一种有源钳位变换器的控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种有源钳位变换器的控制电路，包括有源钳位管控制电路，通过检测有源钳位管漏源极两端电压，判断是否满足零电压开通条件，来产生其开通使能信号，并根据功率变压器即激磁电感是否磁复位完全来产生关断使能信号，实现有源钳位管的准确控制；主开关管开通使能电路，根据有源钳位管的源极对地电压，产生主开关管的开通使能信号。本发明专利技术无需副边同步整流控制电路，无需隔离变压器，电路实现简单，有利于提升变换器的功率密度；且无需依据副边同步整流控制电路产生有源钳位管控制信号，不存在因封装寄生感引起的提前关断问题；同时可以实现激磁电感的逐周期磁复位、且激磁电感电流可逐周期复位到零，保证软开关实现，提升变换器效率。提升变换器效率。提升变换器效率。

A control circuit of active clamp converter

【技术实现步骤摘要】
一种有源钳位变换器的控制电路


[0001]本专利技术属于电力电子变换
，特别是一种有源钳位变换器的控制电路。

技术介绍

[0002]和无源钳位(例如稳压管钳位、RCD钳位等)技术相比，有源钳位技术可以回收变压器的漏感能量、有效抑制电压尖峰问题，降低器件的电压应力，同时开关管可以实现软开关来减小开关损耗，因而广泛应用于要求高效率、高开关频率、高功率密度的功率变换场合。
[0003]图1(a)给出了一种典型的有源钳位变换器电路拓扑——有源钳位反激变换器，该变换器主要由原边主开关管S
P
、有源钳位管S
C
、功率变压器T1(包括激磁电感L
m
和原边等效漏感L
r
)、钳位电容C
L
、副边整流二极管D1和输出滤波电容C
o
组成。变换器的典型工作波形如图1(b)所示，变换器在一个开关周期内主要有两个工作阶段，包括输入储能阶段(t0～t1)和功率传输阶段(t1～t2)。在输入储能阶段(t0～t1)，原边主开关管S
P
导通，输入电压V
in
施加于功率变压器T1的原边，由于漏感L
r
远小激磁电感L
m
，激磁电感电流i
Lm
线性上升，斜率为V
in
/L
m
。t1时刻S
P
关断，输入储能阶段结束，之后有源钳位管S
C
和副边整流二极管D1开通，变换器进入功率传输阶段(t1～t2)，激磁电感L
m
向负载传递能量，激磁电感电流i
Lm
线性下降，斜率为
‑
V
C
/L
m
，其中V
C
为钳位电容C
L
两端电压，由于L
r
远小于L
m
，则有V
C
/n＝V
o
，其中n为功率变压器T1原边匝数相对副边匝数的比值。激磁电感电流i
Lm
到零后，副边整流二极管D1实现零电流关断、无反向恢复问题，随之有源钳位管S
C
关断，功率传输阶段结束，之后原边主开关管S
P
开通，变换器进入下一开关周期。
[0004]由上述分析可知，有源钳位管S
C
的开断时刻和副边整流二极管D1的开断时刻一致，因此可以根据副边整流二极管D1的开断状态，来准确控制有源钳位管S
C
，实现激磁电感逐周期磁复位完全，且激磁电感电流逐周期复位至零，从而保证开关管的软开关实现，降低变换器损耗。但该方案要求变换器副边采用同步整流控制，再通过隔离变压器等方式将同步整流管的驱动控制信号传递至原边，这会显著增加变换器体积，降低功率密度，且一旦副边同步整流控制因封装寄生感引起提前关断问题，也会导致有源钳位管S
C
提前关断。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种有源钳位变换器的控制电路。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种有源钳位变换器的控制电路，包括有源钳位管控制电路和主开关管开通使能电路，其中有源钳位管控制电路通过检测有源钳位管漏源极两端电压，判断是否满足零电压开通条件，来产生其开通使能信号，并根据功率变压器T1即激磁电感L
m
是否磁复位完全来产生关断使能信号，实现有源钳位管S
C
的准确控制；主开关管开通使能电路根据有源钳位管S
C
的源极对地电压v
S
即主开关管S
P
的漏极对地电压，产生主开关管S
P
的开通使能信号v
GSP_on
。
[0007]进一步地，所述有源钳位管控制电路包括零电压开通检测电路、伏秒平衡控制电
路、RS触发器RS1和驱动器B1；其中，所述零电压开通检测电路用于检测有源钳位管S
C
的漏极电压v
D
和源极电压v
S
，判断是否满足零电压开通条件，来产生有源钳位管S
C
的开通使能信号v
on
；所述伏秒平衡控制电路用于检测功率变压器T1原边两端电压即V
in
‑
v
S
，判断激磁电感L
m
是否磁复位完全，来产生有源钳位管S
C
的关断使能信号v
off
；所述RS触发器RS1根据信号v
on
和v
off
输出控制信号，经驱动器B1放大电流能力后输出有源钳位管S
C
的驱动控制信号v
GSC
；其中V
in
为输入电压。
[0008]进一步地，所述零电压开通检测电路包括比较器CP1和单脉冲触发电路1，比较器CP1判断有源钳位管S
C
的漏源极两端电压差值(v
D
‑
v
S
)与第一阈值电压V
th1
的大小，输出信号经单脉冲触发电路1后生成有源钳位管S
C
的开通使能信号v
on
；
[0009]在输入储能阶段，主开关管S
P
导通，有源钳位管S
C
的漏源极两端电压差值v
D
‑
v
S
＝V
in
+V
C
，大于第一阈值电压V
th1
，比较器CP1输出低电平，单脉冲触发电路1输出低电平，其中V
C
为钳位电容C
L
两端电压；主开关管S
P
关断后，激磁电感电流对有源钳位管S
C
的结电容进行放电，直至有源钳位管S
C
的漏源极两端电压差值v
D
‑
v
S
减小至零，小于第一阈值电压V
th1
，比较器CP1输出高电平，比较器CP1输出由低变高的上升沿触发单脉冲触发电路1输出高电平脉冲，RS触发器RS1输出高电平、经驱动器B1放大电流能力后，驱动控制信号v
GSC
输出高电平、开通有源钳位管S
C
；其中V
th1
>0。
[0010]进一步地，所述伏秒平衡控制电路包括电压控制电流源VCCS、电容C1、开关管Q1、比较器CP2、比较器CP3、RS触发器RS2和单脉冲触发电路2；电压控制电流源VCCS的输入端电压为V
in
‑
v
S
，输出端并联电容C1和开关管Q1，同时连接比较器CP3的负输入端，比较器CP3的正输入端输入第三阈值电压V
th3
，比较器CP3的输出端输出有源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源钳位变换器的控制电路，其特征在于，包括有源钳位管控制电路和主开关管开通使能电路，其中有源钳位管控制电路通过检测有源钳位管漏源极两端电压，判断是否满足零电压开通条件，来产生其开通使能信号，并根据功率变压器T1即激磁电感L
m
是否磁复位完全来产生关断使能信号，实现有源钳位管S
C
的准确控制；主开关管开通使能电路根据有源钳位管S
C
的源极对地电压v
S
即主开关管S
P
的漏极对地电压，产生主开关管S
P
的开通使能信号v
GSP_on
。2.根据权利要求1所述的有源钳位变换器的控制电路，其特征在于，所述有源钳位管控制电路包括零电压开通检测电路、伏秒平衡控制电路、RS触发器RS1和驱动器B1；其中，所述零电压开通检测电路用于检测有源钳位管S
C
的漏极电压v
D
和源极电压v
S
，判断是否满足零电压开通条件，来产生有源钳位管S
C
的开通使能信号v
on
；所述伏秒平衡控制电路用于检测功率变压器T1原边两端电压即V
in
‑
v
S
，判断激磁电感L
m
是否磁复位完全，来产生有源钳位管S
C
的关断使能信号v
off
；所述RS触发器RS1根据信号v
on
和v
off
输出控制信号，经驱动器B1放大电流能力后输出有源钳位管S
C
的驱动控制信号v
GSC
；其中V
in
为输入电压。3.根据权利要求2所述的有源钳位变换器的控制电路，其特征在于，所述零电压开通检测电路包括比较器CP1和单脉冲触发电路1，比较器CP1判断有源钳位管S
C
的漏源极两端电压差值(v
D
‑
v
S
)与第一阈值电压V
th1
的大小，输出信号经单脉冲触发电路1后生成有源钳位管S
C
的开通使能信号v
on
；在输入储能阶段，主开关管S
P
导通，有源钳位管S
C
的漏源极两端电压差值v
D
‑
v
S
＝V
in
+V
C
，大于第一阈值电压V
th1
，比较器CP1输出低电平，单脉冲触发电路1输出低电平，其中V
C
为钳位电容C
L
两端电压；主开关管S
P
关断后，激磁电感电流对有源钳位管S
C
的结电容进行放电，直至有源钳位管S
C
的漏源极两端电压差值v
D
‑
v
S
减小至零，小于第一阈值电压V
th1
，比较器CP1输出高电平，比较器CP1输出由低变高的上升沿触发单脉冲触发电路1输出高电平脉冲，RS触发器RS1输出高电平...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆杨军，朱守伟，王廷营，牟恬恬，席伟，唐海瑞，朱民杰，胡东，宋亚龙，顾亮，任学强，陈程，
申请(专利权)人：连云港杰瑞电子有限公司，
类型：发明
国别省市：