[发明专利]返驰式电源转换电路及其主动箝位缓冲器

说明书

一种返驰式电源转换电路及其主动箝位缓冲器。该返驰式电源转换电路包含功率变压器、一次侧控制电路、二次侧控制电路以及主动箝位缓冲器。其中，主动箝位缓冲器包括缓冲器开关与控制信号产生电路。控制信号产生电路用以于切换信号的开关周期中的一次侧开关的不导通时段中的一段柔性切换期间，控制缓冲器开关导通，使一次侧开关实现柔性切换。其中柔性切换期间的起始时点根据电流阈值而决定，使得二次侧电流于起始时点不低于电流阈值，进而使得二次侧控制电路于起始时点保持同步整流开关导通。其中，二次侧控制电路于二次侧电流低于电流阈值时，不导通同步整流开关。

技术领域

本发明涉及一种返驰式电源转换电路，特别是指一种使一次侧开关实现柔性切换的返驰式电源转换电路。本发明还涉及返驰式电源转换电路的主动箝位缓冲器。

背景技术

图1A与图1B揭示一种现有技术的具主动箝位(active clamping)的返驰式电源转换电路(返驰式电源转换电路1)。返驰式电源转换电路1用以将输入电压VI转换为输出电压VO，其包含变压器10、一次侧开关S1、缓冲器开关S2以及缓冲电容Cr。如图1A所示，一次侧开关S1根据一次侧开关控制信号S1C而操作，以切换变压器10中的一次侧绕组W1，而将输入电源转换为输出电源。其中，输入电源包括输入电压VI与输入电流IIN，输出电源包括输出电压VO与输出电流IOUT。其中，二次侧绕组W2于输出节点OUT产生输出电压VO与输出电流IOUT，以供应输出电源给负载电路40。当一次侧开关S1导通时，电能储存于一次侧绕组W1；当一次侧开关S1不导通时，储存于一次侧绕组W1的电能将由一次侧绕组W1转移至二次侧绕组W2，而在输出节点OUT产生输出电压VO。

其中，缓冲器开关S2以及缓冲电容Cr形成一主动箝位支路。请同时参阅图1B，显示一次侧开关控制信号S1C与缓冲器控制信号S2C的信号波形示意图。如图1B所示意，该主动箝位支路于一次侧开关S1不导通时(一次侧开关控制信号S1C为低电位时)导通(缓冲器控制信号S2C为高电位时)，使一次侧绕组W1的漏感Lr于一次侧开关S1导通时(一次侧开关控制信号S1C为高电位时)所储存的能量，可通过此主动箝位支路泄放并储存于缓冲电容Cr之中，以避免一次侧开关S1切换时造成的脉冲电压过高，损坏电路元件。此外，在一次侧开关S1导通之前，可通过储存于缓冲电容Cr中的能量，对一次侧开关S1的寄生电容Coss放电，使得该一次侧开关S1导通时实现柔性切换，在本现有技术中，一次侧开关S1与缓冲器开关S2的切换大致上互为反相，如图1B所示。

需说明的是，激磁电感Lm为一次侧绕组W1中的理想电感，亦即排除漏感Lr的电感，激磁电流Im为流经激磁电感Lm的电流。此外，一次侧电流IP为流经一次侧绕组(包括激磁电感Lm与漏感Lr)的电流。一次侧绕组W1与二次侧绕组W2的圈数比为n：1。一次侧开关的跨压VDS为一次侧开关S1的漏极端与源极端间的电压差。

图1A与图1B中所示的现有技术，其缺点在于，由于缓冲器开关S2与一次侧开关S1导通之间的空滞时间Td(dead time)一般而言为一固定的时间，因此一次侧开关S1的导通时间可能并未落在零电压切换的时间点(即寄生电容Coss放电完毕的时间点)，可能超前或延后，在激磁电感Lm与缓冲电容Cr间形成循环谐振，而造成功率损失。

其他相关的现有技术，请参阅US5570278、CN101572490B以及US9954456。

本发明相较于现有技术，可调整缓冲器开关S2于柔性切换期间中，对应导通的起始时点与结束时点，以确保一次侧开关S1在缓冲期间可实现缓冲效果，而在柔性切换期间实现柔性切换，因而可降低功率损失，而提高电源转换效率。

此外，本发明相较于于图1A与图1B的现有技术，还根据相关于不导通二次侧同步整流开关的电流阈值，而调整柔性切换期间的起始时点与结束时点，以降低输出电流IOUT，在一次侧开关S1不导通时，所造成的功率损耗。