[发明专利]一种零共模电磁噪声的平衡结构隔离开关电源

说明书

本发明提供了一种零共模电磁噪声的平衡结构隔离开关电源，包括变压器原边侧平衡结构功率变换电路、变压器副边侧平衡结构整流电路、变压器平衡辅助绕组供电电路、变压器原边侧的控制与驱动电路，所述控制与驱动电路根据电压隔离反馈电路、电流隔离反馈电路反馈的信号，输出隔离驱动信号给所述变压器原边侧平衡结构功率变换电路，控制所述变压器原边侧平衡结构功率变换电路的导通和关断。本发明的有益效果是：将平衡电路原理引入功率变换拓扑，将变压器原边绕组、副边绕组、辅助绕组进行对称设计，并和功率半导体器件进行平衡组合，从而将主电路中的电磁噪声源利用拓扑平衡实现抵消，达到共模电磁噪声有效抑制的目的。

技术领域

本发明涉及开关电源，尤其涉及一种零共模电磁噪声的平衡结构隔离开关电源。

背景技术

高效率、高功率密度是当代电力电子功率变换器发展的基本趋势，开关速度高频化是则是实现功率变换器小型化的最有效方法之一。但随着开关频率的提高，功率变换器产生的电磁干扰(Electromagnetic inference,EMI)问题也越来越严重。电磁噪声不仅影响周围敏感电子设备正常工作，也会导致变换器自身工作可靠性降低，致使变换器产品电磁兼容认证(EMC)失败。开关电源产生的共模(Common mode,CM)电磁干扰幅值高，而且形成和传播过程复杂，抑制难度大，因而共模电磁干扰是开关电源电磁兼容设计、整改中最困难环节之一。现代隔离开关电源常用在变压器绕组中加入屏蔽层、添加补偿电容或者补偿绕组等方法抑制共模噪声，这些办法常需要增加额外的元器件、屏蔽层或补偿绕组，不仅会使得电源的成本增加，也常造成效率下降。

因此，在不增加成本、不降低开关电源主要电气性能前提下，如何更好的实现开关电源共模电磁噪声的有效消除，具有重要工业应用价值和社会意义。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种零共模电磁噪声的平衡结构隔离开关电源。

本发明提供了一种零共模电磁噪声的平衡结构隔离开关电源，包括具有对称原边绕组的变压器原边侧平衡结构功率变换电路、具有对称副边绕组的变压器副边侧平衡结构整流电路、具有对称辅助绕组的变压器平衡辅助绕组供电电路、变压器原边侧的控制与驱动电路、用于采样输出电压的电压隔离反馈电路和用于采样工作电流的电流隔离反馈电路，所述变压器平衡辅助绕组供电电路分别与所述变压器原边侧平衡结构功率变换电路、变压器副边侧平衡结构整流电路紧磁耦合，所述变压器平衡辅助绕组供电电路与所述控制与驱动电路连接，在开关电源起动过程结束后，为所述控制与驱动电路供电，所述电压隔离反馈电路的输入端与所述变压器副边侧平衡结构整流电路的输出端连接，所述电流隔离反馈电路的输入端与所述变压器原边侧平衡结构功率变换电路的输入端连接，所述控制与驱动电路的输入端分别与所述电压隔离反馈电路、电流隔离反馈电路的输出端连接，所述控制与驱动电路的输出端与所述变压器原边侧平衡结构功率变换电路的输入端连接，所述控制与驱动电路根据所述电压隔离反馈电路、电流隔离反馈电路反馈的信号，输出隔离驱动信号给所述变压器原边侧平衡结构功率变换电路，控制所述变压器原边侧平衡结构功率变换电路的导通和关断。

作为本发明的进一步改进，所述变压器原边侧平衡结构功率变换电路包括主功率器件S₁和变压器原边平衡绕组，所述变压器原边平衡绕组包括：原边绕组线圈W_p1和原边绕组线圈W_p2；所述主功率器件S₁的漏极连接至所述原边绕组线圈W_p1的非同名端，源极连接至所述原边绕组线圈W_p2的同名端，其门极与经电气隔离的所述控制与驱动电路的输出驱动信号相连，所述原边绕组线圈W_p1的同名端接直流输入电压V_IN的正极，所述原边绕组线圈W_p2的非同名端接直流输入电压V_IN的负极，所述控制与驱动电路根据所述电压隔离反馈电路、电流隔离反馈电路反馈的信号，输出脉宽调制或频率调制控制脉冲信号，经电气隔离后，送至主功率器件S₁门极，实现主功率器件S₁可靠导通和关断。