一种正激有源钳位驱动电路制造技术

本发明专利技术提供一种正激有源钳位驱动电路，包括有源钳位正激电路、钳位管驱动电路、钳位网络；此电路简单、可靠、稳定。无需再增加变压器绕组，且产品可集成化设计；无需增加器件，降低成本；不需要自举二极管，降低了产品的损耗，提高产品的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种正激有源钳位驱动电路
本专利技术涉及到一种驱动电路，特别涉及到开关电源中有源钳位正激式电路的驱动电路。
技术介绍
众所周知，有源钳位正激式电路根据钳位网络的不同，有两种电路结构，一种是高边钳位的有源钳位正激式电路，其钳位网络使用和主开关管一样的N沟道场效应管，另一种是低边钳位的有源钳位正激式电路，其钳位网络使用P沟道场效应管。由于P沟道场效应管成本高，且其漏源级电压应力通常不超过200VDC，因而其使用范围非常受限，通常我们都使用高边钳位的有源钳位正激式电路，由于高边钳位方式中，N沟道场效应管的源极与输入端的参考地不直接相连，因此钳位网络中的N沟道场效应管需要隔离驱动，通常我们称钳位网络中的N沟道场效应管为钳位管。传统的高边钳位的有源钳位正激式电路的钳位管驱动有两种方式，一种称作栅极驱动自举电路，另外一种称作磁隔离驱动电路。传统的栅极驱动自举电路的电路图如附图1所示，其工作原理是：脉宽调变控制器控制N沟道场效应管Q1的导通和关断，当Q1导通的时候，Q1的漏极被拉低到地，此时启动电路电压Vcc通过二极管D3对电容C3进行充电，电容C3电压充至与Vcc电压相等。当Q1驱动脉冲为低电平的时候，Q1关断，Q1的漏极电压升高至(其中D为有源钳位正激变换器的占空比)，依据电容的工作特性，电容C3的电压不能突变，电容C3两端的电压仍保持为Vcc，用于驱动器U1的供电，驱动钳位管Q2的导通。通常将电容C3称为自举电容。二极管D3的作用，是限制电容C3反馈电流给Vcc，从而确保电容C3存储的能量全部用于Q2的驱动。二极管D3存在开通与关断的过程，因此通常选用肖特基二极管或者恢复特性好的超快恢复二极管，防止因反向恢复造成电容C3电荷不足，从而造成对N沟道场效应管Q2的驱动不足，影响Q2的导通。传统的栅极驱动自举电路，二极管D3因为存在反向恢复的过程，因此存在以下几点问题：1.器件选型限制。肖特基二极管的反向恢复时间是10ns以内，其应力在200V以内；超快恢复二极管的反向恢复时间在100ns以内，其应力一般可以达到1000V。对于低压输入的DC-DC产品，二极管D3可选肖特基二极管，对于高压输入或者AC-DC输入的产品，二极管D3一般选取超快管；2.反向恢复损耗。AC-DC输入的产品，二极管D3选用超快管，在场效应管Q1关断之后，场效应管Q1的漏极电压迅速上升至二极管D3从正向导通到反向关断的时间内存在反向恢复损耗，牺牲了产品的效率；3.影响自举电容电压。超快管的反向恢复时间是100ns以内，二极管D3反向恢复过程中，反向恢复电流抽取自举电容C3上的电荷，易造成自举电容C3的电压下降，严重将影响钳位管Q2的驱动。传统的磁隔离驱动电路的电路图如附图2所示，其中电容C1为输入端隔直电容，电容电压的参考极性如图2所示，T1为隔离变压器，Q0为被驱动的高边N沟道场效应管，C2为Q0的等效输入电容。V1是脉冲宽度调制驱动器的输出信号波形，Vp是变压器输入端的波形，Vs是该磁隔离驱动器的输出波形，其波形如图3所示。假设稳态时该驱动器输出信号的周期为T，占空比为D，幅值为Vpk，同时假设变压器T1的输入输出匝比为1，那么稳态时输入端隔直电容C1上的电压为DVpk。在V1为高电平时，Vs也为高电平，其幅值为(V1-Vc1)，即(1-D)Vpk。在V1为低电平时，Vs为负电平，其幅值为(-Vc1)，即DVpk。传统的磁隔离驱动电路缺陷为：1.当输入电压升高从而造成驱动器的占空比D较小时，Vs的高电平幅值(1-D)Vpk较大，可能超过Q0的Vgs能够承受的最大电压，从而造成Q0的损坏；2.当前产品发展的目标是集成化和小型化，尤其是越来越多的变压器采用平面变压器的设计，平面变压器的工艺限制了绕组的线径、匝数和绕组的数量，磁隔离驱动需要多加一个绕组，对产品的集成化和小型化设计很不利。
技术实现思路
本专利技术公开一种正激有源钳位驱动电路，尤其涉及到有源钳位正激式电路的钳位管驱动电路，此电路简单、可靠、稳定，无需自举二极管，避免了反向恢复损耗，无需增加变压器绕组，可集成，节约成本。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种正激有源钳位驱动电路，包括有源钳位正激电路、钳位管驱动电路；有源钳位正激电路包括一变压器、第一N沟道场效应管、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管和第一电感，变压器包括原边绕组、副边绕组；副边绕组的同名端与第一二极管的阳极连接；副边绕组的异名端与第二二极管的阳极、第二电容的一端连接，并形成负输出；第一二极管的阴极与第二二极管的的阴极、第一电感的一端连接；第一电感的另一端与第二电容的另一端连接，并形成正输出；输入直流电源的正端与第一电容的一端、原边绕组的同名端连接；原边绕组的异名端与第一N沟道场效应管的漏极连接；第一N沟道场效应管的源极与第一电容的另一端、输入直流电源的负端连接；第一N沟道场效应管的栅极接外部的驱动控制信号；还包括一个钳位网络，所述钳位网络的阳极连接原边绕组的异名端，所述钳位网络的阴极连接原边绕组的同名端；所述的钳位管驱动电路包括一驱动器，驱动器包括但不仅限于以下端口：输入端口、输出端口、供电端口、浮地端口；所述的输入端口连接外部的钳位控制信号；所述的输出端口为钳位网络提供驱动信号；所述钳位网络通过供电端口为驱动电路提供供电电压；所述的钳位网络通过浮地端口为驱动电路提供参考地。优选的，所述的钳位网络包括第三电容、第四电容和第二N沟道场效应管，所述的第三电容、第四电容和第二N沟道场效应管的连接关系为以下两种方式之一：方式一：第三电容的一端为钳位网络的阳极连接驱动器的供电端口；第三电容的另一端与第二N沟道场效应管的源极链接，并且连接到驱动器的浮地端口；第二N沟道场效应管的漏极与第四电容的一端连接；第四电容的另一端为钳位网络的阴极；驱动器的输出端口与第二N沟道场效应管的栅极连接；方式二：第四电容的一端为钳位网络的阳极；第四电容的另一端与第三电容的一端连接，并且连接到驱动器的供电端口；第三电容的另一端与第二N沟道场效应管的源极连接，并且连接驱动器的浮地端口；第二N沟道场效应管的漏极为钳位网络的阴极；驱动器的输出端口与第二N沟道场效应管的栅极连接。优选的，所述的第四电容两端并联了一个稳压管，所述的稳压管的阴极接所述的第四电容的一端，所述的稳压管的阳极接所述的第四电容的另一端。优选的，所述的第三电容的两端并联了第三二极管，所述的第三二极管的阴极接所述的第三电容的一端，所述的三极管的阳极接所述的第三电容的另一端。优选的，还包括一个整流滤波网络，所述的整流滤波网络包括第四二极管和第五电容，所述第四二极管的阳极连接第三二极管的阴极；第四二极管的阴极连接第五电容的一端和驱动器的供电端口；第五电容的另一端连接到驱动器的浮地端口。优选的，所述的第三电容或第四电容由一个或多个电容串联或并联组成。优选的，所述的钳位控制信号与所述的驱动控制信号为互补的信号。本专利技术的工作原理将结合实例详细讲解，本专利技术带来的有益效果为：1.无需再增加变压器绕组，且产品可集成化设计；2.器件数量减少，降低成本；3.不需要自举二极管，降低了产品的损耗，提高产品的效率。附图说明图1是现有技术栅极驱动自举电路的电路图；图2是现有技术磁隔离驱动电路的电路图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正激有源钳位驱动电路，包括有源钳位正激电路、钳位管驱动电路；有源钳位正激电路包括一变压器、第一N沟道场效应管、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管和第一电感，变压器包括原边绕组、副边绕组；副边绕组的同名端与第一二极管的阳极连接；副边绕组的异名端与第二二极管的阳极、第二电容的一端连接，并形成负输出；第一二极管的阴极与第二二极管的的阴极、第一电感的一端连接；第一电感的另一端与第二电容的另一端连接，并形成正输出；输入直流电源的正端与第一电容的一端、原边绕组的同名端连接；原边绕组的异名端与第一N沟道场效应管的漏极连接；第一N沟道场效应管的源极与第一电容的另一端、输入直流电源的负端连接；第一N沟道场效应管的栅极接外部的驱动控制信号；其特征在于：还包括一个钳位网络，所述钳位网络的阳极连接原边绕组的异名端，所述钳位网络的阴极连接原边绕组的同名端；所述的钳位管驱动电路包括一驱动器，驱动器包括但不仅限于以下端口：输入端口、输出端口、供电端口、浮地端口；所述的输入端口连接外部的钳位控制信号；所述的输出端口为钳位网络提供驱动信号；所述钳位网络通过供电端口为驱动电路提供供电电压；所述的钳位网络通过浮地端口为驱动电路提供参考地。...

【技术特征摘要】
1.一种正激有源钳位驱动电路，包括有源钳位正激电路、钳位管驱动电路；有源钳位正激电路包括一变压器、第一N沟道场效应管、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管和第一电感，变压器包括原边绕组、副边绕组；副边绕组的同名端与第一二极管的阳极连接；副边绕组的异名端与第二二极管的阳极、第二电容的一端连接，并形成负输出；第一二极管的阴极与第二二极管的的阴极、第一电感的一端连接；第一电感的另一端与第二电容的另一端连接，并形成正输出；输入直流电源的正端与第一电容的一端、原边绕组的同名端连接；原边绕组的异名端与第一N沟道场效应管的漏极连接；第一N沟道场效应管的源极与第一电容的另一端、输入直流电源的负端连接；第一N沟道场效应管的栅极接外部的驱动控制信号；其特征在于：还包括一个钳位网络，所述钳位网络的阳极连接原边绕组的异名端，所述钳位网络的阴极连接原边绕组的同名端；所述的钳位管驱动电路包括一驱动器，驱动器包括但不仅限于以下端口：输入端口、输出端口、供电端口、浮地端口；所述的输入端口连接外部的钳位控制信号；所述的输出端口为钳位网络提供驱动信号；所述钳位网络通过供电端口为驱动电路提供供电电压；所述的钳位网络通过浮地端口为驱动电路提供参考地。2.根据权利要求1所述的一种正激有源钳位驱动电路，其特征在于：所述的钳位网络包括第三电容、第四电容和第二N沟道场效应管，所述的第三电容、第四电容和第二N沟道场效应管的连接关系为以下两种方式之一：方式一：第三电容的一端为钳位网络的阳极连接驱动器的供电端口；第三电...

【专利技术属性】
技术研发人员：何垒，刘湘，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44