一种钳位电路及钳位方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种钳位电路，应用于开关电源，该钳位电路与开关电源内的功率开关管和恒定电压元件连接，该钳位电路包括：第一电容、第一二极管和第二二极管；其中，第一电容一端与第一二极管的阴极和第二二极管的阳极连接，另一端与功率开关管的漏极和恒定电压元件连接；第一二极管的阳极与功率开关管的源极连接；第二二极管的阴极与恒定电压元件连接。本发明专利技术实施例还同时公开了一种钳位方法。

A clamping circuit and clamping method

【技术实现步骤摘要】
一种钳位电路及钳位方法
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种钳位电路及钳位方法。
技术介绍
在开关电源中，高速开关电路产生的寄生电容和电感在二极管蓄积电荷的影响下，引起电压尖峰。电压尖峰不仅会对功率开关管的使用寿命产生影响，甚至还会直接损坏功率开关管。并且，电压尖峰也会带来较大的噪声干扰，对周围的电子设备产生干扰。针对降低或消除开关电源中功率开关管承受的电压尖峰主要存在电容吸收电路、RC吸收电路和RCD钳位电路等。图1为电容吸收电路的示意图。如图1所示，是将电容C直接并联在功率开关管Q的两端，其方法结构简单，有一定的吸收效果，但是当功率增加时，吸收效果不明显。图2为RC吸收电路的示意图。如图2所示，是将电容C和电阻R串联之后并联到功率开关管Q两端。当功率开关管Q关断时，开关电源中的感性器件通过电阻R向电容C充电，由于电阻R作用，该充电回路阻抗变大，并且并联的电容C相当于增大了功率开关管Q的电容容量，因此，功率开关管Q在关断时刻的电压尖峰得到抑制。RC吸收电路设计简单，器件较少，但是其吸收效果有限，并且吸收过程中存在耗能，降低了开关电源的效率。图3为RCD钳位电路的示意图。如图3所示，是将电容C和二极管D串联，将电阻R与二极管并联，再将其整体并联在功率开关管Q两端。当功率开关管Q关断时，开关电源中的感性器件向功率开关管的寄生电容充电，在功率开关管两端电压达到电容C两端的电压时，二极管D导通，从而感性器件向电容C充电，使功率开关管Q两端电压被钳位到与电容C两端电压相当，延长了功率开关管Q两端电压上升的时间，抑制了电压尖峰。RCD钳位电路也是一种比较简单和低成本的吸收电路，比RC吸收电路的吸收效果好，但是吸收过程中也存在耗能，降低了开关电源的效率，并且如果相关参数设计不合适，钳位效果并不理想，甚至起不到抑制作用。
技术实现思路
为解决现有存在的技术问题，本专利技术实施例期望提供一种钳位电路及钳位方法，在抑制了功率开关管电压尖峰的同时，保证了开关电源的效率，且成本较低。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供了一种钳位电路，所述钳位电路应用于开关电源，所述钳位电路与所述开关电源内的功率开关管和恒定电压元件连接；所述钳位电路包括：第一电容、第一二极管和第二二极管；其中，所述第一电容一端与所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阳极连接，另一端与所述功率开关管的漏极和所述恒定电压元件连接；所述第一二极管的阳极与所述功率开关管的源极连接；所述第二二极管的阴极与所述恒定电压元件连接。在上述电路中，所述第一二极管，用于当所述功率开关管由开通状态转换为关断状态，所述功率开关管两端电压大于所述恒定电压元件的恒定电压时，由截止状态转换为导通状态。在上述电路中，所述第一电容，用于当所述第一二极管由截止状态转换为导通状态之后，通过所述第一二极管吸收所述功率开关管关断产生的能量。在上述电路中，所述第二二极管，用于当所述第一电容通过所述第一二极管吸收所述功率开关管关断产生的能量，至所述第一电容两端电压大于所述恒定电压元件的恒定电压时，由截止状态转换为导通状态。在上述电路中，所述恒定电压元件，用于通过所述第二二极管吸收所述第一电容中的能量，至所述第一电容两端电压钳位到所述恒定电压元件的恒定电压。在上述电路中，所述恒定电压元件为第二电容，或者电压源。在上述电路中，所述第二电容的电容值大于所述第一电容的电容值，且所述功率开关管的开关频率大于所述第二电容的波纹频率。本专利技术实施例提供了一种钳位方法，所述方法包括：当功率开关管由开通状态转换为关断状态时，控制第一电容通过第一二极管吸收所述功率开关管关断产生的能量；控制恒定电压元件通过第二二极管吸收所述第一电容中的能量，至所述第一电容两端电压钳位到所述恒定电压元件的恒定电压。在上述方案中，所述控制第一电容通过第一二极管吸收所述功率开关管关断产生的能量之前，所述方法还包括：当所述功率开关管两端电压大于所述恒定电压元件的恒定电压时，控制所述第一二极管由截止状态转换为导通状态。在上述方案中，所述控制恒定电压元件通过第二二极管吸收所述第一电容中的能量之前，所述方法还包括：当所述第一电容两端电压大于所述恒定电压元件的恒定电压，控制所述第二二极管由截止状态转换为导通状态。由此可见，本专利技术实施例提供的一种钳位电路及钳位方法，应用于开关电源，钳位电路与开关电源内的功率开关管和恒定电压元件连接；钳位电路包括：第一电容、第一二极管和第二二极管；其中，第一电容一端与第一二极管的阴极和第二二极管的阳极连接，另一端与功率开关管的漏极和恒定电压元件连接；第一二极管的阳极与功率开关管的源极连接；第二二极管的阴极与恒定电压元件连接。采用该钳位电路，在抑制了功率开关管电压尖峰的同时，由于其中并不存在耗能元件，从而保证了开关电源的效率，且仅使用两个二极管和一个电容，成本较低。附图说明图1为电容吸收电路的示意图；图2为RC吸收电路的示意图；图3为RCD钳位电路的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种钳位电路的示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种示例性的钳位电路应用于传统单相桥式BoostPFC电路的示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种示例性的钳位电路应用于基本无桥BoostPFC电路的示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种示例性的钳位电路应用于图腾无桥PFC电路的示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种示例性的钳位电路应用于正激电路的示意图；图9为本专利技术实施例提供的一种示例性的钳位电路应用于反激电路的示意图；图10为本专利技术实施例提供的一种钳位方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种钳位电路。图4为本专利技术实施例提供的一种钳位电路的示意图。需要说明的是，在现有技术中，钳位是指将电路中某点的电压限制在规定电压的措施，是一种过压保护技术。相应的，钳位电路就是将电路中某点的电压限制在指定电压上，保持电压稳定的电路。本专利技术实施例提出的钳位电路，应用于开关电源，通过该钳位电路即可抑制开关电源中功率开关管电压尖峰，也就是将功率开关管的电压控制在某一指定电压上。如图4所示，在开关电源中，钳位电路1与功率开关管2和恒定电压元件3连接，该钳位电路包括：第一电容C1、第一二极管D1和第二二极管D2。其中，第一电容C1一端与第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阳极连接，另一端与功率开关管2的漏极和恒定电压元件3连接，第一二极管D1的阳极与功率开关管2的源极连接，第二二极管D2的阴极与恒定电压元件3连接。需要说明的是，在本专利技术的实施例中，恒定电压元件3的恒定电压为V0，具体的恒定电压本专利技术实施例不作限定。可选的，在本专利技术的实施例中，恒定电压元件3为第二电容，或者电压源。具体的恒定电压元件3本专利技术实施例不作限定。需要说明的是，在本专利技术的实施例中，第二电容的电容值大于第一电容C1的电容值，且功率开关管2的开关频率大于第二电容的纹波频率。需要说明的是，在本专利技术的实施例中，钳位电路应用于开关电源，开关电源存在多种具体的电路连接方式，并且，不同的开关电源所采用的元器件可能存在差异。具体的开关电源本专利技术实施例不作限定。下面根据上述电路连接，说明钳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钳位电路，其特征在于，所述钳位电路应用于开关电源，所述钳位电路与所述开关电源内的功率开关管和恒定电压元件连接；所述钳位电路包括：第一电容、第一二极管和第二二极管；其中，所述第一电容一端与所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阳极连接，另一端与所述功率开关管的漏极和所述恒定电压元件连接；所述第一二极管的阳极与所述功率开关管的源极连接；所述第二二极管的阴极与所述恒定电压元件连接。

【技术特征摘要】
1.一种钳位电路，其特征在于，所述钳位电路应用于开关电源，所述钳位电路与所述开关电源内的功率开关管和恒定电压元件连接；所述钳位电路包括：第一电容、第一二极管和第二二极管；其中，所述第一电容一端与所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阳极连接，另一端与所述功率开关管的漏极和所述恒定电压元件连接；所述第一二极管的阳极与所述功率开关管的源极连接；所述第二二极管的阴极与所述恒定电压元件连接。2.根据权利要求1所述的钳位电路，其特征在于，所述第一二极管，用于当所述功率开关管由开通状态转换为关断状态，所述功率开关管两端电压大于所述恒定电压元件的恒定电压时，由截止状态转换为导通状态。3.根据权利要求2所述的钳位电路，其特征在于，所述第一电容，用于当所述第一二极管由截止状态转换为导通状态之后，通过所述第一二极管吸收所述功率开关管关断产生的能量。4.根据权利要求3所述的钳位电路，其特征在于，所述第二二极管，用于当所述第一电容通过所述第一二极管吸收所述功率开关管关断产生的能量，至所述第一电容两端电压大于所述恒定电压元件的恒定电压时，由截止状态转换为导通状态。5.根据权利要求4所述的钳位电路，其特征在于，所述恒定电压元件，用于通过所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建龙，范杰，周建平，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44