开关管尖峰电压检测电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种开关管尖峰电压检测电路及方法。开关管尖峰电压检测电路包括：整流单元，接收一开关管两端的电压信号并输出一整流信号；电容分压单元，包括串联连接的至少二电容器，所述电容分压单元接收所述整流信号并按照所述至少二电容器的容值比例进行分压，并输出一分压信号至一数字信号处理器以计算所述开关管的尖峰电压检测值；放电单元，与所述电容分压单元并联连接。本发明专利技术的开关管尖峰电压检测电路及方法，通过采用电容分压器来检测开关管的电压应力。相较于传统的电阻分压器，电容分压器具有响应速度快，损耗小，抗干扰能力强等特点。力强等特点。力强等特点。

【技术实现步骤摘要】
开关管尖峰电压检测电路及方法
[0001]本申请是申请日为2020年09月08日、申请号为202010936896.X、专利技术名称为“启动控制方法及系统、尖峰电压检测电路及方法”的专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种开关电源技术，特别是涉及一种DC/DC转换器的启动控制方法及系统、开关管尖峰电压检测电路及方法。

技术介绍

[0003]在开关电源中，开关管的电压尖峰是一个极其重要的参数，其中该开关管例如可包括二极管(Diode)和金氧半场效晶体管(MOSFET)。通常，该电压尖峰需要小于开关管的最大允许工作电压，并留有一定余量。若超出最大允许工作电压，则开关管会有损坏的风险。一般而言，开关电源不会对开关管的电压尖峰进行监控，另外在生产阶段也很难对其进行测试，所以通常是通过设计来保证该电压尖峰在限值以下。
[0004]对于电动汽车应用场合，高压锂电池通过继电器接入高压母线给电机驱动器、加热器等车载设备供电。通常高压母线的正、负两端跨接了大量母线电容。前述继电器导通前，需要将母线电容充电至锂电池电压。车载DC/DC转换器可以利用低压铅酸电池的能量提供反向充电功能。在给母线电容充电期间，较大的低压侧电流会给整流开关管(低压侧的开关管)带来大的电压尖峰。设计上通常设定较小的低压侧电流使整流开关管的电压尖峰不超标。因此在从低压侧向高压侧的启机阶段，充电功率受限，所需的充电时间较长。
[0005]另外，随着功率密度的提升，有源钳位电路被广泛地应用于降低整流开关管的电压尖峰。通常在输出电压缓启动上升之前，需要给钳位电容做预充，将其充电到预设平台电压。一般而言，该平台电压等于高压侧输入电压经过变压器匝比折算到副边的电压。若缺少预充动作，或者预充控制精度较差，在缓启动开始时刻，有源钳位电路内的开关管将会出现大的电流冲击，整流开关管也可能出现大的电压尖峰。
[0006]因此，迫切需要一种新的DC/DC转换器的启动控制方法，可有效提高启动效率，缩短启动时间，同时又能保证开关管的电压应力不超标。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于一种DC/DC转换器的启动控制方法及系统、开关管尖峰电压检测电路及方法，以有效解决现有技术的至少一缺陷。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供一种DC/DC转换器的启动控制方法，其特点在于，用于所述DC/DC转换器的从低压侧向高压侧的启机过程，该启动控制方法包括：至少根据所述低压侧的开关管的尖峰电压参考值和尖峰电压检测值，确定一驱动信号的占空比或频率；输出所述驱动信号至所述开关管，以控制所述开关管进行动作。
[0009]在本专利技术的一实施例中，所述尖峰电压参考值包括第一阈值和第二阈值，当所述尖峰电压检测值大于或等于所述第一阈值时，调节所述驱动信号的占空比减小；当所述尖
峰电压检测值小于或等于所述第二阈值时，调节所述驱动信号的占空比增大；其中，所述第一阈值大于所述第二阈值。
[0010]在本专利技术的一实施例中，将所述尖峰电压检测值与所述尖峰电压参考值进行比较，得到一电压误差值；根据所述电压误差值，调节所述驱动信号的占空比：当所述尖峰电压检测值大于所述尖峰电压参考值时，调节所述驱动信号的占空比减小；当所述尖峰电压检测值小于所述尖峰电压参考值时，调节所述驱动信号的占空比增大。
[0011]在本专利技术的一实施例中，还根据所述低压侧的低压侧电流参考值和低压侧电流检测值，确定所述驱动信号的占空比或频率。
[0012]在本专利技术的一实施例中，确定所述驱动信号的占空比是包括：当所述尖峰电压检测值大于或等于所述尖峰电压参考值时，降低所述低压侧电流参考值；根据所述低压侧电流参考值与所述低压侧电流检测值，得到一电流误差值；根据所述电流误差值，调节所述驱动信号的占空比。
[0013]在本专利技术的一实施例中，确定所述驱动信号的占空比是包括：当所述低压侧电流检测值大于或等于所述低压侧电流参考值时，调节所述驱动信号的占空比减小。
[0014]在本专利技术的一实施例中，所述尖峰电压参考值包括第一阈值和第二阈值，当所述尖峰电压检测值大于或等于所述第一阈值时，增大所述驱动信号的频率；当所述尖峰电压检测值小于或等于所述第二阈值时，减小所述驱动信号的频率；其中，所述第一阈值大于所述第二阈值。
[0015]在本专利技术的一实施例中，将所述尖峰电压检测值与所述尖峰电压参考值进行比较，得到一电压误差值，并根据所述电压误差值，调节所述驱动信号的频率：当所述尖峰电压检测值大于所述尖峰电压参考值时，增大所述驱动信号的频率；当所述尖峰电压检测值小于所述尖峰电压参考值时，减小所述驱动信号的频率。
[0016]在本专利技术的一实施例中，所述DC/DC转换器包括：原边电路，变压器以及副边电路；其中，所述原边电路包括并联连接在高压直流端的高压电容、第一桥臂和第二桥臂，所述变压器的原边分别连接至所述第一桥臂的中点和所述第二桥臂的中点；所述变压器的副边包括第一端、第二端以及第三端，所述副边电路包括第一开关管、第二开关管、滤波电感以及低压电容，所述第一端和所述第三端分别通过所述第一开关管和所述第二开关管同时连接至所述低压电容的一端以及所述副边电路的一个直流端，所述第三端通过所述滤波电感连接至所述低压电容的另一端以及所述副边电路的另一个直流端。
[0017]为了实现上述目的，本专利技术另提供一种DC/DC转换器的启动控制系统，用于所述DC/DC转换器的从低压侧向高压侧的启机过程，其特点在于，该启动控制系统包括：补偿器，用于至少接收所述低压侧的开关管的尖峰电压参考值和尖峰电压检测值，并至少根据所述尖峰电压参考值和所述尖峰电压检测值输出一调制信号；驱动发生器，用于接收所述调制信号，并输出一驱动信号，其中所述驱动信号是输出至所述开关管以控制所述开关管进行动作。
[0018]在本专利技术的另一实施例中，所述尖峰电压参考值包括第一阈值以及第二阈值，所述补偿器用于根据所述尖峰电压检测值与所述第一阈值及所述第二阈值之间的关系，调节所述调制信号的大小，以调节所述驱动信号的占空比，其中，当所述尖峰电压检测值大于或等于所述第一阈值时，所述补偿器是调节所述调制信号以减小所述驱动信号的占空比；当
所述尖峰电压检测值小于或等于所述第二阈值时，所述补偿器是调节所述调制信号以增大所述驱动信号的占空比；所述第一阈值大于所述第二阈值。
[0019]在本专利技术的另一实施例中，所述补偿器用于根据所述尖峰电压检测值与所述尖峰电压参考值，得到一电压误差值，并根据所述电压误差值调节所述调制信号的大小，以调节所述驱动信号的占空比，其中，当所述尖峰电压检测值大于所述尖峰电压参考值时，所述补偿器是调节所述调制信号以减小所述驱动信号的占空比；当所述尖峰电压检测值小于所述尖峰电压参考值时，所述补偿器是调节所述调制信号以增大所述驱动信号的占空比。
[0020]在本专利技术的另一实施例中，所述补偿器还用于：接收所述低压侧的低压侧电流参考值和低压侧电流检测值，并根据所述尖峰电压参考值、所述尖峰电压检测值、所述低压侧电流参考值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关管尖峰电压检测电路，其特征在于，包括：整流单元，接收一开关管两端的电压信号并输出一整流信号；电容分压单元，包括串联连接的至少二电容器，所述电容分压单元接收所述整流信号并按照所述至少二电容器的容值比例进行分压，并输出一分压信号至一数字信号处理器以计算所述开关管的尖峰电压检测值；放电单元，与所述电容分压单元并联连接。2.根据权利要求1所述的开关管尖峰电压检测电路，其特征在于，所述整流单元包括整流二极管，所述开关管两端的电压信号自所述整流二极管的阳极端输入。3.根据权利要求1所述的开关管尖峰电压检测电路，其特征在于，所述电容分压单元包括串联连接的第一电容器和第二电容器，所述第二电容器的两端输出所述分压信号。4.根据权利要求3所述的开关管尖峰电压检测电路，其特征在于，所述放电单元包括串联连接的两个放电电阻，且所述两个放电电阻的连接节点进一步连接至所述第一电容器和所述第二电容器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小磊，朱鹏，林健鹏，吴海新，孙浩，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：