[实用新型]一种应力限制装置及开关电源

说明书

本实用新型公开了一种应力限制装置及开关电源，应力限制装置包括：应力钳制电路、BUCK电路和去磁电路；所述应力钳制电路一端连接所述开关管电压应力正端，所述应力钳制电路另一端连接所述开关管电压应力负端，所述应力钳制电路的能量输出端连接所述BUCK电路的输入端，所述BUCK电路的接地端连接所述开关电源的负输出端，所述BUCK电路的输出端连接所述去磁电路一端，所述去磁电路另一端连接所述开关电源的正输出端；所述应力钳制电路用于将所述开关管两端的电压钳位至一设定值之下，并吸收所述开关管两端应力所产生的能量，然后由所述buck电路将所述能量通过所述去磁电路转移到所述开关电源的输出端。本实用新型在开关电源输出短路时仍然能够正常工作。

技术领域

本实用新型属于开关电源领域，尤其涉及一种应力限制装置及开关电源。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，开关电源正朝着高频化与高功率密度方向发展，为了提高开关电源的功率密度，提升工作频率是一种可行的方法。但是随着开关电源频率的提高，开关器件的开关损耗也会大大增加，同时随着开关频率的升高，开关电源系统中的寄生参数的影响越来越大。在开关动作的瞬间，电抗元件的能量充放会导致开关管两端承受较大的电压应力与电流应力，往往会形成过压的情况。出现这种情况往往需要选择耐压更高的开关器件，增加了开关电源的成本、降低了开关电源的可靠性，因此，在开关电源中，往往需要针对开关管设置应力吸收电路来限制开关管两端应力的大小，提高开关电源的可靠性。

在面对开关管电压应力这个问题时，有一些常规的手段可以解决这个问题，例如在开关管两端并联RC电路，这种情况适合开关管两端应力较小的情况，在应力稍大的场合，RC吸收能量损耗的功率太大，这种情况下，开关电源中常常使用RCD吸收的方式对应力进行钳制，上述两种情况适合开关管两端应力产生的能量不是很大的情况，而且这两种方案均是将电压尖峰的能量通过电阻直接损耗，对开关电源的影响较大且对器件的散热要求较高。

文献《DesignandAnalysisofaRegenerativeSnubberfora2.2kW Active-ClampForwardConverterwithLow-VoltageOutput》提到了一种限制开关电源中开关管应力的解决方案，图1所示为该解决方案的电路原理图，其中的开关管Q4的应力限制装置包括：二极管D1和电容C3组成的应力钳制电路，以及BUCK电路，用于限制开关管Q4两端的电压应力，开关管Q3的应力限制装置包括：二极管D2和电容C3组成的应力钳制电路，以及BUCK电路，用于限制开关管Q3两端的电压应力，其工作原理为采用应力钳制电路将开关管Q4/Q3两端电压钳制在钳位电容C3上，然后通过buck电路将钳位电容C3上的能量释放到开关电源的输出端，此方式采用开关电源的原理将开关管两端电压应力产生的能量吸收并转移到开关电源的输出端，能够以较大的功率对电压应力进行限制，且通过buck电路将能量转移至输出端，能够在一定程度上提升开关电源的效率。但是该文中采用的方案无法在短路时正常工作，原因在于在短路时开关电源的输出电压为零，buck电路中的电感无法去磁。

实用新型内容

有鉴如此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种应力限制装置及开关电源，使得其中的buck电路在开关电源短路时也可以工作。

作为本实用新型的第一个方面，所提供的应力限制装置的实施例如下：

一种应力限制装置，用于限制开关管的应力，所述开关管为开关电源副边电路中的开关管，所述应力限制装置包括：

应力钳制电路、buck电路和去磁电路；所述应力钳制电路一端用于连接所述开关管电压应力正端，所述应力钳制电路另一端用于连接所述开关管电压应力负端，所述应力钳制电路的能量输出端连接所述buck电路的输入端，所述buck电路的接地端用于连接所述开关电源的负输出端，所述buck电路的输出端连接所述去磁电路一端，所述去磁电路另一端用于连接所述开关电源的正输出端；