[实用新型]有源钳位吸收电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电路设计领域，尤其涉及一种有源钳位吸收电路。

背景技术

在低压大电流输出的开关电源中，变压器副边的整流电路均采用同步整流技术，具体而言，一般多采用半波整流。变压器副边开关管通过开关动作，把变压器输出的正负方波脉冲整流为直流方波脉冲，该直流方波通过后级的滤波电路得到平滑的直流电压和电流输出。然而，由于漏感和开关管反向恢复电流的存在，变压器副边方波脉冲变化时，会在整流管上激起非常大的电压脉冲和振荡，在恶劣的情况下，该电压尖峰峰值会超过原有直流电压的数倍，电压尖峰过大一方面会导致整流管存在电压应力，降低可靠性，另一方面也会降低电源效率和恶化EMC（电磁兼容性）性能，因此有许多电路被设计出来以解决该电压尖峰问题。

常用的无源吸收电路有RC电路、RCD电路等，图1为现有技术中RC吸收电路的示意图，在RC吸收方案中，电阻R1、R2和电容C1、C2并联在整流管S1、S2两端，电阻R1、R2用于增大阻尼、减小振荡，电容C1、C2可以减小振荡上升速度，吸收损耗均消耗在电阻R1、R2上。该方案简单易用，可靠性好，缺点是损耗较大，效率低，电压尖峰很难限制到理想范围。RCD吸收方案和RC吸收方案类似，工作原理略有差别。

现在的吸收电路中，除了常用的无源吸收电路外，有源钳位吸收电路因具有更好的尖峰电压吸收效果和更低的损耗而被较多采用。图2为现有技术中一种有源钳位吸收电路的示意图，在该全桥有源钳位吸收方案中，吸收回路由开关管Sa和吸收电容Ca串联组成，吸收回路并联在整流电桥的输出端。开关管Sa的驱动信号由变压器原边的初级线圈产生，经过逻辑电路和驱动变压器传递到驱动变压器副边的驱动电路。开关管Sa的开通关断由逻辑电路控制，在变压器副边电平变化之前，该管一直关断，直到反向恢复能量通过二极管Da给吸收电容Ca充电后，开关管Sa开通，吸收电容Ca将吸收能量放电到输出端和反馈到变压器原边。该方案吸收效果好，损耗较小，缺点是控制信号复杂，需要从变压器原边侧产生，需要额外的驱动隔离变压器，驱动复杂，成本较高。

美国专利US6771521B1介绍了另一种改进型有源钳位吸收电路，如图3所示，该钳位吸收电路中的电压吸收电路由开关管S1、二极管D1和吸收电容C1、C2组成，开关管S1关断时，整流管的反向恢复能量通过二极管D1和开关管S1中的体二极管给吸收电容C1和C2充电，随后开关管S1开通，吸收电容C1、C2和回路寄生电感谐振放电，放电能量传递到变压器原边和输出端，实现反向恢复能量的回馈。该开关管S1的开关控制信号由与变压器耦合的第三绕组产生，该开关控制信号与变压器输出电压同极性，开关管S1开通时间取决于电容C3和电阻R1的大小，通过选择合适的电阻R1和电容C3，让开关管S1的开通时间等于吸收电容C1、C2放电时谐振周期的1/4，避免吸收电容C1、C2的电压过谐振。该方案可以达到有效吸收反向恢复能量和降低驱动设计复杂性的目的，然而，通过变压器增加耦合绕组的方式来实现开关管S1的驱动会导致变压器设计复杂，特别是在高压大功率变压器应用中；另外，吸收电容C1、C2放电时，由于回路阻抗比较低，会产生较大的谐振电流，产生较大的电流应力；此外开关管S1的开通时间需要和吸收电容C1、C2放电时的谐振周期匹配，增大了设计复杂性。

实用新型内容

本实用新型提供一种有源钳位吸收电路，以在简化设计和降低有源钳位吸收电路制造成本的基础上，消除开关电源的整流电路中整流管上的电压尖峰和振荡。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种有源钳位吸收电路，设置于开关电源的整流电路中，用于吸收整流管上由于漏感或开关管反向恢复电流而产生的电压尖峰，所述有源钳位吸收电路包括电压吸收模块、放电模块和外部控制驱动模块，所述电压吸收模块的一端与所述整流电路中的整流管的一端连接，所述电压吸收模块的另一端与所述整流电路中的输出电容的一端连接，所述输出电容的另一端与所述整流管的另一端连接，所述放电模块的一端接入所述电压吸收模块中，所述放电模块的另一端与所述整流管的另一端连接，所述外部控制驱动模块与所述放电模块电信连接，所述电压吸收模块用于吸收整流管上的反向恢复能量以消除所述电压尖峰，所述放电模块用于对所述电压吸收模块所吸收的能量进行放电，其放电能量一部分传递到所述整流电路的输出端上，另一部分传递到所述整流电路的输入端上，所述外部控制驱动模块用于控制所述有源钳位吸收电路放电的频率。