[发明专利]开关器件电压尖峰有源钳位自驱动电路

说明书

本发明涉及开关电源领域，特别是涉及一种开关器件电压尖峰钳位驱动电路。该电路利用被钳位开关器件自身尖峰与平台电压，产生钳位电路开关管的驱动信号，钳位效果好，效率高，电路简化，可在全部存在开关器件电压尖峰的应用场合得到应用推广。

所属技术领域：

本发明涉及开关电源领域，特别是涉及一种开关器件电压尖峰有源钳位自驱动电路。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源变换器。为便于输出电压的调整与隔离，变压器在开关电源变换器中得到广泛使用。隔离开关电源是通过控制开关管开通与关断、高频斩波，将输入电压通过高频脉冲的形式经过高频变压器传至副边，在副边通过整流滤波成为输出直流电压。

在实际开关电源主功率电路中，由于寄生参数的存在，例如布线的寄生电感、开关器件的反向恢复特性、变压器的寄生电感等等，在开关器件的关断时刻会产生尖峰电压。当此尖峰电压大于开关器件的耐压值时会使开关器件过电压损坏。因此对开关器件两端的电压尖峰需要采取措施进行抑制。

常见的开关器件电压尖峰抑制方法有RC吸收、RCD钳位及有源钳位电路；而其中以有源钳位电路对电压尖峰的抑制作用最为有效。电压尖峰有源钳位电路以电容加钳位MOS管为主，能够得到比较理想的电压尖峰钳位效果和比较小的损耗。如图1所示，Q1是需要被保护的主开关器件，电容C1和钳位MOS管Q2串联构成有源钳位吸收电路；Q2可以是PMOS管，如图1(a)所示，也可以为NMOS管，如图1(b)所示。其工作原理是在主开关器件Q1关断时，会在Q1两端产生电压尖峰；当尖峰值达到C1上电压时，钳位MOS管Q2的寄生二极管导通，Q1两端的电压尖峰会被C1电压钳位，从而实现对Q1电压的有效抑制；在适当时刻开通钳位MOS管，可以无损释放C1上的储能，降低尖峰抑制造成的损耗。在开关电源领域，有源钳位电路对开关器件的电压尖峰抑制作用最为有效，但是现有的电压尖峰有源钳位电路普遍存在两个方面的缺陷：第一方面是钳位MOS管Q2的驱动信号较难以获得，尤其在副边是二极管整流或者自驱动的条件下就显得更加困难，往往需要增加辅助绕组或者从原边传输一个信号到副边，这增加了变压器设计的复杂度、布板的面积和难度，同时也增加了成本；第二方面是现有的驱动电路方案往往比较复杂，而且会在产生最终驱动电压的过程中产生不必要的损耗和热量。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型结构的电压尖峰有源钳位自驱动电路，使其能够利用开关器件自身的尖峰及平台电压作为驱动信号源，通过比较简单的驱动电路，控制钳位开关管的通断，实现对主开关器件上的尖峰电压钳位、并实现钳位电容电压的无损泻放，尖峰抑制效果良好，整机效率高。

本发明的技术方案如图2所示，其包括：

主开关器件Q1(二极管或者MOS管)；

钳位电路，包括电容C1和MOS管Q2，钳位电路与开关器件并联；

钳位管开通判断电路，包括分压电阻R1、R2与辅助MOS管Q3

钳位管驱动电压充电及开通时间设定电路，所述驱动电路包括电阻R3、R4、电容C3、二极管D1和辅助稳定电压VCC。

本新型电压尖峰钳位驱动电路至少具有下列优点：本技术方案中，首先钳位驱动电路用开关器件的尖峰与平台电压作为驱动信号源，只要开关器件存在电压尖峰与平台反压，既可实现有源钳位电路的驱动，无需专用驱动信号发生电路，大大简化了驱动信号源的产生问题；同时钳位驱动电路简化，只需几个器件即可实现驱动信号与驱动电压的产生，简单可靠，在实现方法上是对现有电路的最简化，降低了设计、实现的难度，并大大降低了成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

附图1电容配合辅助MOS管构成的有源嵌位尖峰吸收电路