[实用新型]有源钳位开关管的自适应驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，具体是指在采用反激式准谐振控制模式的开关电源的有源箝位电路中用于驱动箝位开关管实现有源钳位功能的一种自适应驱动控制电路。

背景技术

反激准谐振模式开关电源变换器由于具有电路拓扑简洁、开关管零电压开通、损耗小、噪音低、电磁兼容特性好等优点，可广泛用于中小功率开关电源变换器中，因而时下应用非常热门，但是，反激准谐振模式变换器的功率开关管的电压、电流应力大，漏感引起的开关管电压振铃尖峰示意图如图2所示，图中箭头所指处即为漏感引起的开关管电压振铃尖峰脉冲，这个电压振铃尖峰必须用如图3所示的由二极管D5、电阻R8、电容C5组成的一种RCD钳位电路或者图3虚线框中所示由二极管D6、电阻R9、电容C6组成的另一种RCD钳位电路来限制，否则，漏感引起的开关管电压振铃尖峰会超过开关管的耐压值而使开关管损坏，因此，在反激准谐振模式开关电源变换器中要采用有源钳位方式来钳位主开关管上的漏感振铃电压尖峰。

目前在采用PWM控制模式的开关电源变换器中，功率开关管的钳位电路主要采用RCD钳位，功率稍大一些的电源有的会采用有源钳位方式，有源箝位方式可以减小钳位电路损耗，减小开关管电压应力，变压器磁芯可以双向对称磁化，可以减小主开关关断时的电压，降低开关损耗。虽然有源钳位方式有很多优点，但目前需要专用的集成电路来控制主开关管和钳位开关管，如果钳位开关管接在高电位点，则钳位开关管需要用变压器来驱动或者用带自举驱动功能的集成电路来驱动，增加了电路的复杂性和成本。

当反激准谐振模式开关电源变换器采用有源钳位方式时，理想的钳位开关管的驱动波形如图6中S2所示，即钳位开关管导通时间Ton2和主开关管(波形如图6中S1所示)的导通时间Ton1之间不能有重叠区域，要留有一定的死区时间Td和Tr，否则，钳位开关管和主开关管会导致共通，将输入电压源短路而造成故障或电源的损耗增加。有源钳位反激准谐振模式开关电源变换器实质是单开关控制，有源钳位开关的频率不会影响主开关的频率，而主开关的频率变化则会影响钳位开关的频率变化，否则，钳位开关的导通时间和主开关的导通时间肯定会有重叠区域，会导致故障出现，因此电路的工作时序是以主开关的的工作时序为主线的。在反激准谐振模式开关电源变换器中，功率开关管的导通时间和关断时间是不定的，其会随输出负载大小和输入电压的高低变化而变化，图4和图5分别是本实用新型所述的图3电路示意图实施例在输出额定负载的一半时和额定负载时的次级绕组Ns两端的实测波形图，可以看出功率开关管的导通时间和关断时间都在变化，总的变化趋势是当负载由大到小变化时，导通时间和关断时间都是由长变短，即开关频率随负载由大到小变化而由低至高变化，因此，用于驱动钳位开关管的驱动电路的输出脉冲宽度必须自动适应主开关频率的变化，才能保证钳位开关管导通时间Ton2和主开关管的导通时间Ton1之间不会出现重叠区域。如图6所示的死区时间Tr实现比较容易，只需检测到主开关管的关断信号后经过RC电路延迟Tr时间即可输出正向脉冲去驱动钳位开关的导通，如图6所示的死区时间Td实现相当困难，因为一般情况下钳位开关的驱动脉冲的关断需要检测变压器的能量完全泄放完的时刻，否则钳位开关不好判断要在何时关断，受钳位开关的输入电容和开关速度的影响，钳位开关的关断会有延迟，而此时可能主开关管早已导通，会出现两个开关管共通的现象，会导致出现故障和电源损耗增加。因此设计有源钳位开关的驱动电路将比较复杂和困难，到目前为止还未看到有成熟商用的集成电路来实现反激准谐振模式下的有源钳位功能。

实用新型内容

本实用新型需解决的技术问题是：提供一种实现反激准谐振模式下的有源钳位功能的钳位开关管的驱动控制电路，该电路要满足以下要求：1)电路简洁、成本低；2)保证钳位开关的导通时间和主开关的导通时间没有重叠区域，驱动性能稳定可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型电路所采取的技术方案是：提供一种有源钳位开关管的自适应驱动电路，所述电路输入端Vin、Vss分别与变压器的有源钳位信号检测绕组Nf两端连接，输出端Gate连接有源钳位开关管控制端，包括：