[发明专利]一种低损耗馈能式箝位电路及驱动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于高频电力电子电路领域，尤其涉及是中大功率的高频电力电子装置。

背景技术

在高频电力电子电路中，为了降低高频功率管关断过程中产生的电压尖峰，通常 需要采用缓冲电路或者箝位电路。常用的箝位电路有两种，有损耗无源RCD型箝位电 路以及有源箝位电路。

有损耗无源RCD型箝位电路如附图1所示，但其存在的问题是：当被保护的功率 管流过的电流越大，及其串联的等效分布电感越大时，为了更好的在被保护的功率管 关断时对其产生的尖峰电压箝位，所需要的缓冲电容C值就越大，而为了维持箝位电 路的R×C时间常数为一定值，放电电阻R就越小，导致放电电阻R的功率需求变大。 这个问题使得在大功率场合，此类RCD箝位电路的电阻功率损耗过大，箝位电压也无 法设置优化。

有源箝位电路通常由一个功率管串联一个缓冲电容后构成，如附图2所示，典型 的应用是有源箝位正激电路。此类电路的优点是辅助功率管Q通常是零电压开通，缓 冲电容C上的电压波动不大，被保护的功率管关断时转移至缓冲电容C上的能量又在 辅助功率管Q的每个开关过程中被回馈到了电路其他部分。但是，此类电路的缺点是 缓冲电容C每个开关周期的充放电电流都要经过辅助功率管Q或其内部的二极管D， 造成了辅助功率管的通态损耗，而且辅助功率管的开关频率和主功率管的开关频率一 致，这又增加了辅助功率管的驱动损耗及关断损耗。所以，传统的有源箝位电路尽管 能回馈箝位能量，自身的损耗也不小。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种馈能式箝位电路的驱动控制方法。

本发明所述的电路是通过以下技术方案实现的(如附图3中301部分所示)。

本发明由箝位二极管[D2]、缓冲电容[C1]和含辅助功率管[Q2]的单开关直流变换 器[302]组成，其中，箝位二极管[D2]的阳极接被保护功率管[Q1]的漏极，箝位二极管 [D2]的阴极接缓冲电容[C1]的一端，缓冲电容[C1]的另一端和被保护主功率管[Q1]的源 极相连，缓冲电容[C1]与含辅助功率管[Q2]的单开关直流变换器[302]的输入端连接， 单开关直流变换器[302]的输出接电力电子装置的直流吸收环节Us。

本发明将缓冲电容[C1]的两端电压u_c作为单开关直流变换器[302]的输入电压，单 开关直流变换器[302]的输出接电力电子装置中的直流环节[Us]。辅助功率管[Q2]为单 开关直流变换器[302]中的功率开关管。驱动电压u_gs2用来驱动辅助功率管[Q2]的通断， 驱动电压u_gs1则用来驱动被保护功率管[Q1]的通断。

本发明所述的箝位电路驱动控制方法是通过以下步骤实现的(如附图4所示)：

1)开始，检测初始缓冲电容[C1]两端箝位电压u_c；

2)判断箝位电压u_c是否小于下限电压U_{c_min}；如果yes，则转到步骤3；如果no， 则转到步骤5；

3)将辅助功率管Q2的驱动电压u_gs2置零，即将Q2关断；

4)检测下一拍u_c，再转到步骤2；

5)判断箝位电压u_c是否大于上限电压U_{c_max}；如果no，则转到步骤6；如果yes， 则转到步骤8；

6)将辅助功率管Q2的驱动电压u_gs2置零，即将Q2关断；

7)检测下一拍u_c，再转到步骤5；

8)将辅助功率管Q2的驱动电压u_gs2与主功率管Q1的驱动电压u_gs1同步，即使 Q2与Q1同时导通和关断一个周期；

9)检测下一拍u_c；

10)判断箝位电压u_c是否小于下限电压U_{c_min}；如果no，则转到步骤8；如果yes， 则转到步骤3；

所述的单开关直流变换器[302]可以是反激式变换器、正激式变换器或其它只含单 个功率开关管的直流变换器。

所述的功率管[Q1]、[Q2]可以是功率Mosfet、IGBT及其他全控型开关器件。