[发明专利]一种有源钳位反激拓扑自适应死区时间的ZVS控制方法

说明书

本发明涉及一种有源钳位反激拓扑自适应死区时间的ZVS控制方法，通过对开关电源电路设置控制电路，对流经变压器初级线圈电感的电流检测和过零电压检测，进而调控钳位开关管的导通时长和调控主开关管的开通时间间隔，实现对主开关管的零电压开通。该方法能够根据不同输入电压，输出电压和应用参数，动态实时调整主开关管的开通时间间隔并让该间隔达到可以实现零电压开通的最佳值。

技术领域

本发明属于电源技术领域，具体涉及一种有源钳位反激拓扑自适应死区时间的ZVS控制方法。

背景技术

如图1所示，为现有技术中的有源钳位反激开关电源的原理图。其中，Vin为输入电源对参考地PGND的电压，T1为变压器，N为变压器T1初次级匝比，Lm为变压器T1的初级侧励磁电感，ILm为电感Lm的电流，Lr为变压器T1的漏感，ILr为漏感Lr的电流，K1为主开关管，GTL为主开关管K1的栅极控制信号，K2为钳位开关管，C1为主开关管K1和钳位开关管K2连接公共端OC对PGND的等效电容，GTH为钳位开关管K2的栅极控制信号，电容C3为漏感吸收回路电容；D为次级整流二极管，对应的导通压降为Vf，C2为次级储能电容，Rload为负载。

对于图1，当主开关管K1关断后，经过一定死区时间后，零电压开通(ZVS)钳位开关管K2，通过漏感吸收电容C3来无损吸收漏感Lr上的能量，从而达到抑制主开关管K1漏源极两端的尖峰电压的作用，进而减小主开关管K1的应力；不仅如此，利用励磁电感Lm与C3进行谐振，可以在励磁电感产生负向电流；并且当励磁电感负向电流足够大时，关断K2，通过Lm与C1谐振，可以对C1电容放电，使OC处的电压VOC下降到0V时开通主开关K1，实现主开关管K1的零电压开通(ZVS)，从而减少了开关损耗，提高了电源效率，减少了电磁干扰。

如图2所示，为有源钳位反激拓扑开关电源实现ZVS波形图。VOC为图1中OC点电压，在GTL为高电平有效时，主开关管K1导通，电流ILm和电流ILr相等并且线性增大，当GTL为低电平无效时，主开关管K1关断，为了防止主开关管K1和钳位开关管K2同时导通导致上下开关管直通短路，需要延迟一定死区时间，就是在GTL由高电平变为低电平之后，延迟一个时间间隔，再让GTH为高电平有效，使钳位开关管K2开通，变压器T1初级励磁电感储存的能量传送至次级，ILm开始减小，漏感Lr的能量会传送至C3，当漏感Lr的能量传送完毕后，由于钳位开关管K2仍处于导通状态，ILr电流会改变方向，变为负值，将电容C3储存的能量回传给输出和电网，等待ILm电流达到一定的负值后，GTH变为低电平，关断钳位开关管K2，等待一个延迟时间区间Tz，即主开关管K1开通死区时间间隔，简称开通时间间隔Tz，表示从GTH由高电平变低电平之后，延迟一个开通时间间隔Tz，GTL由低电平变为高电平。当GTL变为高有效，开通主开关管K1，开始下一个PWM周期，如果Tz时间区间内电感Lm中储存的负电流产生的能量足以使OC点的电压，在开通时间间隔Tz的时间区间结束时刻正好下拉到0V，并开通主开关管K1，即实现了主开关管K1的ZVS开通。

现有技术中，存在对Tz时间区间长短的选择设定问题，现有实现方案分为两种：一种是开通时间间隔Tz取固定值，这样设计简单，但是如果开通时间间隔Tz与实际应用需求偏离较大，会降低了系统开关频率和转换效率；另一种是需要额外增加引脚外部设定一个开通时间间隔Tz最小值和开通时间间隔Tz最大值，使开通时间间隔Tz跟随Vin来变化，这种方式只能部分补偿宽输入电压的影响，不能补偿宽输出电压的应用场景。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种有源钳位反激拓扑自适应死区时间的ZVS控制方法，解决现有技术中开关电源存在的开通时间间隔不能随实际应用条件变化而自适应改变的难题。