一种串联型有源钳位的反激变换器电路制造技术

本发明专利技术提出了一种串联型有源钳位的反激变换器电路，包括：初级主功率回路单元，包括输入储能滤波电容，钳位电容，变压器，主功率开关管;所述钳位电容的一端连接电压输入的正极端，另一端连接变压器的异名端，变压器的同名端连接主功率开关管的漏极，所述主功率开关管的源极连接电压输入的负极端；钳位回路单元，将所述变压器的漏感能量转移存储在钳位电容中，并将部分能量回馈至变压器中传递至次级绕组；次级整流滤波单元，在变压器反向励磁时，将次级绕组上的脉动电压整流为直流电压向输出负载提供能量,本发明专利技术能够降低励磁电感所需绕组匝数，同时也减小了主功率开关管上的漏源极电压，降低主功率开关管的开关损耗，提高了电路转换效率。路转换效率。路转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种串联型有源钳位的反激变换器电路


[0001]本专利技术涉及开关电源变换器领域，尤其涉及一种串联型有源钳位的反激变换器电路。

技术介绍

[0002]反激开关电源因其电路结构简单，所需器件少，成本低廉等优点被人们广泛应用。但是因为传统反激开关电源是采用RCD吸收钳位电路，该吸收电路将变压器漏感能量转换成热量进行消耗掉，因此限制了效率的提高。同时电源向高功率密度，小型化，轻型化的发展趋势，需要提高开关频率以此减小无源器件和变压器的体积，但是传统反激开关电源是硬开关，提高开关频率势必会带来开关损耗的增加，降低产品效率。
[0003]为了解决传统反激开关电源吸收损耗和硬开关的问题，目前最主流的方式是有源钳位反激式开关电源拓扑。目前有源钳位方式分为低边钳位和高边钳位，由于低边钳位考虑到开关管的寄生体二极管的方向，因此只能选择P沟道MOSFET，而P沟道MOSFET因为应用方面的问题，耐压值都比较低，因此低边钳位不适合高电压输入的场合。高电压输入的有源钳位反激均采用高边钳位的方式承压在输入电压下一直需要叠加变压器反射电压，更高的耐压值限制了功率开关管的选择范围，同时一般耐压越高的功率开关管，其开关速度都会比低耐压的功率开关管要慢，这也限制了电源高频化的设计方向。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种串联型有源钳位的反激变换器电路，可以有效解决功率开关管的承压问题，提高电路转换效率。
[0005]所述反激变换器电路包括：
[0006]初级主功率回路单元，包括钳位电容，变压器，主功率开关管；所述钳位电容的一端连接电压输入的正极端，另一端连接变压器的异名端，变压器的同名端连接主功率开关管的漏极，所述主功率开关管的源极连接电压输入的负极端；
[0007]钳位回路单元，将所述变压器的漏感能量转移存储在钳位电容中，并将部分能量回馈至变压器中传递至次级绕组；
[0008]次级整流滤波单元，在变压器反向励磁时，将次级绕组上的脉动电压整流为直流电压向输出负载提供能量。
[0009]可选地，通过所述储能滤波电容平滑输入电压，同时平滑所述反激变换器电路工作时引起的电压脉动。
[0010]可选地，所述钳位回路单元包括：
[0011]钳位开关管和钳位电容，所述钳位开关管包括第二寄生电容和第二寄生体二极管，在主功率开关管关断时，所述钳位电容与变压器的漏感谐振，将变压器的漏感的能量转移存储在所述钳位电容中，并将变压器的漏感能量回馈至变压器中；
[0012]其中，所述钳位开关管的漏极连接输入电压输入的正极端，所述钳位开关管的源
极连接所述变压器的同名端。
[0013]可选地，所述钳位开关管在主功率开关管关断期间互补导通，为钳位电容和变压器的漏感谐振提供通路路径。
[0014]可选地，所述钳位电容吸收储存的漏感能量形成的电压与输入电压相叠加，以降低在变压器励磁电感上施加的电压，进而降低变压器励磁电感所需绕组匝数。
[0015]可选地，所述次级整流滤波单元包括：
[0016]输出的同步整流开关管和输出储能滤波电容，其中，同步整流开关管的漏极连接变压器次级线圈的异名端，同步整流开关管的源极连接输出储能滤波电容的一端并连接至输出电压的负极端；输出储能滤波电容的另一端连接变压器的次级线圈的同名端，所述次级线圈的同名端连接至输出电压的正极端。
[0017]可选地，所述输出储能滤波电容在变压器初级正向励磁期间向输出负载提供能量，同时限制输出电压上的开关频率纹波分量。
[0018]可选地，所述输出滤波电容在主功率开关管关断后，其等效到初级的电容值参与漏感Lr的谐振过程，以改善次级整流电流状态，降低次级整流电流有效值。
[0019]可选地，所述同步整流开关管、钳位开关管、主功率开关管均为有源控制，通过控制驱动信号的时序实现开关管的软开关，降低高频EMI噪声。
[0020]可选地，所述同步整流开关管、钳位开关管、主功率开关管为N型金属氧化物半导体或第三代半导体氮化镓场效应晶体管。
[0021]有益效果
[0022]本专利技术提出了一种串联型有源钳位的反激变换器电路，所述反激变换器电路包括：初级主功率回路单元，包括钳位电容，变压器，主功率开关管；钳位回路单元，将所述变压器的漏感能量转移存储在钳位电容中，并将部分能量回馈至变压器中传递至次级绕组；次级整流滤波单元，在变压器反向励磁时，将次级绕组上的脉动电压整流为直流电压向输出负载提供能量，将输入能量储存在变压器的励磁电感中；钳位电容吸收储存的漏感能量形成的电压与输入电压相叠加，由于钳位电容上电压极性是与输入电压极性相反，因此可以降低在变压器励磁电感上施加的电压，从而降低励磁电感所需绕组匝数，降低变压器铜损，同时也减小了主功率开关管上的漏源极电压，降低了主功率开关管的开关损耗，提高了电路转换效率。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例的一种串联型有源钳位的反激变换器电路原理图；
[0025]图2为本专利技术实施例的串联型有源钳位的反激变换器电路工作模态阶段1等效原理图；
[0026]图3为本专利技术实施例的串联型有源钳位的反激变换器电路工作模态阶段2等效原理图；
[0027]图4为本专利技术串联型有源钳位的反激变换器电路工作模态阶段3等效原理图；
[0028]图5为本专利技术串联型有源钳位的反激变换器电路工作模态阶段4等效原理图；
[0029]图6为本专利技术串联型有源钳位的反激变换器电路工作模态阶段5等效原理图；
[0030]图7为本专利技术串联型有源钳位的反激变换器电路工作模态阶段6等效原理图；
[0031]图8为本专利技术串联型有源钳位的反激变换器电路工作模态阶段7等效原理图；
[0032]图9为本专利技术串联型有源钳位的反激变换器电路工作模态阶段8等效原理图；
[0033]图10为本专利技术实施例的串联型有源钳位的反激变换器电路在一个完成周期内工作模态各阶段关键电路节点波形时序图。
具体实施方式
[0034]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]需要说明的是，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串联型有源钳位的反激变换器电路，其特征在于，所述反激变换器电路包括：初级主功率回路单元，包括钳位电容，变压器，主功率开关管；所述钳位电容的一端连接电压输入的正极端，另一端连接变压器的异名端，变压器的同名端连接主功率开关管的漏极，所述主功率开关管的源极连接电压输入的负极端；钳位回路单元，将所述变压器的漏感能量转移存储在钳位电容中，并将部分能量回馈至变压器中传递至变压器的次级绕组；次级整流滤波单元，在变压器反向励磁时，将次级绕组上的脉动电压整流为直流电压向输出负载提供能量。2.根据权利要求1所述的反激变换器电路，其特征在于，所述反激变换器电路还包括输入储能滤波电容，通过所述储能滤波电容平滑输入电压，同时平滑所述反激变换器电路工作时引起的电压脉动。3.根据权利要求1或2所述的反激变换器电路，其特征在于，所述钳位回路单元包括：钳位开关管和钳位电容，在主功率开关管关断时，所述钳位电容与变压器的漏感谐振，将变压器的漏感的能量转移存储在所述钳位电容中，并将变压器的漏感能量回馈至变压器中；其中，所述钳位开关管的漏极连接输入电压输入的正极端，所述钳位开关管的源极连接所述变压器的同名端。4.根据权利要求3所述的反激变换器电路，其特征在于，所述钳位开关管在主功率开关管关断期间互补导通，为钳位电容和变压器的漏感谐振提供通路路径。5.根据权利要求1或2所述的反激变换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宗，
申请(专利权)人：北京创四方电子集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：