本發(fā)明涉及電子電力，尤其涉及一種具有浮地結(jié)構(gòu)的準諧振反激電源電路和電力轉(zhuǎn)換設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著電子設(shè)備的小型化和高效化發(fā)展，開關(guān)電源在消費類電子、通信設(shè)備和工業(yè)應(yīng)用中得到了廣泛應(yīng)用。其中，反激式拓撲以其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、適合小功率范圍的優(yōu)勢被廣泛采用。然而，傳統(tǒng)的固定頻率反激拓撲在高頻工作條件下，容易產(chǎn)生較高的開關(guān)損耗，并且由于變壓器漏感的存在，導(dǎo)致功率器件在開通和關(guān)斷時會產(chǎn)生電壓尖峰，進一步增加了系統(tǒng)的功率損耗和電磁干擾(emi)問題。為了解決這些問題，業(yè)界逐漸引入了準諧振反激拓撲。

2、準諧振反激拓撲通過檢測變壓器初級繞組的振蕩信號，在初級功率管vds諧振到谷底電壓時，再開通功率管，從而可以提高電源系統(tǒng)效率。這種方式不僅能顯著降低開關(guān)損耗，還可以減輕電壓尖峰對功率器件的沖擊，提高電源轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)的可靠性。然而，盡管準諧振拓撲具有明顯的效率優(yōu)勢，現(xiàn)有的設(shè)計往往需要復(fù)雜的控制電路和精確的電壓檢測機制，對電路的集成度提出了較高要求。此外，傳統(tǒng)的硅基功率器件在高頻工作時仍面臨開關(guān)損耗和熱管理問題，限制了電源的整體性能。

3、為了進一步提升電源的開關(guān)效率和功率密度，氮化鎵(gan)功率器件的應(yīng)用逐漸引起關(guān)注。與傳統(tǒng)的硅基器件相比，氮化鎵器件具有更低的導(dǎo)通電阻和更快的開關(guān)速度，能夠在高頻下實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。

4、在傳統(tǒng)的準諧振反激拓撲電路中，功率管的開通與關(guān)斷通過控制變壓器初級繞組的電流來實現(xiàn)。通常，變壓器的初級繞組和用于為控制芯片供電的繞組是分開的，這樣的設(shè)計雖然可以有效隔離功率傳輸和控制電路，但也增加了變壓器的體積和成本。

5、現(xiàn)有的準諧振反激電路存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等問題，無法滿足開關(guān)電源小型化、高效、高密度的發(fā)展需要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供了一種具有浮地結(jié)構(gòu)的準諧振反激電源電路和電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，通過浮地接地結(jié)構(gòu)和繞組復(fù)用，簡化了準諧振反激電源電路的結(jié)構(gòu)、降低了成本，為小型化、高效、高密度的電力轉(zhuǎn)換應(yīng)用提供了一種新的解決方案。

2、為實現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種具有浮地結(jié)構(gòu)的準諧振反激電源電路，所述準諧振反激電源電路包括：內(nèi)置集成氮化鎵功率器件和準諧振反激控制器的功率開關(guān)器件和變壓器；

3、所述內(nèi)置集成氮化鎵功率器件和準諧振反激控制器的功率開關(guān)器件包括：輔助繞組電壓檢測引腳vs、反饋輸入引腳fb、芯片供電引腳vcc、芯片參考地引腳gnd、氮化鎵功率器件漏極引腳sw、氮化鎵功率器件源極引腳cs和高壓啟動及x電容放電引腳hv；

4、所述變壓器包括：第一初級繞組np1、第二初級繞組np2和次級繞組ns；

5、所述第一初級繞組np1的同名端接氮化鎵功率器件漏極引腳sw，異名端接高壓啟動及x電容放電引腳hv和電路的電源電壓輸入端；

6、所述第二初級繞組np2串接在芯片參考地引腳gnd和電路的電源地pgnd之間，用以形成浮地結(jié)構(gòu)；其中所述第二初級繞組np2的同名端接電路的電源地pgnd，且通過供電回路連接到芯片供電引腳vcc；所述第二初級繞組np2的異名端接所述電源地pgnd，并且所述第二初級繞組np2的異名端通過電流采樣電阻rcs1連接到氮化鎵功率器件源極引腳cs；

7、所述次級繞組ns接輸出整流濾波電路后接負載；

8、在所述氮化鎵功率器件開通時，各繞組的異名端電壓高于同名端；由電路的電源電壓輸入端開始，通過第一初級繞組np1、氮化鎵功率器件漏極引腳sw、氮化鎵功率器件源極引腳cs、電流采樣電阻rcs1和第二初級繞組np2，回到電路的電源地pgnd，形成開通回路；在所述開通回路中，第一初級繞組np1和第二初級繞組np2串聯(lián)，構(gòu)成初級主繞組；

9、在所述氮化鎵功率器件關(guān)斷時，所述變壓器兩側(cè)的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，各繞組的同名端電壓高于異名端；所述次級繞組ns與所述輸出整流濾波電路形成回路，維持對負載的輸出電壓；所述第二初級繞組np2用作供電繞組，與供電回路形成對功率開關(guān)器件進行供電的回路。

10、優(yōu)選的，所述供電回路包括：整流二極管d1、限流電阻r3和電容c2；

11、所述整流二極管d1的正極接所述第二初級繞組np2的同名端，負極接所述限流電阻r3的一端，所述限流電阻r3的另一端接所述電容c2的一端，并接到所述芯片供電引腳vcc；

12、所述電容c2的另一端接所述芯片參考地引腳gnd和所述第二初級繞組np2的異名端。

13、優(yōu)選的，所述供電回路包括：整流二極管d1、限流電阻r3和電容c2；

14、所述整流二極管d1的正極接所述第二初級繞組np2的同名端，負極接所述限流電阻的一端，所述限流電阻的另一端接所述電容c2的一端，并接到所述芯片供電引腳vcc；

15、所述電容c2的另一端接所述芯片參考地引腳gnd和所述第二初級繞組np2的異名端。

16、優(yōu)選的，所述輸出整流濾波電路包括：整流二極管d2和電容ec2；

17、所述電容ec2的一端接所述次級繞組ns的同名端，另一端接所述整流二極管d2的正極，同時接信號地sgnd，所述整流二極管d2的負極接所述次級繞組ns的異名端。

18、優(yōu)選的，所述電源電壓輸入端為輸入電容ec1的正端，所述輸入電容ec1的正端接電壓輸入電壓vi?n_dc，所述輸入電容ec1的負端接電路的電源地pgnd。

19、優(yōu)選的，所述具有浮地結(jié)構(gòu)的準諧振反激電源電路還包括輔助繞組電壓檢測支路；

20、所述輔助繞組電壓檢測支路包括第一電阻r1和第二電阻r2；

21、所述第一電阻r1的一端接所述第二初級繞組np2的同名端，另一端與所述第二電阻r2的一端在輔助繞組電壓檢測參考點相連接，所述第二電阻r2的另一端接所述第二初級繞組np2的異名端；

22、所述輔助繞組電壓檢測參考點接所述輔助繞組電壓檢測參考點引腳vs。

23、優(yōu)選的，所述反饋輸入引腳fb與所述芯片參考地引腳gnd之間接有反饋濾波電容c1。

24、優(yōu)選的，在所述氮化鎵功率器件開通時，所述氮化鎵功率器件源極引腳cs還用于對流過所述初級主繞組的電流進行監(jiān)測，當監(jiān)測到電流達到設(shè)定的限值時，所述功率開關(guān)器件中的準諧振反激控制器控制關(guān)斷所述氮化鎵功率器件。

25、優(yōu)選的，在所述氮化鎵功率器件關(guān)斷時，所述功率開關(guān)器件通過監(jiān)測輔助繞組電壓檢測引腳vs的電壓對變壓器進行退磁情況監(jiān)測，使得所述準諧振反激控制器控制在準諧振點控制開通所述氮化鎵功率器件。

26、第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，所述電力轉(zhuǎn)換設(shè)備包括上述第一方面所述的具有浮地結(jié)構(gòu)的準諧振反激電源電路。

27、本發(fā)明實施例提供的具有浮地結(jié)構(gòu)的準諧振反激電源電路，通過電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，實現(xiàn)了在氮化鎵功率器件開通狀態(tài)下，第一初級繞組np1和第二初級繞組np2通過氮化鎵功率器件實現(xiàn)串聯(lián)，構(gòu)成初級主繞組，在氮化鎵功率器件關(guān)斷狀態(tài)下，第二初級繞組np2用作供電繞組，對功率開關(guān)器件的準諧振反激控制器供電。這種設(shè)計簡化了電路的結(jié)構(gòu)，不需要額外的繞組為準諧振反激控制器提供電源，減小了變壓器的體積和電路的復(fù)雜性。本發(fā)明的電路可以應(yīng)用于高功率密度、高頻率的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，如開關(guān)電源、dc-dc轉(zhuǎn)換器等。