[发明专利]关断能量回收方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关关断能量回收方法及电路，特别涉及不对称半桥反激电路的主开关管关断能量的回收方法及电路。

背景技术

现有不对称半桥反激电路的主开关管(即功率开关管)作为电子开关(以下简称为开关)，在开通或关断时，在电压和电流的交叠区会产生损耗。传统的方法一般是修改电路参数，降低开关损耗。该方法通用性差。不对称半桥反激电路由于其励磁电流可反向，因此可以实现零电压开通，从而降低开通损耗。但不对称半桥反激电路的主功率管在关断时电流大，因此关断损耗大，发热严重，不利于电源模块的小型化。可以通过传统的方法修改电路参数，降低关断能量，从而降低开关的关断损耗。但该方法降低损耗的幅度有限，而且会影响开关的开通过程，可能会破坏零电压开通的条件。

另一个比较简单的降低关断损耗的方法，就是给开关并联一个电容，通过电容降低开关关断过程中的电压上升速度，降低电压和电流的交叠区域，从而降低关断损耗。但该方法会对开关的开通过程有影响，对于不对称半桥反激电路来说，在主开关管并联电容后，实现零电压开通的难度增大，要实现零电压开通，就要增大反向励磁电流，辅开关管的关断损耗以及变压器损耗就会随之上升。

所以，目前不对称半桥反激电路的主开关管关断能量的回收控制，存在以下问题：

(1)主开关管关断损耗大，不利于电源模块的小型化；

(2)若通过给主开关并联电容，虽然减小主开关的关断损耗，但该方法会对开关的开通过程有影响，会增加辅开关管的关断损耗，且会增加零电压开通的难度。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题之一是克服现有方法的不足，提供一种关断能量回收的方法，将开关关断过程的能量储存到电容中，减小开关关断损耗，并将存储的能量返回到外部供电端，提高整个系统的效率，同时，添加的模块不影响开关的开通过程。对应地，本发明要解决的技术问题之二是提供一种开关关断能量回收电路。

本发明解决上述技术问题的方法发明构思如下：

一种开关关断能量回收方法，利用储能环节存储开关关断的能量，并采用能量反馈环节将储能环节的能量返回到外部供电端，同时加入单向导通环节，使得添加的关断能量回收模块不影响开关的开通过程。

对应地，本发明解决上述技术问题的产品发明构思如下：

一种开关关断能量回收电路，其特征在于，利用电容存储开关关断的能量，并采用开关电源将储能环节的能量返回到外部供电端，同时加入二极管，使得添加的关断能量回收模块不影响开关的开通过程。

具体地，本发明提供一种关断能量回收电路，适用于功率开关管的关断能量回收控制，包括电容C1、二极管D1和DC-DC变换器，DC-DC变换器由反激电路构成，反激电路包括变压器T1、变压器T1的原边绕组所形成的原边电路及变压器T1的副边绕组所形成的副边电路；其中，二极管D1的阳极引出作为关断能量回收电路的第一输入端，用于与功率开关管的一端连接；二极管D1的阴极与电容C1的正极连接，电容C1的负极引出作为关断能量回收电路的第二输入端，用于与功率开关管的另一端连接；电容C1的两端还与反激电路的原边电路连接，反激电路的副边电路的输出端引出作为关断能量回收电路的输出端，用于与外部供电端连接。

优选地，所述反激电路的原边电路还包括开关G1，副边电路还包括二极管D2；其中，电容C1的正极与变压器T1原边绕组的异名端连接，变压器T1原边绕组的同名端与开关G1的漏极连接，开关G1的源极与电容C1的负极连接；变压器T1副边绕组的同名端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极引出作为关断能量回收电路的第一输出端，用于与外部供电端的正极连接；变压器T1副边绕组的异名端引出作为关断能量回收电路的第二输出端，用于与外部供电端的负极连接。

优选地，储能环节的电容C1选用具有压电效应的电容，即随着电压上升，电容容量下降的电容。

本发明还提供一种关断能量回收电路，适用于功率开关管的关断能量回收控制，包括储能模块、单向导通模块和能量反馈模块，单向导通模块与储能模块串联后形成串联支路，串联支路的两端引出作为关断能量回收电路的输入端，用于与功率开关管并联；能量反馈模块的输入端与储能模块并联，能量反馈模块的输出端引出作为关断能量回收电路的输出端，用于与外部供电端并联。