[发明专利]一种无源驱动无损软开关钳位电路

说明书

本发明公开了一种无源驱动无损软开关钳位电路，包括第一变压器、第一单元、无源驱动软开关钳位单元以及第二单元，所述第一单元设有整流滤波电路，所述整流滤波电路用于交流电压进行整流滤波以得到母线直流电压，所述无源驱动软开关钳位单元，包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第二电容、第三电容以及第二开关管，所述第二单元包括QR模式控制器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关以及第一电容，通过所述第一开关通断传输能量到次级；所述第一电阻为电流采样电阻，采样电流信号给所述QR模式控制器；所述第二电阻以及所述第三电阻组成电阻分压器，提供去磁信号给所述QR模式控制器。本发明提供的无源驱动软开关钳位电路，不仅实现传统RCD钳位电路的功能，还能够为主开关提供零电压开通和关断条件，并且自身也实现了软开关通断，且不需额外的驱动和供电电路。

技术领域

本发明属于电路技术领域，具体涉及一种无源驱动无损软开关钳位电路。

背景技术

QR模式的反激拓扑广泛应用于150W以下的开关电源，比如快充领域，或LED照明等。常规的QR反激，初级侧包括主开关mosfet和RCD嵌位电路，其中，主开关管Q1在开通时存在C1的容性放电和关断时的硬开关关断，特别是在高频情况下（100K以上）时，随着频率进一步提高，损耗增加尤其明显，限制了工作频率的进一步提高，不利于单位体积高功率密度的实现；同时RCD钳位电路始终通过电阻R放电，作为固定损耗，进一步限制了整机效率的提高。

随着第三代半导体的加速商用化，氮化镓，碳化硅等新型半导体器件工作在高频工作区间才能充分发挥各自的优异性能，发展适合第三代半导体的驱动拓扑就成为一个紧迫的课题。本发明就是立足于此，提供了一个可供选择的解决方案。

发明内容

本发明解决的问题：提供适合高频高功率密度，适用且不限于驱动第三代半导体功率器件的软开关拓扑电路。为此在原有反激QR拓扑的基础上，对原有RCD钳位部分进行改进，达到形成软开关的效果。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案：一种无源驱动无损软开关钳位电路，包括第一变压器、第一单元、无源驱动软开关钳位单元以及第二单元，所述第一单元设有整流滤波电路，所述整流滤波电路用于交流电压进行整流滤波以得到母线直流电压，所述无源驱动软开关钳位单元，包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第二电容、第三电容以及第二开关管，所述第二单元包括QR模式控制器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关以及第一电容，通过所述第一开关通断传输能量到次级；所述第一电阻为电流采样电阻，采样电流信号给所述QR模式控制器；所述第二电阻以及所述第三电阻组成电阻分压器，提供去磁信号给所述QR模式控制器。

假设t0时刻，所述第一电容两端电压近似为零，此时所述QR模式控制器开通所述第一开关，所述第一变压器开始储能至t1时刻；

t1时刻，此时关断所述第一开关，因为所述第一电容的存在，所述第一开关是零电压关断，设所述第一变压器初级侧电感Lp=Lm+Ll，Lm为初级激磁电感，Ll为漏感，则Lp与所述第一电容C1谐振，至t2时刻；

t2时刻，与所述第一开关并联的所述第一电容C1电压上升到母线电压Vbus，此时所述第二电容和所述第二开关管的输入电容Ciss2串联后再与所述第三电容并联，其等效并联电容再与所述第一电容并联，一起参加谐振，此时所述第二开关管的体二极管开通开始导电，是零电压开通，随着Ciss2电压升高到所述第二开关管导通阈值，所述第二开关管零电压开通，为后面的过程做好准备，至t3时刻；因为所述第二开关管的体二极管先期导通，第二开关管的米勒效应被削弱，Ciss2相对确定，且不需要很大的驱动电流，

t3时刻，所述第一开关Q1的DS极承受的电压达到Vds=Vbus+n*Vo，开始将初级电感储存的能量传输到次级，此时所述第一变压器电感Lm被次级钳位，仅剩漏感Ll与所述第一电容//所述第三电容//所述第二电容+Ciss2的等效电容谐振，所述第一开关Q1的DS极承受的电压Vds快速冲高，然后直到t4时刻重新回落到Vds=Vbus+n*Vo，此后维持此电压进行能量传输过程；