适用于返驰式电源转换器的主动箝位电路制造技术

本发明专利技术是揭示一种适用于返驰式电源转换器的主动箝位电路。此返驰式电源转换器具有一第一侧以及一第二侧，第一侧是以一第一线圈绕组及一开关串接方式所组成；第二侧是具有一第二线圈绕组、一主动箝位电路（Ａｃｔｉｖｅ　　ｃｌａｍｐ）、一开关晶体管（ＭＯＳ）及一电阻，其中此主动箝位电路至少是由一第三线圈绕组、两二极管及一电容所组成。至此，于开关晶体管不导通（ｔｕｒｎ－ｏｆｆ）状态时，此主动箝位电路的两二极管能嵌制开关晶体管的汲极（Ｄｒｉａｎ）和源极（Ｓｏｕｒｃｅ）上的跨电压（Ｖ↓［ＤＳ］），使跨电压上升较为缓慢不至产生电压突波（ｓｐｉｋｅ）的现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种主动箝位电路，且特别是有关于一种适用于返驰式电 源转换器的主动箝位电路。
技术介绍
如返驰式电源转换器、顺向式电源转换器(forward converter)、推挽式电 源转换器(push-Rull converter)、半桥式电源转换器(half-bridge converter) 及全桥式电源转换器(full-bridge converter)这类型的切换式电源转换器 (switching power supply)由于体积小、重量轻、功率消耗低，在日趋复杂的 电子、计算机的系统中，扮演着极重要的角色。而近几年来，由于高功率的半 导体控制电路以及被动组件的快速发展，使得切换式电源转换器可以大量生产， 不仅在可靠度大太的提高，而且在价格上也渐渐下降。由于为了配合各项电子产品轻、薄、短、小的发展原则，也希望电源转换 器具有更高的功率密度，因此便需要向高频的操作频率发展，但是伴随着电路 中切换频率的提高，开关组件在切换时产生的切换损失衬题也更为严重。这不 但造成能量的浪费、效率的降低之外，同时在开关上散逸的无效热能亦使得散 热问题变得更为棘手，此外还有切换动作的非理想现象而产生电压、电流突波， 或是产生过大的电压、电流变化率，而使得电路组件应力增加，或是成为电磁 千扰(electromagnetic interference, EMI)的来源。以返驰式电濂转换器为例，如图1所示，该图绘--基本的返驰式电源转换 器的电路架构图，由此图中可知，此返驰式电源转换器1中的变压器T其实是 —个具有二次线,的电感器(亦指在图面上所显示的第一侧1的一第一线圈绕 组1U及第二侧i2的第二线圈绕组ii2,及图上的N,及N2分别代表第一线圈绕 组111的匝数以及第二线圏绕组112的匝数)，当开关S导通时，电流会流经具 有二次线圈的电感器T,并将能量储存于其中，此时二极管D被逆向偏压，因 此，没有能量传送至负载(未显示).。当开关S截止时，具有二次线圈的电感器T 中的能量才被释放并传送至负载。且此返驰式电源转换器l仅具单--主动式开 关S,拥有电路架构简单、单一功率转换级以及在双向功率转换应用中控制容易 等特性，所以，返驰式电源转换器1可被广泛地使用在低功率的应用领域中。 与其它电源转换蕃，臂如顺向式电源转换器相较起来，理论上可大大降低磁性 组件所占的大小与体积，同时，输出的部分仅需用到二极管D与电容器C，即可 达到多组输出的目的。然而，此返爽式电源转换器于高频下的切换动作会t生下列问题(1) 当开关切换时，电感接上开关充电(流)后突然关闭，电感会由充磁状态变为放磁，此时由于电流路径被截断因此会产生电压突波，而使开关受到伤害a(2) 在变压器有漏电感的存在，使转换效率变差。(3) 当开关在追求高切换频率的情况下，开关切换所产t的噪声使得电磁千 扰与射频干扰的问题不易解决。(4) 开关必须承受较高的跨电压以及较大的电流。因此有许多方法以解决上述问题，如图2所示，在原返驰式电源转换器的 第二侧12 (图1所示)额外加上.由电阻Rs、电容Cs和二极管Ds三种被动组件所组 成一种RCD嵌制电路12',其电路的动作原理如下所述第二侧12所有等效的寄生电感(包含接续线电感、漏电感、激磁电感等， 未显示)所积蓄的能量将对开关晶体管Q的寄生电容Cp充电，因此，开关晶体管 Q两端电压上升，此电压上升到和电容CS的电压相同时(一般而言，此时CS 二 端的电压为0或极低)，该二极管DS导通，开关晶体管Q两端的电压将被电容 CS两端的电压所箝制，此时，寄生电感所积蓄的能量也会对电容CS充电，将能 量转移至电容CS。最后，电容CS所储存的能量最后将经由电阻Rs以热能的形式 消耗掉。RCD嵌制电路的目的在于箝制开关组件上的电压突波，在开关由导通到截 止的瞬间，可避兔过大的电压突波产生而导致开关组件的损坏。然而RCD嵌制 电路仍具有下列缺点1. 虽能将开关晶体管瞬间的高跨电K一部分予以嵌制，但部分的能量被嵌 制电阻所消耗，困此会影响到返驰式电源转换器的转换效率。2. 此开关晶体管由导通状态到不导通状态的瞬间，仍有不小的电压突波存 在于开关晶体管的跨电压中，并且当输入电压增加时，电压突波的现象变得更 加地严重，致使转换功率的提升受到限制；同时开关晶体管也容易由电压突波 的存在而被破坏^因此，为了避免习用返驰式电源转换器以RCD嵌制电路来嵌制电压突波所 带来的缺失，应有另一电路设计来解决电压突波所带来的种种缺失。因此本专利技术的目的就是在提供一种适用于返驰式电源转换器的主动箝位电 路，这额外所加的主动箝位电路能致使开关晶体管上的汲极和源极的跨电压值 (4)上升较为缓慢，可消除开关晶体管在切换时所产生的电压突波的现象，以 减少返驰式电源转换器的功率损失，达到提高功率的目的。根据本专利技术的上述目的，本专利技术亦提供一种适用于返驰式电源转换器的主 动箝位电路，返驰式电源转换器具有一第一侧以及一第二侧，第一侧是由一第一线圈绕组以及一开关串接组成，第二侧是包含具有一第一端点及一第二端点 的一第二线圈绕组、一主动箝位电路、一开关晶体管及一电阻，其中第二側的 第一端点连接至第二侧的输出电压端，主动箝位电路包含--第一串联电路及一 第二二极管。第一串联电路是由一第一二极管与一第三线圈绕组串联在一起， 第一二极管具有一正极端友一负极端，第三线圈绕组具有一第三端点及-第四 端点，其中第一二极管的负极端连接至该第三端点，第三线園绕組的第四端点 连接至一接地端。第二二极管具有一正极端及一负极端，第二二极管的负极端 连接至第二侧的输出电压端，第二二极管的正极端连接于第--二极管的负极端。附图说明图1为返驰式电源转换器的电路架构團。图2为返驰式电源转换器内提供的RCD缓冲电路的电.路架构图。图3为返骓式电源转换器内提供的主动箝位电路的电路架构图。图4为本专利技术主动箝位电路的波形示意图(移除第一二极管及第二二极管)。图5为本专利技术主动箝位电路的波形示意图(未移除第一二极管及第二二极管)。具体实施例方式以下详细地讨论目前较佳的实施例。然而应被理解的是，本专利技术提供许多 可适用的专利技术观念，而这些观念能被体现于很宽广多样的特定具体背景中。所 讨论的特定具体的实施例仅是说明使用本专利技术的特定方式，而且不会限制本发 明的范围。众所皆知，当返驰式电源转换器的开关在作切换作动时产生电压突波及电 磁千扰与射频干扰的问题皆不易解决。故，根据前述该等问题所述，本专利技术于 返驰式电源转换器内亦提出 一种主动箝位电路设计，此箝位电路是可针对在开 关晶体管上的跨电压作一嵌制电压动作。以下为本专利技术的实施例说明。电路架构说明请参照图3，该图为本专利技术的适用于返驰式电源转换器的主 动筘位电路的电路架构图。此返驰式电源转换器3是具有--第--侧31以及-第 二侧32,该第一侧31是由一第一线圈绕组311以及一开关312串接组成，其中 开关312是为一pn型二极管。第二侧32是包含具有一第-*端点3211及一第二 端点3212的--第二线圈绕组321、 一主动箝位电路33、-'开关晶体管34及一 电阻35,此一实施^l中，第二线圈绕组321的匝数(恥)大于第一线圈绕组311 的匝数(N,),且此两线圈绕组的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于返驰式电源转换器（ｆｌｙｂａｃｋｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）的主动箝位电路（Ａｃｔｉｖｅｃｌａｍｐ），其特征在于，该返驰式电源转换器具有一第一侧以及一第二侧，该第一侧是由一第一线圈绕组以及一开关串接组成，该第二侧是包含具有一第一端点及一第二端点的一第二线圈绕组、一主动箝位电路（Ａｃｔｉｖｅｃｌａｍｐ）、一开关晶体管（ＭＯＳ）及一电阻，其中该第二侧的第一端点连接至该第二侧的输出电压端，该主动箝位电路包含：一第一串联电路，是由一第一二极管与一第三线圈绕组串联在一起，该第一二极管具有一正极端（Ｐ）及一负极端（Ｎ），该第三线圈绕组具有一第三端点及一第四端点，其中该负极端连接至该第三端点，该第四端点连接至一接地端；以及一第二二极管，具有一正极端（Ｐ）及一负极端（Ｎ），其中该负极端连接至该第二侧的输出电压端，该第二二极管的正极端连接于该该第一二极管的负极端；至此，于该开关晶体管不导通（ｔｕｒｎ－ｏｆｆ）状态时，该主动箝位电路的该第一二极管及该第二二极管箝制（ｃｌａｍｐ）该开关晶体管最大电压而送至该第二侧的输出电压端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊大嵩，
申请(专利权)人：佛山市顺德区顺达电脑厂有限公司，神基科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]