一种有源钳位电路制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种有源钳位电路，包括：被配置为将输入电压转换为预设的输出电压的有源钳位正激单元；被配置为对所述有源钳位正激电路的第一开关管的关断电流分流的旁路单元；所述旁路单元电连接至所述有源钳位正激单元。通过上述方式，本实用新型专利技术实施例能够通过调整串联电阻的大小，以控制第二开关管和旁路单元的分流比例，从而降低第二开关管的电流应力，方便了第二开关管的选型和设计。同时降低第二开关管的电流尖峰后，流过第二开关管管的等效二极管的电流减小，可以降低其导通损耗和开关损耗，提高其整体的效率。提高其整体的效率。提高其整体的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种有源钳位电路


[0001]本技术实施例涉及电源
，特别是涉及一种有源钳位电路。

技术介绍

[0002]随着开关电源技术的快速发展，高效率、高功率密度已经成为开关电源的一种发展趋势。为了实现开关电源系统的小型化，轻量化，开关电源工作频率不断提高。PWM控制技术的应用十分广泛，其特点是工作频率固定，通过电压反馈调整占空比，达到稳定的输出电压。
[0003]常见的电路拓扑结构包括Buck(降压变换器)、Boost(升压变换器)和Buck
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boost(升降压变换器)三种基本变换结构，通过插入隔离变压器和其他变形，又可以衍生出正激、反激、推挽和桥式变换器等等。PWM变换器中最重要的部件之一就是变压器，通过有源开关实现斩波，当原边开关管导通时，变压器线圈励磁，能量经过变压器传输到副边。为了能够稳定工作，当开关管关断后，变压器就需要磁复位回归初始状态。根据变压器复位方式的差异，可以将变换电路分为单向励磁和双向励磁两种。其中的正激变换器，根据不同的复位机制，又可以区分出RCD复位，单绕组复位，双管正激复位和有源钳位复位等形式。
[0004]有源钳位正激电路的主开关管和钳位开关管均可实现零电压开通，使得主开关管的电压应力较普通单端正激低，同时变压器的磁芯可自动磁复位，变压器的励磁电流可沿正负方向流动，这样磁芯可工作于磁化曲线第一和第三象限，提高了磁心利用率。而且采用有源钳位方式，主开关管的占空比可工作在0.5以上，因此比较适合输入输出宽范围调压的场合。
[0005]根据钳位MOSFET的位置，有源钳位电路可分为高端钳位和低端钳位两种电路结构。相较于高端钳位方式，低端有源钳位正激变换电路不需要浮驱，复位开关管采用P
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MOS管后驱动电路设计更加简单，因此应用更为广泛。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种有源钳位电路，包括：被配置为将输入电压转换为预设的输出电压的有源钳位正激单元；被配置为对所述有源钳位正激单元的第一开关管的关断电流分流的旁路单元；所述旁路单元电连接至所述有源钳位正激单元。
[0007]在一些实施例中，所述旁路单元包括第一电容、第一电阻、第一二极管和第二二极管，其中，所述第一电容的第一端分别连接至所述第二开关管的漏极和所述第一二极管的阳极，所述第一电容的第二端分别连接至所述第二开关管的源极和所述第二二极管的阴极；所述第一二极管的阴极分别连接至所述第二二极管的阳极、所述第一电阻的第二端和所述第一电阻的第一端。
[0008]在一些实施例中，所述有源钳位正激单元包括输入电压源、第一开关管、第二开关管、钳位电容、隔离变压器、第三二极管、第四二极管、输出电感、输出电容和负载电阻，其
中，所述输入电压源的输出端连接至所述隔离变压器的原边的一端，所述隔离变压器的原边的另一端分别连接至所述第一开关管的漏极和所述钳位电容的第一端；所述隔离变压器的副边的一端连接至所述第三二极管的阳极，所述隔离变压器的副边的另一端分别连接至所述第四二极管的阳极、所述输出电容的第一端和所述负载电阻的第一端；所述第三二极管的阴极分别连接至所述第四二极管的阴极和所述输出电感的第一端；所述输出电感的第二端分别连接至所述输出电容的第二端和所述负载电阻的第二端；所述钳位电容的第二端连接至所述第二开关管的漏极，所述第一开关管的源极和所述第二开关管的源极均接地。
[0009]在一些实施例中，所述有源钳位正激单元还包括控制器和供电电压源，其中，所述供电电压源的输出端连接至所述控制器的输入端，所述控制器的第一输出端连接至所述第一开关管的栅极，所述控制器的第二输出端连接至所述第二开关管的栅极。
[0010]在一些实施例中，所述第一开关管为N沟道MOS管。
[0011]在一些实施例中，所述第二开关管为P沟道MOS管。
[0012]在一些实施例中，所述第一二极管为肖特基二极管。
[0013]在一些实施例中，所述第二二极管为肖特基二极管。
[0014]在一些实施例中，所述第三二极管为整流二极管。
[0015]在一些实施例中，所述第四二极管为整流二极管。
[0016]本技术实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术实施例能够通过调整串联电阻的大小，以控制第二开关管和旁路单元的分流比例，从而降低第二开关管的电流应力，方便了第二开关管的选型和设计。同时降低第二开关管的电流尖峰后，流过第二开关管的等效二极管的电流减小，可以降低其导通损耗和开关损耗，提高其整体的效率。
附图说明
[0017]图1是本技术实施例所提供的一种有源钳位电路的结构示意图；
[0018]图2是本技术实施例所提供的一种旁路单元的电路结构图；
[0019]图3是本技术实施例所提供的一种有源钳位正激单元的电路结构图；
[0020]图4是本技术实施例所提供的一种有源钳位电路的电路结构图；
[0021]图5是应用有源钳位电路前后的第二开关管的电流曲线图。
具体实施方式
[0022]为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施例，对本技术进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0023]除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0024]根据低端有源钳位正激变换器的电路结构，当原边主开关管导通时，原边电流线性上升，其上升斜率由副边电感和输入输出电压决定。一旦原边主开关关断，由于漏感的存在，原边电流换流不能立即完成。因此在主开关管电流下降期间，电流逐渐从原边的主开关管转移通过钳位电容和低端的钳位P
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MOS管。当原边的关断电流较大时，P
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MOS管的电流应力也会很大，考虑到P
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MOS管的工艺较N
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MOS管较差，因此会造成低端有源钳位正激的P
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MOS管选型困难，应用场景受到限制，不能发挥其宽范围输入输出的优势。
[0025]对于低压输入或者存在数倍冲击功率的应用场合，低端有源钳位变换电路的原边电流峰值可以由输出电感电流和变压器的变比计算得到。这种条件下主开关管关断的峰值电流较高，在主开关管的关断电流下降期间，流过钳位P
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MOS管的电流逐渐升高，其电流之和近似等于原边的关断电流峰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源钳位电路，其特征在于，包括：被配置为将输入电压转换为预设的输出电压的有源钳位正激单元；被配置为对所述有源钳位正激单元的第一开关管的关断电流分流的旁路单元；所述旁路单元电连接至所述有源钳位正激单元。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述旁路单元包括第一电容、第一电阻、第一二极管和第二二极管，其中，所述第一电容的第一端分别连接至所述有源钳位正激单元的第二开关管的漏极和所述第一二极管的阳极，所述第一电容的第二端分别连接至所述第二开关管的源极、所述第二二极管的阴极和所述第一电阻的第一端；所述第一二极管的阴极分别连接至所述第二二极管的阳极和所述第一电阻的第二端。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述有源钳位正激单元包括输入电压源、第一开关管、第二开关管、钳位电容、隔离变压器、第三二极管、第四二极管、输出电感、输出电容和负载电阻，其中，所述输入电压源的输出端连接至所述隔离变压器的原边的一端，所述隔离变压器的原边的另一端分别连接至所述第一开关管的漏极和所述钳位电容的第一端；所述隔离变压器的副边的一端连接至所述第三二极管的阳极，所述隔离变压器的副边的另一端分别连接至所述第四二极管的阳极、所述输出电容的第一端和所述负载电阻的第一端；所述第三二极管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐伟杰，
申请(专利权)人：湖南麦格米特电气技术有限公司，
类型：新型
国别省市：