一种有源钳位反激变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种有源钳位反激变换器，该有源钳位反激变换器包括：第一电容；第二电容和第一电阻；第一开关管、第二开关管和第二电阻；变压器，该变压器包括漏感、原边绕组、副边绕组、辅助绕组；第一二极管和第四电容；第二二极管和第三电容；第一耗尽型NMOS管和第三电阻；控制电路，该控制电路包括驱动模块和高压上电模块，高压上电模块在芯片启动过程中该模块控制第一耗尽型NMOS管的栅端，从高电压的开关节点获取能量，对控制电路的电源轨充电。高压上电模块在控制电路上电过程中自限充电电流实现安全上电，在控制电路完成上电后关闭充电电路，减小了有源钳位反激变换器的静态电流以优化效率。以优化效率。以优化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种有源钳位反激变换器


[0001]本专利技术涉及电源启动领域，具体涉及一种有源钳位反激变换器。

技术介绍

[0002]当前全球电子产品不断创新，特别是应用于USB PD快充的AC
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DC变换器对功率密度和变换器效率提出了很高的要求，目前AC
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DC变换器大部分采用反激拓扑，有源钳位反激变换器相比传统反激变换器提高了对漏感能量的利用率，可实现功率管的软开启，因此有效的提高了效率。
[0003]常规的反激拓扑系统的输入为市电，其经全桥整流后和稳压电容滤波后的母线电压可高于400V。传统反激变换器芯片的高压启动电路采用片外电阻分压形式对芯片进行启动，但芯片启动后电阻上仍有功耗，降低了系统效率。为了提高效率，可以在芯片和母线电压之间串联一个由芯片控制的耗尽型高压MOS管，既可以防止高母线电压损坏芯片，又可以在芯片启动后关断高压上电通路，从而节省功耗，但这种高压上电方式较为复杂，对相关电路和芯片上电时序设计提出了较大的挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的为提供一种通用的适用于有源钳位反激变换器的高压启动电路，并具有完成高压上电后自关断，以解决上述传统片外电阻分压式上电后不能关断，消耗功耗，降低AC
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DC变换器整体效率的问题。
[0005]本专利技术的技术方案为：
[0006]一种有源钳位反激变换器，其特征在于，包括变压器、第一开关管、第二开关管、第一高压耗尽型NMOS管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一二极管、第二二极管、漏感和控制电路；
[0007]所述变压器具有原边绕组、副边绕组和辅助绕组，其中原边绕组的同名端通过漏感后接母线电压；
[0008]第一开关管的漏极通过第一电阻和第二电容并联构成的电路后接母线电压，第一开关管的栅极和源极接控制电路，第一开关管的源极还接第二开关管的漏极、第一高压耗尽型NMOS管的漏极、原边绕组的异名端；
[0009]第二开关管的栅极和源极接控制电路，第二开关管的源极还通过第二电阻后接地；
[0010]第一高压耗尽型NMOS管的栅极和源极接控制电路，第三电阻的一端接第一高压耗尽型NMOS管的栅极，第三电阻的另一端接第一高压耗尽型NMOS管的源极；
[0011]辅助绕组的异名端接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极接控制电路和第三电容的一端，辅助绕组的同名端和第三电容的另一端接地；
[0012]副边绕组的异名端接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极接第四电容的一端，副边绕组的同名端和第四电容的另一端接地；
[0013]所述控制电路包括驱动模块和高压上电模块；其中驱动模块连接一开关管的栅极和源极和第二开关管的栅极和源极；驱动模块为传统有源钳位反激变换器中的必备电路模块，本专利技术并未对其改进，在此省略该部分不必要的描述；
[0014]所述高压上电模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一高压PMOS管、第二高压PMOS管、第三高压PMOS管、第四高压PMOS管、第五高压PMOS管、第二高压NMOS管、第三高压NMOS管、第四高压NMOS管、第五高压NMOS管、第一低压NMOS管、第二低压NMOS管、第一基准模块、第一比较器模块、第一运算放大器模块、第三齐纳二极管、第四齐纳二极管、第五齐纳二极管、第六齐纳二极管和第七齐纳二极管；
[0015]其中，原边绕组的异名端接第四电阻的一端和第八电阻的一端；第四电阻的另一端接第五电阻的一端和第三高压PMOS管的源极；第八电阻的另一端接第二高压NMOS管的栅极、第六齐纳二极管的阴极、第一低压NMOS管的漏极和第五高压NMOS管的栅极；第一低压NMOS管的源极和第六齐纳二极管的阳极接地；
[0016]第一低压NMOS管的栅极接第一比较器模块的输出端；第一比较器模块的正输入端接第十三电阻的一端和第十四电阻的一端，第一比较器模块的负输入端接第一基准模块输出的基准电压；
[0017]第五电阻的另一端接第一高压PMOS管的源极，第一高压PMOS管的栅极接第六电阻的一端、第七电阻的一端、第三齐纳二极管的阳极和第二高压PMOS管的栅极，第一高压PMOS管的漏极接第六电阻的另一端、第三齐纳二极管的阴极和第二高压PMOS管的源极；
[0018]第七电阻的另一端接第二高压NMOS管的漏极，第二高压NMOS管的源极接地；
[0019]第三高压PMOS管的栅极接第九电阻的一端、第十电阻的一端、第四齐纳二极管的阳极和第四高压PMOS管的栅极，第三高压PMOS管的漏极接第九电阻的另一端、第四齐纳二极管的阴极和第四高压PMOS管的源极；
[0020]第十电阻的另一端接第四高压NMOS管的漏极，第四高压NMOS管的栅极接第十六电阻的一端和第二低压NMOS管的漏极，第四高压NMOS管的源极接地；
[0021]第二高压PMOS管的漏极接第四高压PMOS管的漏极、第五高压PMOS管的源极、第五齐纳二极管的阴极、第十三电阻的另一端、第十五电阻的一端、第三高压NMOS管的漏极和第二二极管的阴极；
[0022]第五齐纳二极管的阳极接第一运算放大器模块的输出端、第五高压PMOS管的栅极和第五高压NMOS管的漏极；第一运算放大器模块的负输入端接第一基准模块输出的基准电压，第一运算放大器的正输入端接第十一电阻的一端和第十二电阻的一端；第五高压PMOS管的漏极接第十电阻的另一端和第一高压耗尽型NMOS管的栅极；第五高压NMOS管的源极和第十二电阻的另一端接地；
[0023]第十四电阻的另一端接地；第十五电阻的另一端接第三高压NMOS管的栅极和第七齐纳二极管的阴极，第七齐纳二极管的阳极接地；第三高压NMOS管的源极接第十六电阻的一端；第十六电阻的另一端接第二低压NMOS管的漏极，第二低压NMOS管的栅极接第一比较器的输出端。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术的有源钳位反激变换器中的高压上电模块，通过检测电源电压，并有源地
控制外部高压管，可实现有源钳位反激变换器系统在高电压输入下的自启动，并且在完成启动后关闭充电通路，从而通过减小静态电流的方式优化系统待机功耗和转换效率。
附图说明
[0026]图1示出现有的一种有源钳位反激变换器的电路结构示意图；
[0027]图2示出图1所示出的有源钳位反激变换器的时序波形图；
[0028]图3示出本专利技术实施例提供的电源系统的电路结构示意图；
[0029]图4示出图3中的高压上电模块的内部结构在芯片启动过程中的示意图；
[0030]图5示出图3所示的有源钳位反激变换器芯片启动过程中的时序波形图；
[0031]图6示出图3中的高压上电模块的内部结构在芯片完成启动后的示意图；
具体实施方式
[0032]为了方便理解本专利技术，下面将参照相关附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源钳位反激变换器，其特征在于，包括变压器、第一开关管、第二开关管、第一高压耗尽型NMOS管、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一二极管、第二二极管、漏感和控制电路；所述变压器具有原边绕组、副边绕组和辅助绕组，其中原边绕组的同名端通过漏感后接母线电压；第一开关管的漏极通过第一电阻和第二电容并联构成的电路后接母线电压，第一开关管的栅极和源极接控制电路，第一开关管的源极还接第二开关管的漏极、第一高压耗尽型NMOS管的漏极、原边绕组的异名端；第二开关管的栅极和源极接控制电路，第二开关管的源极还通过第二电阻后接地；第一高压耗尽型NMOS管的栅极和源极接控制电路，第三电阻的一端接第一高压耗尽型NMOS管的栅极，第三电阻的另一端接第一高压耗尽型NMOS管的源极；辅助绕组的异名端接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极接控制电路和第三电容的一端，辅助绕组的同名端和第三电容的另一端接地；副边绕组的异名端接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极接第四电容的一端，副边绕组的同名端和第四电容的另一端接地；所述控制电路包括驱动模块和高压上电模块；其中驱动模块连接一开关管的栅极和源极和第二开关管的栅极和源极；所述高压上电模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一高压PMOS管、第二高压PMOS管、第三高压PMOS管、第四高压PMOS管、第五高压PMOS管、第二高压NMOS管、第三高压NMOS管、第四高压NMOS管、第五高压NMOS管、第一低压NMOS管、第二低压NMOS管、第一基准模块、第一比较器模块、第一运算放大器模块、第三齐纳二极管、第四齐纳二极管、第五齐纳二极管、第六齐纳二极管和第七齐纳二极管；其中，原边绕组的异名端接第四电阻的一端和第八电阻的一端；第四电阻的另一端接第五电阻的一端和第三高压PMOS管的源极；第八电阻的另一端接第二高压NMOS管的栅极、第六齐纳二极管的阴极、第一低压N...

【专利技术属性】
技术研发人员：明鑫，余寅实，孙天一，黄江涛，王卓，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：