一种有源钳位反激变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种有源钳位反激变换器，包括有源钳位电路、隔离反馈模块和控制器，其特征在于：有源钳位电路包括主钳位电路和辅钳位电路；隔离反馈模块用于检测负载电流，并产生一与该负载电流相关的电流检测信号传送至控制器；控制器根据电流检测信号控制有源钳位反激变换器的工作模式，当电流检测信号高于预定值时，进入双钳位工作模式；当电流检测信号达到或低于预定值时，进入单钳位工作模式。本发明专利技术对比于现有技术，利用模式切换保证了重载时电路的效率，同时提高了负载变轻时效率，同时消除了电路中漏感振荡问题，利用钳位开关管驱动过渡的方案，提高系统稳定性，延长器件使用寿命。

An active clamp flyback converter

The invention discloses an active clamp flyback converter, which comprises an active clamp circuit, an isolation feedback module and a controller, and is characterized in that: the active clamp circuit comprises a main clamp circuit and a auxiliary clamp circuit; the isolation feedback module is used to detect the load current and generate a current detection signal related to the load current to be transmitted to the controller; the controller detects the signal according to the current Control the working mode of the active clamp flyback converter, when the current detection signal is higher than the predetermined value, enter the double clamp working mode; when the current detection signal reaches or lower than the predetermined value, enter the single clamp working mode. Compared with the prior art, the invention ensures the efficiency of the circuit when the load is heavy, improves the efficiency when the load is light, and eliminates the problem of leakage induced oscillation in the circuit. The system stability is improved and the service life of the device is prolonged by using the scheme of clamp switch driving the transition.

【技术实现步骤摘要】
一种有源钳位反激变换器
本专利技术涉及开关变换器领域，具体地说是涉及一种有源钳位反激变换器。
技术介绍
传统的有源钳位电路由钳位开关管和钳位电容串联组成，并联在主功率开关管或主功率变压器原边绕组两端，具备有源钳位电路的反激变换器一般称之为有源钳位反激变换器，有源钳位反激变换器不仅可以吸收漏感能量，还能将漏感能量回馈到输出端并且实现开关管的软开关，相比较普通反激变换器提高了效率，因此传统有源钳位反激变换器受到设计者青睐。传统有源钳位反激变换器在负载较重时能够实现主管的ZVS(ZeroVoltageSwitch，零电压开关)，同时能够消除漏感振荡，具有较高的效率。但是，随着负载变轻，变压器的磁化电流增加，导致变压器损耗增加明显，使效率降低。美国专利US9991800B2《Switchedmodepowersupplywithefficientoperationatlightloadsandmethodtherefor》提出了一种有源钳位到反激的切换方案：基于传统有源钳位反激变换器电路，在负载较重时采用有源钳位方案，当负载变轻时采用反激工作模式。该工作模式切换方案虽然解决了负载变轻时变压器的磁化电流增加导致效率低下的问题，但是在反激工作模式下主管不能实现ZVS，为硬开关状态，会增加开通损耗，同时断续休止阶段漏感振荡严重(这是公知的)，反激工作模式工作波形图如图1所示。美国专利US9973098B2《Fixedfrequencydiscontinuousconductionmodeflybackpowerconvertersemployingzerovoltageswitching》提出了另外一种有源钳位反激变换器及控制方法，电路拓扑如图2所示，包括主功率变压器T1、有源钳位电路、主功率开关管S1，以及二极管Dout和Cout组成的输出整流滤波电路，其中主功率变压器T1的原边绕组还包括激磁电感Lm和漏感Lk，此为公知技术，不同于传统有源钳位反激电路，其有源钳位电路为二极管Dc与钳位电容Cc并联再与钳位开关管S2串联的电路。该专利提出的方案能实现轻载时主功率开关管S1的ZVS，同时解决断续休止阶段的振荡问题，但是在重载时变压器去磁阶段漏感振荡较为明显，重载时工作波形图如图3所示。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是，提出一种有源钳位反激变换器，保证在较大的负载变化范围内能够实现开关管的软开关，并且消除漏感振荡问题，提高电路工作效率。为解决上述技术问题，本专利技术提出的有源钳位反激变换器技术方案如下：一种有源钳位反激变换器，包括有源钳位电路、隔离反馈模块和控制器，其特征在于：有源钳位电路包括主钳位电路和辅钳位电路；主钳位电路包括主钳位开关管和主钳位电容，主钳位开关管和主钳位电容串联后并联在主功率开关管或主功率变压器原边绕组两端；辅钳位电路包括辅钳位开关管和辅钳位电容，辅钳位开关管和辅钳位电容串联后并联在主功率变压器原边绕组两端，辅钳位电路还包括与辅钳位电容并联的二极管，二极管的阳极与有源钳位反激变换器的输入正电联接，二极管的阴极与输入地电联接；隔离反馈模块用于检测有源钳位反激变换器的负载电流，并产生一与该负载电流相关的电流检测信号传送至控制器；控制器根据电流检测信号控制有源钳位反激变换器的工作模式，当电流检测信号高于预定值时，控制器控制有源钳位反激变换器进入双钳位工作模式；当电流检测信号达到或低于预定值时，控制器控制有源钳位反激变换器进入单钳位工作模式。优选地，当有源钳位反激变换器从双钳位工作模式过渡到单钳位工作模式时，主钳位开关管的驱动信号脉宽逐渐减小，减小至一设定最小值时，然后消失。优选地，当有源钳位反激变换器从单钳位工作模式过渡到双钳位工作模式时，主钳位开关管的驱动信号脉宽从一设定最小值以一定的步长逐渐增加(即软启动方式)，使主钳位开关管驱动信号脉宽达到正常工作时的脉宽，所谓正常工作，表示电路处于稳态时的工作状态。术语解释：(1)电联接：含义包括直接或间接连接，并且还包括感应耦合之类的连接方式，比如，本专利技术中记载的“二极管Dc的阴极与输入地电联接”，就是间接连接，二极管Dc的阴极与输入地GND之间还连接有开关管S3和开关管S1。(2)双钳位工作模式：每个循环周期包含：激磁阶段，主钳位开关管和辅钳位开关管零电压开通阶段，去磁阶段，电流钳位阶段，主开关管零电压开通阶段，具体如下：激磁阶段，主功率开关管S1导通，主钳位开关管S2、辅钳位开关管S3关断；主钳位开关管和辅钳位开关管零电压开通阶段，主功率开关管S1关断，当主开关管S1漏源两端电压上升至最大值、主钳位开关管和辅钳位开关管漏源两端电压下降为零时，主钳位开关管S2和辅钳位开关管S3零电压导通；去磁阶段，主钳位开关管S2和辅钳位开关管S3导通，主功率开关管S1继续关断，至副边电流下降为零，主钳位开关管S2关断；电流钳位阶段，主钳位开关管S2关断，主功率开关管S1仍处于关断状态，辅钳位开关管S3处于导通状态，谐振电流在辅钳位二极管Dc、辅钳位开关管S3、原边激磁电感Lm和漏感Lk组成回路中续流；主开关管零电压开通阶段，主钳位开关管S2仍处于关断状态，此时辅钳位开关管S3关断，电感电流给主功率开关管S1输出电容放电、主钳位开关管S2、辅钳位开关管S3输出电容充电，当主功率开关管S1漏源两端电压下降为零后其体二极管导通，主功率开关管S1导通。(3)单钳位工作模式：每个循环周期包含：激磁阶段，辅钳位开关管零电压开通阶段，去磁阶段，电流钳位阶段，主开关管零电压开通阶段，具体如下：激磁阶段，主功率开关管S1导通，主钳位开关管S2、辅钳位开关管S3关断；辅钳位开关管零电压开通阶段，主功率开关管S1关断，主钳位开关管S2关断，当主开关管S1漏源两端电压上升至最大值、辅钳位开关管漏源两端电压下降为零时，辅钳位开关管S3导通，辅钳位开关管S3零电压导通；去磁阶段，主功率开关管S1关断，主钳位开关管S2关断，辅钳位开关管S3导通，该阶段在副边电流下降为零时结束；电流钳位阶段，主功率开关管S1关断，主钳位开关管S2关断，辅钳位开关管S3仍处于导通状态，谐振电流在辅钳位二极管Dc、辅钳位开关管S3、原边激磁电感Lm和漏感Lk组成回路中续流；主开关管零电压开通阶段，主钳位开关管S2仍处于关断状态，此时辅钳位开关管S3关断，电感电流给主功率开关管S1输出电容放电、主钳位开关管S2、辅钳位开关管S3输出电容充电，当主功率开关管S1漏源两端电压下降为零后其体二极管导通，主功率开关管S1导通。本专利技术原理及具体实施方式将在实施例中进行详细分析说明，在此不赘述。与现有技术方案相比，本专利技术具有以下有益效果：1.在轻载和满载工作条件下，电路中开关管均实现了ZVS，能降低开关损耗，提高工作效率，并且相对于US9991800B2美国专利方案，能减小轻载时变压器磁化电流，提高轻载效率。2.利用主钳位电容吸收重载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源钳位反激变换器，包括有源钳位电路、隔离反馈模块和控制器，其特征在于：/n有源钳位电路包括主钳位电路和辅钳位电路；主钳位电路包括主钳位开关管和主钳位电容，主钳位开关管和主钳位电容串联后并联在主功率开关管或主功率变压器原边绕组两端；/n辅钳位电路包括辅钳位开关管和辅钳位电容，辅钳位开关管和辅钳位电容串联后并联在主功率变压器原边绕组两端，辅钳位电路还包括与辅钳位电容并联的二极管，二极管的阳极与有源钳位反激变换器的输入正电联接，二极管的阴极与输入地电联接；/n隔离反馈模块用于检测有源钳位反激变换器的负载电流，并产生一与该负载电流相关的电流检测信号传送至控制器；/n控制器根据电流检测信号控制有源钳位反激变换器的工作模式，当电流检测信号高于预定值时，控制器控制有源钳位反激变换器进入双钳位工作模式；当电流检测信号达到或低于预定值时，控制器控制有源钳位反激变换器进入单钳位工作模式。/n

【技术特征摘要】
1.一种有源钳位反激变换器，包括有源钳位电路、隔离反馈模块和控制器，其特征在于：
有源钳位电路包括主钳位电路和辅钳位电路；主钳位电路包括主钳位开关管和主钳位电容，主钳位开关管和主钳位电容串联后并联在主功率开关管或主功率变压器原边绕组两端；
辅钳位电路包括辅钳位开关管和辅钳位电容，辅钳位开关管和辅钳位电容串联后并联在主功率变压器原边绕组两端，辅钳位电路还包括与辅钳位电容并联的二极管，二极管的阳极与有源钳位反激变换器的输入正电联接，二极管的阴极与输入地电联接；
隔离反馈模块用于检测有源钳位反激变换器的负载电流，并产生一与该负载电流相关的电流检测信号传送至控制器；
控制器根据电流检测信号控制有源钳位反激...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹向阳，马守栋，李永昌，钟天明，
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