箝位吸收电路及其阻抗调节方法技术

技术编号:10072552 阅读:212 留言:0更新日期:2014-05-23 18:59
一种箝位吸收电路,用以降低功率变换器的功率开关上的尖峰电压值,包括:箝位开关;箝位电容,具有第一端和第二端,其第一端经由箝位开关电性耦接于功率开关,其第二端电性耦接于接地端;以及至少一阻抗调节电路,每一阻抗调节电路包括:开关元件,具有第一端、第二端和控制端,其第一端电性耦接于箝位电容的第一端,其第二端电性耦接于接地端;以及控制电路,接收功率变换器的检测参数,并将检测参数与一预设参数进行比较,输出一控制信号至开关元件的控制端,以调节阻抗调节电路的阻抗值。采用本发明专利技术,更加有效地箝位和吸收作用于功率开关上的尖峰电压,进一步提高功率变换器的效率,以及进一步降低功率变换器的成本。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及功率变换器领域的箝位吸收电路及其阻抗调节方法
技术介绍
功率变换器中的功率开关,例如晶体管,金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)等,在功率开关工作在高频的导通/关断过程中,电路中的电流变化率很大,并且流过感性元件,从而会产生超过功率开关的耐压值的尖峰电压。这种尖峰电压作用于功率开关上,会将功率开关击穿或损坏,这是功率变换器中普遍存在的问题。随着功率变换器工作电流和工作频率的提高,上述问题就变得更加严重。在功率变换器中采用箝位吸收电路可以降低作用在功率变换器中功率开关上的尖峰电压,通常耐压等级越小的功率开关的通态电阻也越小,因此,选用耐压等级更小的功率开关可以降低功率开关的损耗和成本。然而,箝位吸收电路自身也会带来额外的损耗。例如,图1示例性示出了一种现有技术中低压大电流场合比较常用的功率变换器二次侧输出的同步整流电路及其箝位吸收电路的电路图。如图1中所示,双输出绕组变压器T1、作为功率开关的同步整流元件Q1和Q2、与Q1和Q2反向并联的二极管、滤波电容C0、以及负载电阻R0构成了功率变换器二次侧输出的同步整流电路,其中双输出绕组变压器T1绕组旁的黑点“·”指示绕组的同名端,滤波电容C0上的加号“+”表示功率变换器输出的正极;箝位二极管D1和D2、箝位电容C1和C2、以及泄放电阻R1和R2分别构成了两个RCD箝位吸收电路。当同步整流元件Q1和Q2在关断时刻,双输出绕组变压器T1的绕组上的漏感以及电路中的寄生电感中的能量会产生尖峰电压,并作用在同步整流元件的源极和漏极之间。在不加吸收电路的情况下,同步整流元件Q1和Q2很容易被所产生的尖峰电压击穿或损坏。由于功率变换器输出侧电流通常常较大,因此同步整流元件Q1和Q2应该尽量选用耐压较低,通态电阻较小的场效应晶体管(MOSFET)。这样一来,箝位吸收电路在功率变换器中的作用就变得更加重要了。图1中所示的箝位吸收电路为传统的RCD箝位吸收电路。如虚线框中所示,图上方的RCD箝位吸收电路1由箝位二极管D1、箝位电容C1、以及泄放电阻R1组成。在同步整流元件Q1关断的时刻,箝位电容C1吸收二次侧绕组漏感和电路寄生电感的能量,从而抑制或降低了作用在同步整流元件Q1上的尖峰电压,其中箝位二极管通常选用超快速恢复二极管。当下一个关断时刻来临之前,箝位电容C1通过泄放电阻R1进行放电,以使箝位电容C1的电压下降到一个平衡状态,直到下一次同步整流元件Q1关断时刻,这时所产生的尖峰电压对箝位电容C1再次充电。类似地,图下方虚线框中所示的RCD箝位吸收电路由箝位二极管D2、箝位电容C2、以及泄放电阻R2组成,其工作过程与图上方的RCD箝位吸收电路1相同,用于抑制作用在同步整流元件Q2上的尖峰电压。然而,在如图1所示的现有技术中的这种RCD箝位吸收电路中,从箝位电容释放电荷通常会产生能量损耗,例如从箝位电容泄放的尖峰电流流过泄放电阻会产生损耗,同时箝位电容上的稳态电压施加到电阻上也会产生损耗,从而影响了功率变换器的效率。因此,现有技术的箝位吸收电路需要进一步的改善,以便更加有效地箝位和吸收作用在功率开关上的尖峰电压,进一步提高功率变换器的效率,以及进一步降低功率变换器的成本。
技术实现思路
为了解决上述技术问题之一,本申请提供一种箝位吸收电路,用以降低功率变换器的功率开关上的尖峰电压值,包括:箝位开关;箝位电容,具有第一端和第二端,其第一端经由所述箝位开关电性耦接于所述功率开关,其第二端电性耦接于接地端;以及至少一阻抗调节电路,每一阻抗调节电路包括:开关元件,具有第一端、第二端和控制端,其第一端电性耦接于所述箝位电容的第一端,其第二端电性耦接于所述接地端;以及控制电路,接收所述功率变换器的检测参数,并将所述检测参数与一预设参数进行比较,输出一控制信号至所述开关元件的控制端,以调节所述阻抗调节电路的阻抗值。本申请还提供了一种采用所述箝位吸收电路进行阻抗调节的方法,该方法包括:接收所述功率变换器的一检测参数;将所述检测参数与一预设参数进行比较,输出一控制信号;以及根据所述控制信号,调节所述阻抗调节电路的阻抗值。本申请的技术方案能够根据功率变换器的工作状态来实现灵活的控制,既能够有效地箝位和吸收功率变换器的功率开关上的尖峰电压,也能够针对功率变换器的不同工作状态对功率变换器的效率进行优化,降低箝位电路的损耗,从而提高功率变换器的效率,降低功率变换器的成本。附图说明下面将参照所附附图来描述本申请的实施例,其中:图1示例性示出了一种现有技术中低压大电流场合比较常用的功率变换器二次侧输出的同步整流电路及其箝位吸收电路的电路图;图2示例性示出了一种功率变换器二次侧输出的同步整流电路及根据本申请的一种箝位吸收电路的实施例的电路图;图3示例性示出了将图2中的省略箝位开关D1的箝位吸收电路概括成仅包含一箝位电容C1、一阻抗调节电路20、以及一直流电压源E1的电路图;图4示例性示出了对图3中的电路进行变形后的电路图;图5示例性示出了一种包含根据本申请的阻抗调节电路20的电荷泄放电路的实施例的电路图;图6示例性示出了根据本申请的一个用放大器实现的箝位电容电压闭环控制电路的实施例的电路图;图7示例性示出了根据本申请的包含多级阻抗调节电路的阻抗调节电路网络的实施例的电路图;图8示例性示出了一种功率变换器二次侧输出的同步整流电路及根据本申请的又一种箝位吸收电路的实施例的电路图;图9示例性示出了在图8中的开关元件Q502不导通情况下箝位电容C1上的峰值电压Vp1和最小电压Vm1;图10示例性示出了在图8中的开关元件Q502导通情况下箝位电容C1上的峰值电压Vp2和最小电压Vm2;以及图11示例性示出了一种反激式功率变换器及根据本申请的又一种箝位吸收电路的实施例的电路图。具体实施方式下面将结合图2至图11详细描述本申请。需要注意的是,在以下描述的本申请的附图中,具有相同附图标记的元件在系统中具有相同的功能,作为连接导线的线段之间如果存在交叉点,那么交叉点上带有黑点“·”则表示该交叉点是连接点,交叉点上不带有黑点“·”则表示该交叉点不是连接点而仅仅是相互穿越;各线圈所示的匝数仅仅是示意图,而不表示实际的匝数值或匝数比;各电感、变压器线圈和电容的符号不但代表该元件自身,还可以表示该元件的容量的代数符号。图2示例性示出了一种功率变换器二次侧输出本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种箝位吸收电路,用以降低功率变换器的功率开关上的尖峰电压值,包括:箝位开关;箝位电容,具有第一端和第二端,其第一端经由所述箝位开关电性耦接于所述功率开关,其第二端电性耦接于接地端;以及至少一阻抗调节电路,每一阻抗调节电路包括:开关元件,具有第一端、第二端和控制端,其第一端电性耦接于所述箝位电容的第一端,其第二端电性耦接于所述接地端;以及控制电路,接收所述功率变换器的检测参数,并将所述检测参数与一预设参数进行比较,输出一控制信号至所述开关元件的控制端,以调节所述阻抗调节电路的阻抗值。

【技术特征摘要】
1.一种箝位吸收电路,用以降低功率变换器的功率开关上的尖峰电压
值,包括:
箝位开关;
箝位电容,具有第一端和第二端,其第一端经由所述箝位开关电性
耦接于所述功率开关,其第二端电性耦接于接地端;以及
至少一阻抗调节电路,每一阻抗调节电路包括:
开关元件,具有第一端、第二端和控制端,其第一端电性耦接
于所述箝位电容的第一端,其第二端电性耦接于所述接地端;以及
控制电路,接收所述功率变换器的检测参数,并将所述检测参
数与一预设参数进行比较,输出一控制信号至所述开关元件的控制端,
以调节所述阻抗调节电路的阻抗值。
2.根据权利要求1所述的箝位吸收电路,其中,所述阻抗调节电路
还包括一第一电阻,所述第一电阻的一端电性耦接于所述箝位电容的第
一端,其另一端电性耦接于所述开关元件的第一端。
3.根据权利要求1或2所述的箝位吸收电路,其中,所述阻抗调节
电路还包括一第二电阻,所述第二电阻的一端电性耦接于所述箝位电容
的第一端,其另一端电性耦接于所述开关元件的第二端。
4.根据权利要求1所述的箝位吸收电路,其中,所述开关元件的第
二端经由一第一电源电性耦接于所述接地端。
5.根据权利要求4所述的箝位吸收电路,其中,所述第一电源为所
述功率变换器的输出电源。
6.根据权利要求1所述的箝位吸收电路,其中,所述开关元件的第
二端和所述箝位电容均经由一第二电源耦接于所述接地端。
7.根据权利要求6所述的箝位吸收电路,其中,所述第二电源为电
容。
8.根据权利要求1所述的箝位吸收电路,其中,所述检测参数为一
工作频率,所述预设参数为一参考频率,当所述工作频率大于所述参考
频率时,减小所述阻抗调节电路的阻抗值;当所述工作频率小于或等于

\t所述参考频率时,增加所述阻抗调节电路的阻抗值。
9.根据权利要求1所述的箝位吸收电路,其中,所述检测参数为一
工作电流,所述预设参数为一参考电流,当所述工作电流大于所述参考
电流时,减小所述阻抗调节电路的阻抗值;当所述工作电流小于或等于
所述参考电流时,增加所述阻抗调节电路的阻抗值。
10.根据权利要求1所述的箝位吸收电路,其中,所述控制电路包
括:
参考信号调节模块,接收所述检测参数,并将所述检测参数与所述预设
参数进行比较,输出至少一参考电压;
信号处理模块,具有一第一输入端、一第二输入端和一输出端,其
第一输入端连接于所述箝位电容的第一端,第二输入端连接于所述参考
信号调节模块的输出端,其输出端电性耦接于所述开关元件的控制端,
输出与所述参考电压相对应的所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙丽萍言超叶益青
申请(专利权)人:台达电子工业股份有限公司
类型:发明
国别省市:台湾;71

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