[发明专利]一种开关电源高边有源钳位电路

说明书

本发明涉及一种开关电源高边有源钳位电路，包括延迟驱动电路，用于使功率开关管在脉宽调制器输出高电平时延迟开通，低电平时迅速关断；有源钳位电路，用于使钳位开关管漏极电压、通过钳位电容与变压器励磁电感谐振并向电源端回馈能量及实现变压器的无损磁复位、通过调整变压器励磁电感和钳位电容实现功率开关管的ZVS开关；自举驱动电路，用于将脉宽调制器输出的脉冲信号自举到钳位开关管的栅源两端，使脉宽调制器输出的脉冲信号直接控制钳位开关管的通断，实现功率开关管漏极电压钳位。本发明实现了变压器的无损磁复位和功率开关管漏极电压的钳位，从而实现功率开关管的ZVS开关，解决了有源钳位控制器在低电压下不能工作的问题。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，具体涉及开关电源电压钳位技术及变压器磁复位技术。

背景技术

开关电源广泛用于工业及国防领域，在航天、航空、船舶、兵器、铁路、通信、医疗电子、工业自动化设备等军民用电子系统中得到广泛应用。开关电源工作时，如果功率开关管的漏极电压不进行钳位，则在变压器漏感的作用下，会在功率开关管的漏极产生很高的尖峰电压，须选择更高耐压的功率开关管，造成功率开关管价格增加，功率开关管的导通电阻增加，效率下降。在功率开关管的漏极与输入地之间增加一电容就可以吸收尖峰，钳位开关管的漏极电压，但该电容吸收的能量会在功率开关管导通时被消耗浪费。采用有源钳位方法，当功率开关管截止时，电容吸收电压尖峰，当功率开关管导通时，通过与电容串接的钳位开关管阻止电容导通。适当的调整该电容的容量和变压器的励磁电感，在功率开关管截止时，电容与励磁电感发生谐振，电容上的能量回馈到电源，使得变压器能够无损磁复位，还可实现功率开关管的ZVS开关，减小功率开关管的开关损耗。

目前广泛使用的开关电源高边有源钳位电路，采用的是专门设计的有源钳位控制器芯片和有源钳位电路相结合以实现无损磁复位和功率开关管漏极的电压钳位。有源钳位控制器芯片引出端数很多，需要用到很多外围器件。控制器芯片工作电压一般要求在13.5V以上，控制器芯片比普通的单端输出脉宽调制器贵很多，还需用很多外围器件，不利于小型化应用，不能用于低压4-9V的工作电压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关电源高边有源钳位电路，该开关电源高边有源钳位电路不仅结构简单、所需器件数少，利于小型化，还能用于低压供电的场所。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种开关电源高边有源钳位电路，包括脉宽调制器N1、功率开关管G1及变压器T1、延迟驱动电路1、自举驱动电路2和有源钳位电路3；

所述延迟驱动电路1，用于使功率开关管G1在脉宽调制器输出高电平时延迟开通，低电平时迅速关断；具体用于使功率开关管G1在钳位开关管G2完全截止后开始导通，保证钳位电容C1上的电荷不流经功率开关管，使功率开关管G1处于较低开关损耗。

所述有源钳位电路3，包括钳位电容C1及钳位开关管G2，所述钳位电容C1的一端与电源输入端连接，钳位电容C1的另一端与钳位开关管G2的漏极连接；所述钳位开关管G2的源极与功率开关管G1的漏极连接，钳位开关管G2的栅极与自举驱动电路2的输出端连接；所述功率开关管G1的漏级与变压器T1的初级线圈的一输入端连接，变压器T1的初级线圈的另一输入端为电源输入端；所述有源钳位电路3，用于使钳位开关管G2漏极电压、通过钳位电容C1与变压器T1励磁电感谐振并向电源端回馈能量及实现变压器T1的无损磁复位、通过调整变压器T1励磁电感和钳位电容C1实现功率开关管的ZVS开关；

所述自举驱动电路2，用于将脉宽调制器N1输出的脉冲信号自举到钳位开关管G2的栅源两端，使脉宽调制器N1输出的脉冲信号直接控制钳位开关管G2的通断，从而实现功率开关管G1漏极电压钳位。

作为上述技术方案的进一步改进：