一種自激推挽式變換器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種自激推挽式變換器，利用二個以上的磁芯組合到一起來實(shí)現(xiàn)和整體磁芯一樣的磁飽和，來實(shí)現(xiàn)推挽三極管的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)的方法采用，磁芯接觸面采用鏡面工藝，在鏡面結(jié)合處添加磁液，或置于高溫中焗烤來實(shí)現(xiàn)磁飽和。具有變換效率較高，變壓器體積小，同時獲得變壓器繞制工藝簡單，一致性好、可靠性高的特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種自激推挽式變換器
本專利技術(shù)涉及開關(guān)電源，特別涉及自激推挽式變換器類開關(guān)電源。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有的自激推挽式變換器，電路結(jié)構(gòu)來自1955年美國羅耶（G.H.Royer)專利技術(shù)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)換控制電路的開端；部分電路來自1957年美國查賽（JenSen，有的地方譯作“井森”)專利技術(shù)的自激式推挽雙變壓器電路，后被稱為自振蕩Jensen電路或Jensen電路；這兩種電路，后人統(tǒng)稱為自激推挽式變換器。自激推挽式變換器的相關(guān)工作原理在電子工業(yè)出版社的《開關(guān)電源的原理與設(shè)計》第67頁至70頁有描述，該書ISBN號7-121-00211-6。電路的主要形式為上述著名的Royer電路和自振蕩Jensen電路。圖1示出的為自激推挽式變換器常見應(yīng)用，電路結(jié)構(gòu)為Royer電路；圖2示出的電路就是著名的自振蕩Jensen電路，中文常音譯為“井森”電路，在圖1和圖2中，電路都要利用變壓器B1的磁芯飽和特性進(jìn)行振蕩，在圖2的Jensen電路中，電路的自振蕩頻率和驅(qū)動功能，改由磁飽和的變壓器B1來實(shí)現(xiàn)，因此，主功率變壓器B2能工作在不飽和狀態(tài)。Royer電路的振蕩頻率是電源電壓的函數(shù)，在電子工業(yè)出版社的《開關(guān)電源的原理與設(shè)計》第68頁第18行有描述，該書ISBN號7-121-00211-6。這里引用如下：式中：f為振蕩頻率；BW為工作磁感應(yīng)強(qiáng)度(T)，一般取50%～70%磁飽和點(diǎn)Bm值；N為線圈匝數(shù)；S為磁芯有效截面積；Vs為工作電源電壓。從公式(1)可以看出，Royer電路的工作電壓一定的前提下，其工作頻率是很穩(wěn)定的。為了方便理解Royer電路的工作原理，從而進(jìn)一步理解本申請，特別是電路利用磁芯飽和特性進(jìn)行推挽振蕩這一點(diǎn)，這里以圖1為例，說明其工作原理。圖1的電路結(jié)構(gòu)為：輸入濾波電容C連接于電壓輸入端與地之間，對輸入電壓進(jìn)行濾波；濾波后的輸入電壓接入啟動電路，啟動電路由偏置電阻R1和電容C1并聯(lián)組成；偏置電阻R1的兩端分別與電壓輸入端以及為兩個推挽晶體管TR1、TR2基極提供正反饋的變壓器B1原邊線圈NB1和NB2的中心抽頭連接；兩個推挽晶體管TR1、TR2的發(fā)射極共地，兩個集電極分別連接變壓器原邊線圈NP1和NP2的兩個端頭，基極連接變壓器原邊線圈NB1和NB2的兩個端頭，原邊線圈NP1和NP2中的中心抽頭連接電壓輸入端；變壓器B1的副邊線圈NS連接輸出電路至電壓輸出端。其工作原理簡述為：參見圖1，接通電源瞬間，偏置電阻R1和電容C1并聯(lián)回路通過線圈NB1和NB2繞組為三極管TR1和TR2的基極、發(fā)射極提供了正向偏壓，兩只三極管TR1和TR2開始導(dǎo)通，由于兩個三極管特性不可能完全一樣，因此，其中一只三極管會先導(dǎo)通，假設(shè)三極管TR2先導(dǎo)通，產(chǎn)生集電極電流IC2，其對應(yīng)的線圈NP2繞組的電壓為上正下負(fù)，根據(jù)同名端關(guān)系，其基極線圈NB2繞組也出現(xiàn)上正下負(fù)的感應(yīng)電壓，這個電壓增大了三極管TR2的基極電流，這是一個正反饋的過程，因而很快使三極管TR2飽和導(dǎo)通；相應(yīng)地，三極管TR1對應(yīng)的線圈NB1繞組的電壓為上正下負(fù)，這個電壓減小了三極管TR1的基極電流，三極管TR1很快完全截止。三極管TR2對應(yīng)的線圈NP2繞組里的電流，以及這個電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間而線性增加，但磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到接近或達(dá)到變壓器B1磁芯的飽和點(diǎn)Bm時，線圈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，增加的速率遠(yuǎn)大于基極電流的增加，三極管TR2脫離飽和，三極管TR2的集電極到發(fā)射極的壓降UCE增大，相應(yīng)地，變壓器NP2繞組上的電壓就減小同一數(shù)值，線圈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，變壓器B1線圈上的電壓將反向，使另一只三極管TR1導(dǎo)通，此后，重復(fù)進(jìn)行這一過程，形成推挽振蕩。繞組Ns的輸出端的波形如圖3所示。圖4為變壓器B1磁芯的方形磁滯回線，其中+Bm、－Bm為磁芯的兩個磁飽和點(diǎn)，在圖3的半個周期內(nèi)，變壓器B1磁芯的工作點(diǎn)運(yùn)動的路線為ABCDE，在下半個周期內(nèi)運(yùn)動路線為EFGHA。事實(shí)上，三極管TR2或TR1對應(yīng)的線圈繞組里的電流，以及這個電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間而線性增加到圖4中D點(diǎn)或H點(diǎn)時，電路就會進(jìn)行推挽轉(zhuǎn)換，即另一只三極管導(dǎo)通，而對應(yīng)的三極管會截止。由于三極管存在一個存儲時間(storagetime)，即三極管基極接收到關(guān)斷信號，而集電極電流要延時小段時間才開始下降直到關(guān)斷，存儲時間會產(chǎn)生在圖4中，磁芯工作點(diǎn)運(yùn)動路線從D點(diǎn)向E點(diǎn)移動，對應(yīng)地，或磁芯工作點(diǎn)運(yùn)動路線從H點(diǎn)向A點(diǎn)移動。圖2示出的相似結(jié)構(gòu)，就是開關(guān)驅(qū)動功能與主功率變壓器脫離的電路，如圖2所示。前文描述過，電路的自振蕩頻率和驅(qū)動功能，改由磁飽和的變壓器B1來實(shí)現(xiàn)，因此，主功率變壓器B2能工作在不飽和狀態(tài)。雖然B1出現(xiàn)磁飽和，因?yàn)锽1的體積相對較小，磁飽和消耗的能量小，在相同條件下，Jensen電路的總體效率略高。上述Royer、Jensen電路特點(diǎn)為：利用磁芯飽和特性進(jìn)行推挽振蕩，變壓器輸出波形為近似方波，電路的變換效率較高。磁芯要在特定的時間瞬間接近飽和狀態(tài)，所以無法采用存在氣隙的磁芯。上述自激推挽式變換器必需使用磁飽和式磁芯，而磁芯加氣隙是公知的抗磁飽和的手段。自激推挽式變換器中，也存在不是利用磁芯飽和特性進(jìn)行推挽振蕩的電路，如集極諧振型Royer電路，其輸出為正弦波或近似正弦波，集極諧振型Royer電路又稱“冷陰極燈管逆變器(CCFLinverter)”，也會簡稱為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，以及在兩只推挽三極管集電極之間并聯(lián)一只容量很大的諧振電容，以獲得輸出正弦波或近似正弦波。另一種不利用磁芯飽和特性進(jìn)行推挽振蕩的自激推挽式變換器，在人民郵電出版社1990年出版，王桂英編著的《電源變換技術(shù)》第57頁至70頁有描述，該書ISBN號為7-115-04229-2/TN·353。在該書中57頁第三節(jié)的第三段第二行(圖2-28上的第三行)已提到：變壓器工作在非飽和狀態(tài)，變壓器的體積比較大。圖5中的“有氣隙”所指的實(shí)線為圖4對應(yīng)的磁芯開很小的氣隙后的磁滯回線；圖5中的“無氣隙”所指的虛線為對比用的磁滯回線，和圖4相同。公知技術(shù)認(rèn)為，開了氣隙以后，矯頑力和磁飽和點(diǎn)不變，但是要達(dá)到磁飽和點(diǎn)所需的H值急聚增大，即線圈中的電流增大，這需要更粗的漆包線來繞制變壓器B1，否則原來的漆包線無法承受更大的電流，這樣一來，變壓器B1的成本和體積都會增加；要達(dá)到磁飽和點(diǎn)所需的H值急聚增大，另一個方法是變壓器B1的線圈所繞制匝數(shù)成倍增加，同樣，匝數(shù)成倍增加，帶來內(nèi)阻增大，損耗增加，自激推挽式變換器的效率下降。這也是上述《電源變換技術(shù)》提及的“變壓器工作在非飽和狀態(tài)，變壓器的體積比較大”產(chǎn)生原因。自激推挽式變換器在目前的開關(guān)電源領(lǐng)域中，由于在小信號模型中，唯一的交流小信號輸入阻抗為正的電源，而其它開關(guān)電源的交流小信號輸入阻抗為負(fù)，交流小信號輸入阻抗為負(fù)的開關(guān)電源并聯(lián)使用時極不方便，自激推挽式變換器的交流小信號輸入阻抗為正，并聯(lián)、級聯(lián)使用極為方便，所以得到廣泛使用。為了方便，利用磁芯飽和特性進(jìn)行推挽振蕩的自激推本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種自激推挽式變換器，包括一推挽變壓器，其特征在于：所述的推挽變壓器的磁芯為二個以上磁芯組合而成，磁通經(jīng)過的結(jié)合面為鏡面，所述的鏡面結(jié)合處氣隙用磁液填補(bǔ)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種自激推挽式變換器，包括一推挽變壓器，其特征在于：所述的推挽變壓器的磁芯為二個以上磁芯組合而成，磁通經(jīng)過的結(jié)合面為鏡面，所述的鏡面結(jié)合處氣隙用磁液填補(bǔ),所述的磁液是將納米磁性微粒均勻分散在載液中形成的穩(wěn)定膠體溶液,所述的納米磁性微粒的粒徑為500目以下。2.一種自激推挽式變換器，包括一推挽變壓器，其特征在于：所述的推挽變壓器的磁芯為二個以上磁芯組合而成，磁通經(jīng)過的結(jié)合面為鏡面，所述的鏡面結(jié)合在一起產(chǎn)生的結(jié)合力在4.3N/cm2以上，繞制好的繞組裝上所述的磁芯后，置于所述的磁芯居里...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王保均，楊聲斌，
申請(專利權(quán))人：廣州金升陽科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：