一种正激有源钳位驱动电路制造技术

本发明专利技术涉及一种正激有源钳位驱动电路，包括控制芯片、正激变压器、主开关管、有源钳位开关管、有源钳位电容、两个同步整流管，控制芯片的VIN引脚接VIN电源，在由控制芯片、主开关管组成的传统正激变换器上，增加了一路钳位支路，该支路由有源钳位电容及有源钳位开关管串联而成，主开关管和有源钳位开关管利用控制芯片内部专门设计的驱动电路进行驱动，可以很好地实现系统大占空比、高效率以及方便正激变压器的设计。另外，正激变压器的原边绕组两端电压在每个开关周期都呈规律的方波形状，由此在副边绕组两端产生规律的方波，可以利用副边绕组的方波电压对两个同步整流管进行驱动，无需专门设计同步整流驱动电路，简化了设计，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种正激有源钳位驱动电路
本专利技术涉及电源管理
，尤其涉及一种基于正激变换器的有源钳位驱动电路。
技术介绍
正激变换器由于其结构简单、工作可靠、输入输出电器隔离等优点，被广泛应用。但是该变换器存在一个明显的弱点，即在主开关管关断期间，必须附加一复位电路来实现变压器的去磁，以防止变压器磁饱和。常规的去磁手段主要有：第三复位绕组技术、无损的LCD钳位技术以及RCD钳位技术。然而这三种技术各自都存在缺点，如第三复位绕组技术制作复杂，且主开关管承受的电压应力大；LCD钳位技术主开关管的电流应力及通态损耗大，导致系统效率低；RCD钳位技术在去磁过程中会消耗很大一部分能量，导致系统效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构新颖、简单且实用的正激有源钳位驱动电路，在传统正激变换器上，增加了一路钳位支路，该支路由有源钳位电容及有源钳位开关管串联而成，主开关管和有源钳位开关管利用专门设计的驱动模块电路（驱动模块的实现只需要逐级放大），采用该架构可以很好地实现系统大占空比、高效率以及方便正激变压器的设计。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为，一种正激有源钳位驱动电路，包括控制芯片、正激变压器、主开关管、有源钳位开关管、有源钳位电容、第一和第二同步整流管、输出电感、隔离模块、输出电容，控制芯片的VIN引脚接VIN电源，正激变压器的原边绕组两端分别接VIN电源和主开关管的漏极，正激变压器的副边绕组两端接第一同步整流管和第二同步整流管，输出电感的两端分别接正激变压器的副边绕组和电路输出端VOUT，输出电容串接在电路输出端和地之间，具体是输出电容的正极端接电路输出端，负极端接地，电路输出端通过隔离模块连接控制芯片的COMP引脚和CS2引脚，主开关管的栅极接控制芯片的OUTA引脚，主开关管的源极接控制芯片的CS1引脚，有源钳位电容的正极端接主开关管的漏极，负极端接有源钳位开关管的源极，有源钳位开关管的栅极接控制芯片的OUTB引脚，有源钳位开关管的漏极接地，控制芯片的GND引脚接地，在VIN电源和地之间串接第一外挂电阻和第一外挂电容，控制芯片的RAMP引脚接在第一外挂电阻和第一外挂电容之间，在控制芯片的RT引脚和地之间串接第二外挂电阻。作为本专利技术的一种改进，还包括电流采样电阻、第一和第二分压电阻、输出采样网络、电容泵、第二外挂电容、第三外挂电容、第一和第二二极管，电流采样电阻设置在主开关支路上，具体是将电流采样电阻串接在主开关管的源极和地之间，控制芯片的CS1引脚接在主开关管的源极和电流采样电阻之间，第一和第二分压电阻为控制芯片COMP引脚电压的分压电阻，第一和第二分压电阻串接后一端连接隔离模块的输出端，另一端接地，控制芯片的COMP引脚接在隔离模块的输出端和第一分压电阻之间，控制芯片的CS2引脚接在第一和第二分压电阻之间，输出采样网络接在隔离模块的输入端和电路输出端之间，输出采样网络是由两个电阻串联而成，电容泵的正极端接控制芯片的OUTB引脚，负极端接有源钳位开关管的栅极，第二外挂电容串接在控制芯片的VCC引脚和地之间，第三外挂电容串接在控制芯片的COMP引脚和地之间，第一二极管串接在控制芯片的VCC引脚和与输出电感耦合的辅助绕组之间，第二二极管串接在有源钳位开关管的栅极和漏极之间。作为本专利技术的一种改进，所述控制芯片的内部设有电压调节模块、内部电源/偏置/使能模块、第一和第二驱动模块、振荡器、开关MOS管、逻辑模块、RS触发器、第一至第四比较器、或门、两个下拉MOS管，VIN引脚接电压调节模块的输入端，电压调节模块的输出端接VCC引脚和内部电源/偏置/使能模块，内部电源/偏置/使能模块为控制芯片内部各模块提供供电、使能和偏置，VCC为第一和第二驱动模块供电，振荡器的输入端接RT引脚，由振荡器确定控制芯片的开关频率，振荡器的输出端接逻辑模块的输入端和RS触发器的S端，开关MOS管的栅极、RS触发器的R端及两个下拉MOS管的栅极均接逻辑模块的输出端，RS触发器的输出端分别接第一驱动模块和第二驱动模块的输入端，第一驱动模块和第二驱动模块的输出端分别OUTA引脚和OUTB引脚，开关MOS管的源极接RAMP引脚，第一和第二比较器的正向输入端接RAMP引脚，第一比较器的反向输入端接COMP引脚，第二比较器的反向输入端接3.5V基准电压，第三比较器和第四比较器的正向输入端分别接CS1引脚和CS2引脚，第三比较器和第四比较器的反向输入端均接0.5V基准电压，第一至第四比较器的输出端均接入或门的输入端，或门的输出端接逻辑模块的输入端，第三比较器和第四比较器的正向输入端分别接两个下拉MOS管的源极，两个下拉MOS管的漏极接地。作为本专利技术的一种改进，所述VIN电源的取值范围为30~100V，VCC电源的取值范围为8~15V。作为本专利技术的一种改进，所述主开关管选用NMOS管，有源钳位开关管选用PMOS管。作为本专利技术的一种改进，所述隔离模块由TL431和光耦组成。作为本专利技术的一种改进，所述第一比较器为环路比较器，第二比较器为伏秒钳位比较器，第三比较器为主开关支路过流保护比较器，第四比较器为输出电压欠压保护比较器。作为本专利技术的一种改进，所述控制芯片的RAMP引脚的输入电压为一斜坡电压，RAMP斜坡电压的峰值为3.5V。作为本专利技术的一种改进，当VIN电源一定时，电路系统的最大导通时间（即占空比）是由第一外挂电阻和第一外挂电容的值确定，并且系统占空比能大于0.5。作为本专利技术的一种改进，所述第一和第二同步整流管均采用NMOS管。相对于现有技术，本专利技术的电路整体结构设计巧妙，结构新颖简单且实用，传统正激变换器上，增加了一路钳位支路，该支路由有源钳位电容及有源钳位开关管串联而成，主开关管和有源钳位开关管利用控制芯片内部专门设计的驱动电路进行驱动，可以很好地实现系统大占空比、高效率以及方便正激变压器的设计。另外，正激变压器的原边绕组两端电压在每个开关周期都呈规律的方波形状，由此在副边绕组两端产生规律的方波，可以利用副边绕组的方波电压对两个同步整流管进行驱动，无需专门设计同步整流驱动电路，简化了设计，降低了成本。附图说明图1为本专利技术优选实施例的正激有源钳位驱动电路的架构图。图2为本专利技术优选实施例的正激有源钳位驱动电路各主要信号的波形图。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解和认识，下面结合附图对本专利技术作进一步描述和介绍。如图1所示的优选实施例的正激有源钳位驱动电路，是一种有源钳位正激变换器，在传统正激变换器上，增加了一路钳位支路，该支路由有源钳位电容及有源钳位开关管串联而成，主开关管和有源钳位开关管利用专门设计的驱动电路，即主开关管和有源钳位开关管利用各自独立的驱动模块进行驱动（驱动设计仅需采用常规多级反向器放大即可）。具体包括控制芯片IC、正激变压器T1、主开关管N1、有源钳位开关管P1、有源钳位电容C5、第一和第二同步整流管、输出电感L、隔离模块EA&Isolation、输出电容Cout、电流采样电阻R3、第一和第二分压电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正激有源钳位驱动电路，其特征在于：包括控制芯片、正激变压器、主开关管、有源钳位开关管、有源钳位电容、第一和第二同步整流管、输出电感、隔离模块、输出电容、控制芯片的VIN引脚接VIN电源，正激变压器的原边绕组两端分别接VIN电源和主开关管的漏极，正激变压器的副边绕组两端接第一同步整流管和第二同步整流管，输出电感的两端分别接正激变压器的副边绕组和电路输出端VOUT，输出电容串接在电路输出端和地之间，电路输出端通过隔离模块连接控制芯片的COMP引脚和CS2引脚，主开关管的栅极接控制芯片的OUTA引脚，主开关管的源极接控制芯片的CS1引脚，有源钳位电容的正极端接主开关管的漏极，负极端接有源钳位开关管的源极，有源钳位开关管的栅极接控制芯片的OUTB引脚，有源钳位开关管的漏极接地，控制芯片的GND引脚接地，在VIN电源和地之间串接第一外挂电阻和第一外挂电容，控制芯片的RAMP引脚接在第一外挂电阻和第一外挂电容之间，在控制芯片的RT引脚和地之间串接第二外挂电阻。/n

【技术特征摘要】
1.一种正激有源钳位驱动电路，其特征在于：包括控制芯片、正激变压器、主开关管、有源钳位开关管、有源钳位电容、第一和第二同步整流管、输出电感、隔离模块、输出电容、控制芯片的VIN引脚接VIN电源，正激变压器的原边绕组两端分别接VIN电源和主开关管的漏极，正激变压器的副边绕组两端接第一同步整流管和第二同步整流管，输出电感的两端分别接正激变压器的副边绕组和电路输出端VOUT，输出电容串接在电路输出端和地之间，电路输出端通过隔离模块连接控制芯片的COMP引脚和CS2引脚，主开关管的栅极接控制芯片的OUTA引脚，主开关管的源极接控制芯片的CS1引脚，有源钳位电容的正极端接主开关管的漏极，负极端接有源钳位开关管的源极，有源钳位开关管的栅极接控制芯片的OUTB引脚，有源钳位开关管的漏极接地，控制芯片的GND引脚接地，在VIN电源和地之间串接第一外挂电阻和第一外挂电容，控制芯片的RAMP引脚接在第一外挂电阻和第一外挂电容之间，在控制芯片的RT引脚和地之间串接第二外挂电阻。


2.如权利要求1所述的一种正激有源钳位驱动电路，其特征在于，还包括电流采样电阻、第一和第二分压电阻、输出采样网络、电容泵、第二外挂电容、第三外挂电容、第一和第二二极管，电流采样电阻设置在主开关支路上，具体是将电流采样电阻串接在主开关管的源极和地之间，控制芯片的CS1引脚接在主开关管的源极和电流采样电阻之间，第一和第二分压电阻为控制芯片COMP引脚电压的分压电阻，第一和第二分压电阻串接后一端连接隔离模块的输出端，另一端接地，控制芯片的COMP引脚接在隔离模块的输出端和第一分压电阻之间，控制芯片的CS2引脚接在第一和第二分压电阻之间，输出采样网络接在隔离模块的输入端和电路输出端之间，电容泵的正极端接控制芯片的OUTB引脚，负极端接有源钳位开关管的栅极，第二外挂电容串接在控制芯片的VCC引脚和地之间，第三外挂电容串接在控制芯片的COMP引脚和地之间，第一二极管串接在控制芯片的VCC引脚和与输出电感耦合的辅助绕组之间，第二二极管串接在有源钳位开关管的栅极和漏极之间。


3.如权利要求2所述的一种正激有源钳位驱动电路，其特征在于，所述控制芯片的内部设有电压调节模块、内部电源/偏置/使能模块、第一和第二驱动模块、振荡器、开关MOS管、逻辑模块、RS触发器、第一至第四比较器、或门、两个下拉MOS管，VIN引脚接电压调节模块的输入端，电...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂才根，张胜，谭在超，罗寅，丁国华，
申请(专利权)人：苏州锴威特半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32