[发明专利]一种具有冗余功能的有源钳位正反激电源模块及控制方法

权利要求书

1.一种具有冗余功能的有源钳位正反激电源模块，其特征在于，所述模块包括电源模块冗余主电路、高压侧主功率管隔离驱动冗余电路、钳位侧去磁回路辅助功率管驱动电路和冗余主功率开关管驱动使能电路；

电源模块冗余主电路由变压器原边电路与变压器的副边电路组成，包括有源钳位正反激电路主变压器、MOS开关管、钳位管、钳位电容、储能电感、输出电容、检测电阻以及滤波电容，高压侧主功率管隔离驱动冗余电路由原边电路与副边电路组成；

所述变压器原边电路中MOS开关管的栅极及源极与高压侧主功率管隔离驱动冗余电路副边电路稳压管两端连接，变压器原边电路中钳位管的栅极及源极与钳位侧去磁回路辅助功率管驱动电路中稳压管两端连接，所述高压侧主功率管隔离驱动冗余电路副边电路中光耦连接冗余主功率开关管驱动使能电路；

所述变压器原边电路为有源钳位开关管冗余电路，两个MOS开关管与变压器的原边串联后与输入电压并联，两个MOS开关管Q1和Q2的源极并联，开关K1与任意一个MOS开关管的漏极连接，钳位管Q3与钳位电容C2、C3串联后与变压器的原边和电流检测电阻R1、R2并联；

所述变压器的副边电路，有两个副边绕组及辅助电源绕组，并联的电阻R3、R4与电容C4串联后与两个副边绕组并联，两个副边绕组与整流器D1连接，并串接上电感L1后连接至输出端OUT+、OUT-，电容C5、C6、C7串联后连接至机壳地；

所述高压侧主功率管隔离驱动冗余电路的原边电路，电容C9与并联的电阻R7、R8串联后与原边绕组并联，输入的PWM经过电容C8、电阻R5、并联的二极管D2及电阻R6、驱动MOS管Q4、Q5及电阻R9后串接原边绕组；

所述高压侧主功率管隔离驱动冗余电路的副边电路，副边电路包括两组副边绕组，一组副边绕组与二极管D3串联后，与电阻R10、R12、R13、R16、三极管V1、V2、二极管D4及稳压管D6并联于G1和S1端；

另一组副边绕组与光耦串联后，与电阻R11、R14、R15、R17、三极管V3、V4、二极管D5及稳压管D7相并联后与G1_1和S1_1端相连；

所述钳位侧去磁回路辅助功率管驱动电路，PWM驱动连接驱动MOS管Q6的栅极，MOS管Q6的漏极连接电阻R18与三极管V5、V6的基极，VCC对地接滤波电容C10，三极管V5、V6的发射极连接电阻R19一端，R19另一端连接稳压管D8的负极后连接至G2端，三极管V6的集电极连接稳压管D8的正极后连接至S2端；

所述冗余主功率开关管驱动使能电路，输入端电压串联开关K1、稳压管D9、电阻R20及光耦OP1，所述光耦为高压侧主功率管隔离驱动冗余电路的副边电路中的光耦，开关为选择开关K1；

所述电源模块冗余主电路元器件固定于板厚为2.0mm，导热系数为1.5W/(m.K)的铝基板上，所述高压侧主功率管隔离驱动冗余电路、钳位侧去磁回路辅助功率管驱动电路和冗余主功率开关管驱动使能电路固定于厚为1.0mm的普通双层玻璃纤维线路板上。

2.一种如权利要求1所述具有冗余功能的有源钳位正反激电源模块的控制方法，其特征在于，所述方法有以下步骤：

1)电源模块冗余主电路在一个开关周期内两个副边绕组电路交替输出电压，电源模块冗余主电路变压器原边电路中的MOS开关管Q1为冗余主功率开关管；

2)PWM驱动波形施加于高压侧主功率管隔离驱动冗余电路原边电路，高压侧主功率管隔离驱动冗余电路的副边驱动电路由两组完全相同的绕组并绕，得到周期和相位完全相同的驱动波形，所述副边驱动电路部分，其中一路副边绕组的二极管由光耦代替，并连接冗余主功率开关管驱动使能电路，作为备用驱动电路；

3)钳位侧去磁回路辅助功率管驱动电路利用MOS管Q6上拉电阻对PWM波取反，并利用三极管组成的推挽电路将信号电流放大，作为驱动信号输出至钳位管Q3的GS极；

4)冗余主功率开关管驱动使能电路通过检测冗余主功率开关管是否投入使用来使能相应的驱动电路。