联电路的一端接入三极管TR3的发射极，另一端接入三极管TR3的集电极。其工作原理为：正反馈绕组P3、电容C6、电阻R11支路通过与主功率管TR1原副边耦合，构成自激振荡回路，控制开关管导通关断；同时电流环R5支路、电压环光耦支路通过双管驱动控制电路TR2、TR3调节开关管导通占空比，使产品输出正常。主功率电路14包括：变压器原边绕组P1、输出绕组P2，MOS管TR1,输出整流二极管D1，实现电源能量的转换、传递以及输入与输出隔离。辅助电源15包括：正反馈绕组P3、二极管D3，其工作原理为，反馈绕组同名端为正时，二极管D3导通，为光耦提供能量。输出滤波电路16，包括滤波电容C3，也可采用其它现有滤波电路，具体可按有关技术手册选定。隔离光耦包括：光耦OC1，其主要完成信号的传递和输入输出隔离作用。误差放大ADJ电路17包括：取样电路、信号比较放大电路。其工作原理为：输出电压漂高时，取样电路采集信号经信号比较放大电路后调节光耦原边电流，即通过电压环调节产品的占空比。在电源的输出端有一取样电流流经取样电路、误差放大、隔离光耦、脉冲频率调制PFM电路后对主功率电路中的主功率管进行负反馈控制；在输入滤波电路的输出端连接有一软启动电路，该软启动电路另一端与脉冲频率调制PFM连接以实现电源的软启动功能。