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    箝位吸收電路及其阻抗調節方法技術

    技術編號:10072552 閱讀:238 留言:0更新日期:2014-05-23 18:59
    一種箝位吸收電路,用以降低功率變換器的功率開關上的尖峰電壓值,包括:箝位開關;箝位電容,具有第一端和第二端,其第一端經由箝位開關電性耦接于功率開關,其第二端電性耦接于接地端;以及至少一阻抗調節電路,每一阻抗調節電路包括:開關元件,具有第一端、第二端和控制端,其第一端電性耦接于箝位電容的第一端,其第二端電性耦接于接地端;以及控制電路,接收功率變換器的檢測參數,并將檢測參數與一預設參數進行比較,輸出一控制信號至開關元件的控制端,以調節阻抗調節電路的阻抗值。采用本發明專利技術,更加有效地箝位和吸收作用于功率開關上的尖峰電壓,進一步提高功率變換器的效率,以及進一步降低功率變換器的成本。

    【技術實現步驟摘要】

    本申請涉及功率變換器領域的箝位吸收電路及其阻抗調節方法
    技術介紹
    功率變換器中的功率開關,例如晶體管,金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)等,在功率開關工作在高頻的導通/關斷過程中,電路中的電流變化率很大,并且流過感性元件,從而會產生超過功率開關的耐壓值的尖峰電壓。這種尖峰電壓作用于功率開關上,會將功率開關擊穿或損壞,這是功率變換器中普遍存在的問題。隨著功率變換器工作電流和工作頻率的提高,上述問題就變得更加嚴重。在功率變換器中采用箝位吸收電路可以降低作用在功率變換器中功率開關上的尖峰電壓,通常耐壓等級越小的功率開關的通態電阻也越小,因此,選用耐壓等級更小的功率開關可以降低功率開關的損耗和成本。然而,箝位吸收電路自身也會帶來額外的損耗。例如,圖1示例性示出了一種現有技術中低壓大電流場合比較常用的功率變換器二次側輸出的同步整流電路及其箝位吸收電路的電路圖。如圖1中所示,雙輸出繞組變壓器T1、作為功率開關的同步整流元件Q1和Q2、與Q1和Q2反向并聯的二極管、濾波電容C0、以及負載電阻R0構成了功率變換器二次側輸出的同步整流電路,其中雙輸出繞組變壓器T1繞組旁的黑點“·”指示繞組的同名端,濾波電容C0上的加號“+”表示功率變換器輸出的正極;箝位二極管D1和D2、箝位電容C1和C2、以及泄放電阻R1和R2分別構成了兩個RCD箝位吸收電路。當同步整流元件Q1和Q2在關斷時刻,雙輸出繞組變壓器T1的繞組上的漏感以及電路中的寄生電感中的能量會產生尖峰電壓,并作用在同步整流元件的源極和漏極之間。在不加吸收電路的情況下,同步整流元件Q1和Q2很容易被所產生的尖峰電壓擊穿或損壞。由于功率變換器輸出側電流通常常較大,因此同步整流元件Q1和Q2應該盡量選用耐壓較低,通態電阻較小的場效應晶體管(MOSFET)。這樣一來,箝位吸收電路在功率變換器中的作用就變得更加重要了。圖1中所示的箝位吸收電路為傳統的RCD箝位吸收電路。如虛線框中所示,圖上方的RCD箝位吸收電路1由箝位二極管D1、箝位電容C1、以及泄放電阻R1組成。在同步整流元件Q1關斷的時刻,箝位電容C1吸收二次側繞組漏感和電路寄生電感的能量,從而抑制或降低了作用在同步整流元件Q1上的尖峰電壓,其中箝位二極管通常選用超快速恢復二極管。當下一個關斷時刻來臨之前,箝位電容C1通過泄放電阻R1進行放電,以使箝位電容C1的電壓下降到一個平衡狀態,直到下一次同步整流元件Q1關斷時刻,這時所產生的尖峰電壓對箝位電容C1再次充電。類似地,圖下方虛線框中所示的RCD箝位吸收電路由箝位二極管D2、箝位電容C2、以及泄放電阻R2組成,其工作過程與圖上方的RCD箝位吸收電路1相同,用于抑制作用在同步整流元件Q2上的尖峰電壓。然而,在如圖1所示的現有技術中的這種RCD箝位吸收電路中,從箝位電容釋放電荷通常會產生能量損耗,例如從箝位電容泄放的尖峰電流流過泄放電阻會產生損耗,同時箝位電容上的穩態電壓施加到電阻上也會產生損耗,從而影響了功率變換器的效率。因此,現有技術的箝位吸收電路需要進一步的改善,以便更加有效地箝位和吸收作用在功率開關上的尖峰電壓,進一步提高功率變換器的效率,以及進一步降低功率變換器的成本。
    技術實現思路
    為了解決上述技術問題之一,本申請提供一種箝位吸收電路,用以降低功率變換器的功率開關上的尖峰電壓值,包括:箝位開關;箝位電容,具有第一端和第二端,其第一端經由所述箝位開關電性耦接于所述功率開關,其第二端電性耦接于接地端;以及至少一阻抗調節電路,每一阻抗調節電路包括:開關元件,具有第一端、第二端和控制端,其第一端電性耦接于所述箝位電容的第一端,其第二端電性耦接于所述接地端;以及控制電路,接收所述功率變換器的檢測參數,并將所述檢測參數與一預設參數進行比較,輸出一控制信號至所述開關元件的控制端,以調節所述阻抗調節電路的阻抗值。本申請還提供了一種采用所述箝位吸收電路進行阻抗調節的方法,該方法包括:接收所述功率變換器的一檢測參數;將所述檢測參數與一預設參數進行比較,輸出一控制信號;以及根據所述控制信號,調節所述阻抗調節電路的阻抗值。本申請的技術方案能夠根據功率變換器的工作狀態來實現靈活的控制,既能夠有效地箝位和吸收功率變換器的功率開關上的尖峰電壓,也能夠針對功率變換器的不同工作狀態對功率變換器的效率進行優化,降低箝位電路的損耗,從而提高功率變換器的效率,降低功率變換器的成本。附圖說明下面將參照所附附圖來描述本申請的實施例,其中:圖1示例性示出了一種現有技術中低壓大電流場合比較常用的功率變換器二次側輸出的同步整流電路及其箝位吸收電路的電路圖;圖2示例性示出了一種功率變換器二次側輸出的同步整流電路及根據本申請的一種箝位吸收電路的實施例的電路圖;圖3示例性示出了將圖2中的省略箝位開關D1的箝位吸收電路概括成僅包含一箝位電容C1、一阻抗調節電路20、以及一直流電壓源E1的電路圖;圖4示例性示出了對圖3中的電路進行變形后的電路圖;圖5示例性示出了一種包含根據本申請的阻抗調節電路20的電荷泄放電路的實施例的電路圖;圖6示例性示出了根據本申請的一個用放大器實現的箝位電容電壓閉環控制電路的實施例的電路圖;圖7示例性示出了根據本申請的包含多級阻抗調節電路的阻抗調節電路網絡的實施例的電路圖;圖8示例性示出了一種功率變換器二次側輸出的同步整流電路及根據本申請的又一種箝位吸收電路的實施例的電路圖;圖9示例性示出了在圖8中的開關元件Q502不導通情況下箝位電容C1上的峰值電壓Vp1和最小電壓Vm1;圖10示例性示出了在圖8中的開關元件Q502導通情況下箝位電容C1上的峰值電壓Vp2和最小電壓Vm2;以及圖11示例性示出了一種反激式功率變換器及根據本申請的又一種箝位吸收電路的實施例的電路圖。具體實施方式下面將結合圖2至圖11詳細描述本申請。需要注意的是,在以下描述的本申請的附圖中,具有相同附圖標記的元件在系統中具有相同的功能,作為連接導線的線段之間如果存在交叉點,那么交叉點上帶有黑點“·”則表示該交叉點是連接點,交叉點上不帶有黑點“·”則表示該交叉點不是連接點而僅僅是相互穿越;各線圈所示的匝數僅僅是示意圖,而不表示實際的匝數值或匝數比;各電感、變壓器線圈和電容的符號不但代表該元件自身,還可以表示該元件的容量的代數符號。圖2示例性示出了一種功率變換器二次側輸出本文檔來自技高網
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    【技術保護點】
    一種箝位吸收電路,用以降低功率變換器的功率開關上的尖峰電壓值,包括:箝位開關;箝位電容,具有第一端和第二端,其第一端經由所述箝位開關電性耦接于所述功率開關,其第二端電性耦接于接地端;以及至少一阻抗調節電路,每一阻抗調節電路包括:開關元件,具有第一端、第二端和控制端,其第一端電性耦接于所述箝位電容的第一端,其第二端電性耦接于所述接地端;以及控制電路,接收所述功率變換器的檢測參數,并將所述檢測參數與一預設參數進行比較,輸出一控制信號至所述開關元件的控制端,以調節所述阻抗調節電路的阻抗值。

    【技術特征摘要】
    1.一種箝位吸收電路,用以降低功率變換器的功率開關上的尖峰電壓
    值,包括:
    箝位開關;
    箝位電容,具有第一端和第二端,其第一端經由所述箝位開關電性
    耦接于所述功率開關,其第二端電性耦接于接地端;以及
    至少一阻抗調節電路,每一阻抗調節電路包括:
    開關元件,具有第一端、第二端和控制端,其第一端電性耦接
    于所述箝位電容的第一端,其第二端電性耦接于所述接地端;以及
    控制電路,接收所述功率變換器的檢測參數,并將所述檢測參
    數與一預設參數進行比較,輸出一控制信號至所述開關元件的控制端,
    以調節所述阻抗調節電路的阻抗值。
    2.根據權利要求1所述的箝位吸收電路,其中,所述阻抗調節電路
    還包括一第一電阻,所述第一電阻的一端電性耦接于所述箝位電容的第
    一端,其另一端電性耦接于所述開關元件的第一端。
    3.根據權利要求1或2所述的箝位吸收電路,其中,所述阻抗調節
    電路還包括一第二電阻,所述第二電阻的一端電性耦接于所述箝位電容
    的第一端,其另一端電性耦接于所述開關元件的第二端。
    4.根據權利要求1所述的箝位吸收電路,其中,所述開關元件的第
    二端經由一第一電源電性耦接于所述接地端。
    5.根據權利要求4所述的箝位吸收電路,其中,所述第一電源為所
    述功率變換器的輸出電源。
    6.根據權利要求1所述的箝位吸收電路,其中,所述開關元件的第
    二端和所述箝位電容均經由一第二電源耦接于所述接地端。
    7.根據權利要求6所述的箝位吸收電路,其中,所述第二電源為電
    容。
    8.根據權利要求1所述的箝位吸收電路,其中,所述檢測參數為一
    工作頻率,所述預設參數為一參考頻率,當所述工作頻率大于所述參考
    頻率時,減小所述阻抗調節電路的阻抗值;當所述工作頻率小于或等于

    \t所述參考頻率時,增加所述阻抗調節電路的阻抗值。
    9.根據權利要求1所述的箝位吸收電路,其中,所述檢測參數為一
    工作電流,所述預設參數為一參考電流,當所述工作電流大于所述參考
    電流時,減小所述阻抗調節電路的阻抗值;當所述工作電流小于或等于
    所述參考電流時,增加所述阻抗調節電路的阻抗值。
    10.根據權利要求1所述的箝位吸收電路,其中,所述控制電路包
    括:
    參考信號調節模塊,接收所述檢測參數,并將所述檢測參數與所述預設
    參數進行比較,輸出至少一參考電壓;
    信號處理模塊,具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端,其
    第一輸入端連接于所述箝位電容的第一端,第二輸入端連接于所述參考
    信號調節模塊的輸出端,其輸出端電性耦接于所述開關元件的控制端,
    輸出與所述參考電壓相對應的所述控...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:孫麗萍言超葉益青
    申請(專利權)人:臺達電子工業股份有限公司
    類型:發明
    國別省市:臺灣;71

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