[发明专利]一种新型电源适配器及其工作方法

说明书

本发明涉及一种新型电源适配器及其工作方法，包括，整流滤波电路、反激电路、补偿电路和控制电路，整流滤波电路与反激电路连接，反激电路与补偿电路均与控制电路电性相连；反激电路与补偿电路连接；补偿电路包括副边补偿绕组W₂、第一二极管D₁、补偿电容C_a和DC‑DC电路；所述副边补偿绕组W₂的一端与所述第一二极管D₁的阳极连接，副边补偿绕组W₂的另一端与补偿电容C_a的一端及DC‑DC电路连接，第一二极管D₁的阴极分别与补偿电容C_a的另一端和所述DC‑DC电路连接；DC‑DC电路分别与反激电路和控制电路连接。本发明补偿电路中的半导体器件只在输入电压较低无法满足输出功率工作的情况下才开始工作，有效地降低了开关损耗，有利于整机效率的提升。

技术领域

本发明涉及电源适配器领域，特别是一种新型电源适配器及其工作方法。

背景技术

随着科学技术的进步，各种电子产品爆炸式的增长带动了各附属产业的蓬勃发展。电源适配器作为这些电子产品的基础，其地位是不可替代的。高功率密度化是电源适配器的重要发展趋势。然而，磁性元件的体积一直是制约电源适配器高功率密度化的主要因素。提高开关管的开关频率可以有效地减小功率变换器中磁性元件的体积与重量。此时，输入电解电容的体积已经可以与磁性元件比拟，于是人们开始将目光聚焦在了电解电容上。

当前电源适配器中,多采用反激拓扑结构。输入电解电容是AC-DC变换器的重要组成部分，在电源适配器中起到储能和滤波的作用。容值适合的输入电解电容可以有效减小整流后输入电压的脉动，并在输入能量不足时释放所储存的电能，从而使得电路稳定。由于电源适配器宽范围交流输入（90~264V）的要求，输入电压经全桥整流后，最大峰值可达到373.4V，在合适容值的前提下，输入电容只能选择高耐压的电解电容。然而，高耐压的电解电容体积较大，极大限制了电源适配器的体积。因此，电源适配器要想实现高功率密度化，消除输入电解电容是必不可少的一个环节。

消除输入电解电容，将会导致全桥整流后的输入电压跌落至接近于0，使得二倍工频周期中有一段时间输入能量不足以提供输出能量，从而使得输出电压跌落，电压纹波急剧增大。

目前，市面上的电源适配器大都含有输入电解电容。无电解电容技术在电源适配中的应用较少，多运用于LED驱动电源领域。相似的电路拓扑结构，使得LED驱动电源领域中的无电解电容技术在电源适配器领域也具有一定的参考价值。无电解电容的LED驱动电源拓扑可分为三大类：并联辅助网络拓扑结构、多端口输出拓扑结构、集成辅助网络拓扑结构。

并联辅助网络拓扑结构如图1所示，在DC-DC变换器的输出端和电阻R₀之间并联一个双向变换器，使其输入电流等于脉动电流中的二倍工频交流分量，从而使得电阻R₀的驱动电流为恒定电流。该方法是将能量通过双向DC/DC变换器存储在电容中，待需要主功率输出需要能量补偿的时候再将电容中的能量通过双向DC/DC变换器输出的电阻R₀上，实现能量的补偿，从而实现减小电阻R₀上的电流纹波。该拓扑结构的输出电流纹波一般在7%左右。该结构上的双向DC/DC变换器一直工作于高频的开关状态，且能量在该变换器上双向流动，因此会有一定的效率损失。

多端口输出拓扑结构如图2所示，通过控制DC-DC变换器的输出电压对PFC变换器的低频输出电压纹波进行反相补偿。该方案通过两个DC-DC变换器的组合优化，利用输出电压纹波反相补偿的方法消除了输出纹波，从而消除了电解电容。该拓扑结构的输出电流纹波一般在5%左右。该结构DC/DC变换器一直工作于高频的开关状态，因此其会有一定的效率损失。