[发明专利]一种桥式直流变换器

说明书

本发明提供了一种桥式直流变换器，包括逆变单元、变压器和整流单元，逆变单元连接在变压器的原边，整流单元连接在变压器的副边，桥式直流变换器还包括有源箝位单元和控制单元，有源箝位单元连接在整流单元的正输出端和负输出端之间，并用于对整流单元的开关管的瞬态电压应力进行箝位，有源箝位单元包括箝位开关管和箝位电容，且箝位电容和箝位开关管依次串联连接在整流单元副边的正输出端和负输出端之间；控制单元连接到箝位开关管的控制端，并向箝位开关管输出开通和关断的电平信号。本发明提供的桥式直流变换器，其有源箝位单元通过使用PMOS实现了低边驱动，无需额外配置高边驱动电路，降低了技术难度，也显著降低了设计成本。

技术领域

本发明实施例涉及开关电源领域，更具体地说，涉及一种桥式直流变换器。

背景技术

隔离型桥式整流拓扑在大功率开关电源、低压大电流场合应用广泛。在车载电源领域，因其拓扑简单可靠、技术原理成熟、性能优良而备受青睐。

隔离型桥式拓扑(典型拓扑为全桥变换器)由于主变压器不可避免存在漏感，副边同步整流MOS(MOSFET的简称，MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)也不可避免存在结电容，在原边MOS开通的瞬间，原边漏感和副边MOS结电容谐振，在副边MOS结电容上形成很高的谐振尖峰，如不加处理，将会对副边MOS的可耐受电压应力构成挑战。

关于副边应力处置上，当前业内主流的技术主要有无源RCD(电阻-电容-二极管)箝位，以及有源箝位技术。

无源RCD箝位作为一种经典的应力处置方法，电路简当可靠，成本低廉；但是它对应力的箝位效果不如可以灵活控制箝位时机的有源箝位技术。

桥式拓扑处置副边应力的有源箝位技术，可以根据实际电路调试情况，灵活配置箝位管的开关时机，而取得最优的应力处置。一般地，传统的有源箝位电路由一个NMOS(N型MOSFET，N-Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，NMOSFET，N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管)和一个电容串联构成。该种箝位结构NMOS的源极接在高压一侧，驱动电路属高边驱动，增加了控制的复杂性，给驱动设计带来困难；在硬件上，还需配置相应的浮驱器件、电路，因而成本也需上升。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题在于，针对上述在传统的桥式直流变换器中，箝位结构NMOS的源极接在高压一侧，驱动电路属高边驱动，增加了控制的复杂性，给驱动设计带来困难；在硬件上，还需配置相应的浮驱器件、电路，因而成本也需上升的问题，提供一种新的桥式直流变换器。

本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种桥式直流变换器，包括逆变单元、变压器和整流单元，所述逆变单元连接在所述变压器的原边，所述整流单元连接在所述变压器的副边，所述桥式直流变换器还包括有源箝位单元和控制单元，所述有源箝位单元连接在所述整流单元的正输出端和负输出端之间，并用于对所述整流单元的开关管的瞬态电压应力进行箝位，所述有源箝位单元包括箝位开关管和箝位电容，且所述箝位电容和所述箝位开关管依次串联连接在所述整流单元副边的正输出端和负输出端之间；所述控制单元连接到所述箝位开关管的控制端，并向所述箝位开关管输出使所述箝位开关管开通和关断的电平信号。

在本发明实施例所述的桥式直流变换器中，所述箝位开关管为PMOS管，所述PMOS管的源极与所述整流单元的负输出端相连，所述PMOS管的漏极经由所述箝位电容连接到所述整流单元的正输出端，所述PMOS管的栅极连接到所述控制单元，并接收所述控制单元输出的开通和关断的电平信号。

在本发明实施例所述的桥式直流变换器中，所述控制单元连接到所述逆变单元的开关管的控制端，并在所述逆变单元的开关管开通时间达到第一预设时间段开通所述PMOS管，在所述逆变单元的开关管关断之前第二预设时间段关断所述PMOS管。