[发明专利]缓冲电路和使用该缓冲电路的功率变换器

说明书

                         技术领域

本发明涉及一种用于抑制在开关元件截止时的电压瞬变(ringing)的缓冲(snubber)电路，和使用所述缓冲电路的功率变换器，例如开关电源。

                         背景技术

功率变换器的例子包括使用变换器变压器(converter transformer)的隔离型的开关电源和不使用变换器变压器的非隔离型的开关电源。

在两种类型的开关电源中，在开关元件截止时，由于扼流圈或者变换器变压器的一次线圈的漏感使得开关元件经受突然的电压变化(电压瞬变现象)。

提供缓冲电路主要是为了抑制电压瞬变。

如果开关电源在变换器变压器的一次线圈中具有大的漏电感，则在开关元件截止时电压瞬变是非常大的。因此，最好是缓冲电路可以更有效地抑制电压瞬变。

然而，当漏电感大时，利用常规的缓冲电路抑制电压瞬变会引起大的功率损耗。

                        发明内容

因而，本发明的主要目的是提供一种在开关元件截止时能够有效地抑制电压瞬变，同时又能够把能量损失保持在足够低的程度的缓冲电路。

本发明的其它的目的、特点和优点从下面的说明中可以清楚地看出。

概括地说，本发明是一种在功率变换器中的缓冲电路，所述功率变换器至少包括：用于功率变换控制操作的开关元件；用于伴随着开关元件的操作存储并释放和所述功率变换相关的能量的磁性体；以及借助于在所述磁性体中存储的能量导通的换向二极管(commutating diode)，所述缓冲电路包括：由串联连接的电容器和二极管构成的第一串联电路；以及由串联连接的线圈和二极管构成的第二串联电路，其中在电容器和换向二极管中的连接磁性体侧相连的状态下第一串联电路与所述换向二极管并联；并且所述第二串联电路连接在第一串联电路中的电容器和二极管之间的连接部分与磁性体中的非连接换向二极管侧之间。

上述的功率变换器不仅包括开关电源，而且包括其它类型的功率变换器，例如逆变器。

开关元件不仅包括开关晶体管例如双极晶体管和MOS晶体管，而且包括其它种类的开关元件。

上述的磁性体包括例如为变压器的二次线圈、扼流线圈和其它的磁元件的任何磁性体，该磁性体由于开关元件操作的结果存储和释放能量。

所述换向二极管包括借助于磁性体存储的能量而导通的二极管，例如例如在回扫(flyback)型开关电源中设置在变压器的二次侧的整流二极管，和在正向(forward)型开关电源中设置在变压器的二次侧的换向二极管。

在第一串联电路中，电容器和二极管的连接方式包括直接串联或间接串联。

其中第一串联电路和换向二极管并联的方式包括间接并联或直接并联的任何方式。

其中第一串联电路内的电容器和换向二极管中的连接磁性体侧相连的方式包括直接或间接和换向二极管的阴极侧或阳极侧相连的方式。

在第一串联电路的电容器和二极管的连接部分包括电容器和二极管直接或间接连接的任何方式。

在第二串联电路中，线圈和二极管的连接包括直接连接和间接连接的任何方式。

其中第二串联电路和磁性体的非连接换向二极管侧连接的方式包括直接或间接和磁性体的非连接换向二极管侧相连的任何方式。

按照本发明的缓冲电路，在能量完全存储在第一串联电路中的电容器的状态下，当开关元件截止时，因为电容器存储的能量释放通过磁性体，所以开关元件的电流不会快速变小，而是逐渐变小。

因而，可以抑制在开关元件截止时的电压瞬变。

在这种情况下，即使在使用变换器变压器的开关电源中使用线圈进行功率变换，使用抽头电抗器及其类似物的开关电源具有大的漏电感，因为元件由电容器、二极管和线圈构成，所以增强的电压瞬变作用不会引起功率损耗。

如上所述，按照本发明，可以抑制在开关元件截止时产生的电压瞬变，同时可以大大减少功率损耗。