[发明专利]一种有源钳位反激变换器

说明书

本发明公开了一种有源钳位反激变换器，包括有源钳位电路、隔离反馈模块和控制器，其特征在于：有源钳位电路包括主钳位电路和辅钳位电路；隔离反馈模块用于检测负载电流，并产生一与该负载电流相关的电流检测信号传送至控制器；控制器根据电流检测信号控制有源钳位反激变换器的工作模式，当电流检测信号高于预定值时，进入双钳位工作模式；当电流检测信号达到或低于预定值时，进入单钳位工作模式。本发明对比于现有技术，利用模式切换保证了重载时电路的效率，同时提高了负载变轻时效率，同时消除了电路中漏感振荡问题，利用钳位开关管驱动过渡的方案，提高系统稳定性，延长器件使用寿命。

技术领域

本发明涉及开关变换器领域，具体地说是涉及一种有源钳位反激变换器。

背景技术

传统的有源钳位电路由钳位开关管和钳位电容串联组成，并联在主功率开关管或主功率变压器原边绕组两端，具备有源钳位电路的反激变换器一般称之为有源钳位反激变换器，有源钳位反激变换器不仅可以吸收漏感能量，还能将漏感能量回馈到输出端并且实现开关管的软开关，相比较普通反激变换器提高了效率，因此传统有源钳位反激变换器受到设计者青睐。

传统有源钳位反激变换器在负载较重时能够实现主管的ZVS(Zero VoltageSwitch，零电压开关)，同时能够消除漏感振荡，具有较高的效率。但是，随着负载变轻，变压器的磁化电流增加，导致变压器损耗增加明显，使效率降低。

美国专利US9991800B2《Switched mode power supply with efficientoperation at light loads and method therefor》提出了一种有源钳位到反激的切换方案：基于传统有源钳位反激变换器电路，在负载较重时采用有源钳位方案，当负载变轻时采用反激工作模式。该工作模式切换方案虽然解决了负载变轻时变压器的磁化电流增加导致效率低下的问题，但是在反激工作模式下主管不能实现ZVS，为硬开关状态，会增加开通损耗，同时断续休止阶段漏感振荡严重(这是公知的)，反激工作模式工作波形图如图1所示。

美国专利US9973098B2《Fixed frequency discontinuous conductionmodeflyback power converters employing zero voltage switching》提出了另外一种有源钳位反激变换器及控制方法，电路拓扑如图2所示，包括主功率变压器T1、有源钳位电路、主功率开关管S1，以及二极管Dout和Cout组成的输出整流滤波电路，其中主功率变压器T1的原边绕组还包括激磁电感Lm和漏感Lk，此为公知技术，不同于传统有源钳位反激电路，其有源钳位电路为二极管Dc与钳位电容Cc并联再与钳位开关管S2串联的电路。该专利提出的方案能实现轻载时主功率开关管S1的ZVS，同时解决断续休止阶段的振荡问题，但是在重载时变压器去磁阶段漏感振荡较为明显，重载时工作波形图如图3所示。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，提出一种有源钳位反激变换器，保证在较大的负载变化范围内能够实现开关管的软开关，并且消除漏感振荡问题，提高电路工作效率。

为解决上述技术问题，本发明提出的有源钳位反激变换器技术方案如下：

一种有源钳位反激变换器，包括有源钳位电路、隔离反馈模块和控制器，其特征在于：

有源钳位电路包括主钳位电路和辅钳位电路；主钳位电路包括主钳位开关管和主钳位电容，主钳位开关管和主钳位电容串联后并联在主功率开关管或主功率变压器原边绕组两端；

辅钳位电路包括辅钳位开关管和辅钳位电容，辅钳位开关管和辅钳位电容串联后并联在主功率变压器原边绕组两端，辅钳位电路还包括与辅钳位电容并联的二极管，二极管的阳极与有源钳位反激变换器的输入正电联接，二极管的阴极与输入地电联接；

隔离反馈模块用于检测有源钳位反激变换器的负载电流，并产生一与该负载电流相关的电流检测信号传送至控制器；