用于切换模式电源的供电电压连接的p型有源钳位制造技术

本说明书公开了提供具有供电电压连接的p型有源钳位的经过改进的切换模式电源(SMPS)的装置和方法。在一些实施例中，这种经过改进的SMPS可以具有p型有源钳位，所述p型有源钳位在一侧连接到正电压(所述正电压可以优选地是供电电压)并且在另一侧连接到钳位电容器。那么，这种经过改进的SMPS将具有不需要另外的部件(如电平位移器、高侧供电电压、负供电电压等)以及与这些另外的部件相关联的成本的益处。

P-type active clamp for power supply voltage connection of switching mode power supply

【技术实现步骤摘要】
用于切换模式电源的供电电压连接的p型有源钳位
所描述的实施例总体上涉及提供切换模式电源的装置和方法，并且更具体地说，涉及提供具有供电电压连接的p型有源钳位的切换模式电源的装置和方法。
技术介绍
切换模式电源(switchedmodepowersupply)(切换模式电源(switchingmodepowersupply)或SMPS)是使用切换调节器的电子电源以便高效地控制电力的转换。这一更高的效率(因此更低的散热)是切换模式电源的主要优点。由于变压器的尺寸和重量更小，因此切换模式电源还可以基本上比例如线性电源更小且更轻。因此，有很强的动机来开发提供经过改进的切换模式电源的装置和方法。
技术实现思路
本说明书公开了提供具有供电电压连接的p型有源钳位的经过改进的切换模式电源(SMPS)的装置和方法。在一些实施例中，这种经过改进的SMPS可以具有p型有源钳位，所述p型有源钳位在一侧连接到正电压(所述正电压可以优选地是供电电压)并且在另一侧连接到钳位电容器。那么，这种经过改进的SMPS将具有不需要另外的部件(如电平位移器、高侧供电电压、负供电电压等)以及与这些另外的部件相关联的成本的益处。本专利技术提供了一种有源钳位切换模式电源，包括：(a)变压器，所述变压器包括初级线圈和次级线圈；(b)电源开关，所述电源开关与所述初级线圈串联连接；(c)钳位电容器；(d)有源钳位开关，其中所述有源钳位开关是在一侧连接到正电压并且在另一侧连接到所述钳位电容器的p型开关，其中所述钳位电容器在一侧连接到所述有源钳位开关并且在另一侧连接到所述初级线圈和所述电源开关两者。在一些实施例中，所述有源钳位开关使来自所述变压器中的泄露电感的能量再循环。在一些实施例中，所述切换模式电源另外包括：(e)第一驱动器，所述第一驱动器被配置成驱动所述电源开关；(f)第二驱动器，所述第二驱动器被配置成驱动所述有源钳位开关，其中所述第二驱动器由所述正电压供电。在一些实施例中，所述正电压不是到所述变压器的输入电压。在一些实施例中，所述正电压是高于所述p型开关的接通电压且低于集成电路(IC)的最大额定电压的电压。在一些实施例中，所述正电压是供电电压。在一些实施例中，所述变压器是耦合电感器。在一些实施例中，所述p型开关包括以下中的一种：(i)p型MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，(ii)PNPBJT(双极结型晶体管)，(iii)任何p型半导体切换装置。在一些实施例中，所述p型开关是串联连接的多个开关，其中所述多个开关中的至少一个开关是连接到所述正电压的p型切换装置。在一些实施例中，所述p型切换装置包括以下中的一种：(i)p型MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，(ii)PNPBJT(双极结型晶体管)，(iii)任何p型半导体切换装置。在一些实施例中，所述切换模式电源的拓扑结构是以下中的一种：(i)有源钳位反激式，(ii)有源钳位正激式，(iii)任何其它有源钳位切换模式电源拓扑结构。在一些实施例中，集成电路包括以下中的一个或多个：(i)所述电源开关，(ii)所述有源钳位开关，(iii)所述第一驱动器，(iv)所述第二驱动器。本专利技术还提供了一种用于操作有源钳位切换模式电源的方法，所述方法包括：(a)提供变压器，所述变压器包括初级线圈和次级线圈；(b)提供电源开关，所述电源开关与所述初级线圈串联连接；(c)提供有源钳位开关和钳位电容器，其中所述有源钳位开关是在一侧连接到正电压并且在另一侧连接到所述钳位电容器的p型开关，其中所述钳位电容器在一侧连接到所述有源钳位开关并且在另一侧连接到所述初级线圈和所述电源开关两者。在一些方法实施例中，所述有源钳位开关和所述钳位电容器使来自所述变压器中的泄露电感的能量再循环。在一些方法实施例中，所述变压器从第一电压变换到第二电压。在一些方法实施例中，所述电源开关控制所述变压器变换的电力。在一些方法实施例中，所述方法另外包括：(d)提供第一驱动器以驱动所述电源开关；(e)提供第二驱动器以驱动所述有源钳位开关，其中所述第二驱动器由所述正电压供电。在一些方法实施例中，所述正电压不是到所述变压器的输入电压。在一些方法实施例中，所述正电压是高于所述p型开关的接通电压且低于集成电路(IC)的最大额定电压的电压。本专利技术提供了一种计算机程序产品，包括编码在非暂时性计算机可读媒体中的可执行指令，所述可执行指令在由系统执行时实施或控制以下用于操作有源钳位切换模式电源的方法，所述方法包括：(a)提供变压器，所述变压器包括初级线圈和次级线圈；(b)提供电源开关，所述电源开关与所述初级线圈串联连接；(c)提供有源钳位开关和钳位电容器，其中所述有源钳位开关是在一侧连接到正电压并且在另一侧连接到所述钳位电容器的p型开关，其中所述钳位电容器在一侧连接到所述有源钳位开关并且在另一侧连接到所述初级线圈和所述电源开关两者。上述概述不旨在表示目前或未来权利要求组的范围内的每个示例实施例。下文中的附图和具体实施方式中讨论了另外的示例实施例。通过结合附图作出的以下详细描述，本专利技术的实施例的其它方面和优点将会变得显而易见。附图说明图1A示出了典型的n型开关“有源钳位”切换模式电源(SMPS)。图1B示出了典型n型开关“有源钳位”SMPS(来自图1A)中的有源钳位电流在次级冲程的早期部分期间的电流路径。图1C示出了用于典型n型开关“有源钳位”SMPS(来自图1A)的相关电压信号(即，ls_gate、hs_gate和漏极)。图2示出了典型的“无源钳位”(即，无“有源钳位”)SMPS。图3示出了典型的高侧n型开关“有源钳位”正激式SMPS。图4A示出了根据本专利技术的一些实施例的p型开关“有源钳位”切换模式电源(SMPS)。图4B示出了根据本专利技术的一些实施例的p型开关“有源钳位”SMPS(来自图4A)中的有源钳位电流在次级冲程的早期部分期间的电流路径。图4C示出了根据本专利技术的一些实施例的用于p型开关“有源钳位”SMPS(来自图4A)的相关电压信号(即，n_gate、p_gate和漏极)。图5示出了根据本专利技术的一些实施例的p型开关“有源钳位”SMPS(其中电源开关S1、有源钳位开关S2和其对应的驱动器可以集成在集成电路中)。图6示出了根据本专利技术的一些实施例的p型开关“有源钳位”SMPS(其中PNP双极结型晶体管被实施为有源钳位开关Q2)。图7示出了根据本专利技术的一些实施例的p型开关“有源钳位”SMPS(其中发射极开关被实施为有源钳位开关，所述发射极开关包括串联的p型MOSFET和PNP双极结型晶体管)。图8示出了根据本专利技术的一些实施例的利用负供电电压(即，Vcc_neg)的p型开关“有源钳位”正激式SMPS。图9示出了根据本专利技术的一些实施例的利用正供电电压(即，Vcc)的p型开关“有源钳位”正激式SMPS。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源钳位切换模式电源，其特征在于，包括：/n变压器，所述变压器包括初级线圈和次级线圈；/n电源开关，所述电源开关与所述初级线圈串联连接；/n钳位电容器；/n有源钳位开关，其中所述有源钳位开关是在一侧连接到正电压并且在另一侧连接到所述钳位电容器的p型开关，/n其中所述钳位电容器在一侧连接到所述有源钳位开关并且在另一侧连接到所述初级线圈和所述电源开关两者。/n

【技术特征摘要】
20181003 US 16/151,3321.一种有源钳位切换模式电源，其特征在于，包括：
变压器，所述变压器包括初级线圈和次级线圈；
电源开关，所述电源开关与所述初级线圈串联连接；
钳位电容器；
有源钳位开关，其中所述有源钳位开关是在一侧连接到正电压并且在另一侧连接到所述钳位电容器的p型开关，
其中所述钳位电容器在一侧连接到所述有源钳位开关并且在另一侧连接到所述初级线圈和所述电源开关两者。


2.根据权利要求1所述的切换模式电源，其特征在于，所述有源钳位开关使来自所述变压器中的泄露电感的能量再循环。


3.根据权利要求1所述的切换模式电源，其特征在于，进一步包括：
第一驱动器，所述第一驱动器被配置成驱动所述电源开关；
第二驱动器，所述第二驱动器被配置成驱动所述有源钳位开关，
其中所述第二驱动器由所述正电压供电。


4.根据权利要求1所述的切换模式电源，其特征在于，所述正电压不是到所述变压器的输入电压。


5.根据权利要求1所述的切换模式电源，其特征在于，所述正电压是高于所述p型开关的接通电压且低于集成电路(IC)的最大额定电压的电压。


6.根据权利要求1所述的切换模式电源，...

【专利技术属性】
技术研发人员：琼·维夏德·斯特里耶克，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL