[發(fā)明專利]箝位吸收電路及其阻抗調節(jié)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210459081.2
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN103812317A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 孫麗萍;言超;葉益青
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業(yè)股份有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M7/217
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權代理有限公司 72003
• 代理人: 張浴月;張龍哺

技術領域

本申請涉及功率變換器領域的箝位吸收電路及其阻抗調節(jié)方法。

背景技術

功率變換器中的功率開關，例如晶體管，金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET）等，在功率開關工作在高頻的導通/關斷過程中，電路中的電流變化率很大，并且流過感性元件，從而會產(chǎn)生超過功率開關的耐壓值的尖峰電壓。這種尖峰電壓作用于功率開關上，會將功率開關擊穿或損壞，這是功率變換器中普遍存在的問題。隨著功率變換器工作電流和工作頻率的提高，上述問題就變得更加嚴重。

在功率變換器中采用箝位吸收電路可以降低作用在功率變換器中功率開關上的尖峰電壓，通常耐壓等級越小的功率開關的通態(tài)電阻也越小，因此，選用耐壓等級更小的功率開關可以降低功率開關的損耗和成本。然而，箝位吸收電路自身也會帶來額外的損耗。

例如，圖1示例性示出了一種現(xiàn)有技術中低壓大電流場合比較常用的功率變換器二次側輸出的同步整流電路及其箝位吸收電路的電路圖。如圖1中所示，雙輸出繞組變壓器T1、作為功率開關的同步整流元件Q1和Q2、與Q1和Q2反向并聯(lián)的二極管、濾波電容C₀、以及負載電阻R₀構成了功率變換器二次側輸出的同步整流電路，其中雙輸出繞組變壓器T1繞組旁的黑點“·”指示繞組的同名端，濾波電容C₀上的加號“+”表示功率變換器輸出的正極；箝位二極管D1和D2、箝位電容C1和C2、以及泄放電阻R1和R2分別構成了兩個RCD箝位吸收電路。當同步整流元件Q1和Q2在關斷時刻，雙輸出繞組變壓器T1的繞組上的漏感以及電路中的寄生電感中的能量會產(chǎn)生尖峰電壓，并作用在同步整流元件的源極和漏極之間。在不加吸收電路的情況下，同步整流元件Q1和Q2很容易被所產(chǎn)生的尖峰電壓擊穿或損壞。由于功率變換器輸出側電流通常常較大，因此同步整流元件Q1和Q2應該盡量選用耐壓較低，通態(tài)電阻較小的場效應晶體管（MOSFET）。這樣一來，箝位吸收電路在功率變換器中的作用就變得更加重要了。

圖1中所示的箝位吸收電路為傳統(tǒng)的RCD箝位吸收電路。如虛線框中所示，圖上方的RCD箝位吸收電路1由箝位二極管D1、箝位電容C1、以及泄放電阻R1組成。在同步整流元件Q1關斷的時刻，箝位電容C1吸收二次側繞組漏感和電路寄生電感的能量，從而抑制或降低了作用在同步整流元件Q1上的尖峰電壓，其中箝位二極管通常選用超快速恢復二極管。當下一個關斷時刻來臨之前，箝位電容C1通過泄放電阻R1進行放電，以使箝位電容C1的電壓下降到一個平衡狀態(tài)，直到下一次同步整流元件Q1關斷時刻，這時所產(chǎn)生的尖峰電壓對箝位電容C1再次充電。類似地，圖下方虛線框中所示的RCD箝位吸收電路由箝位二極管D2、箝位電容C2、以及泄放電阻R2組成，其工作過程與圖上方的RCD箝位吸收電路1相同，用于抑制作用在同步整流元件Q2上的尖峰電壓。

然而，在如圖1所示的現(xiàn)有技術中的這種RCD箝位吸收電路中，從箝位電容釋放電荷通常會產(chǎn)生能量損耗，例如從箝位電容泄放的尖峰電流流過泄放電阻會產(chǎn)生損耗，同時箝位電容上的穩(wěn)態(tài)電壓施加到電阻上也會產(chǎn)生損耗，從而影響了功率變換器的效率。因此，現(xiàn)有技術的箝位吸收電路需要進一步的改善，以便更加有效地箝位和吸收作用在功率開關上的尖峰電壓，進一步提高功率變換器的效率，以及進一步降低功率變換器的成本。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題之一，本申請?zhí)峁┮环N箝位吸收電路，用以降低功率變換器的功率開關上的尖峰電壓值，包括：箝位開關；箝位電容，具有第一端和第二端，其第一端經(jīng)由所述箝位開關電性耦接于所述功率開關，其第二端電性耦接于接地端；以及至少一阻抗調節(jié)電路，每一阻抗調節(jié)電路包括：開關元件，具有第一端、第二端和控制端，其第一端電性耦接于所述箝位電容的第一端，其第二端電性耦接于所述接地端；以及控制電路，接收所述功率變換器的檢測參數(shù)，并將所述檢測參數(shù)與一預設參數(shù)進行比較，輸出一控制信號至所述開關元件的控制端，以調節(jié)所述阻抗調節(jié)電路的阻抗值。

本申請還提供了一種采用所述箝位吸收電路進行阻抗調節(jié)的方法，該方法包括：接收所述功率變換器的一檢測參數(shù)；將所述檢測參數(shù)與一預設參數(shù)進行比較，輸出一控制信號；以及根據(jù)所述控制信號，調節(jié)所述阻抗調節(jié)電路的阻抗值。

本申請的技術方案能夠根據(jù)功率變換器的工作狀態(tài)來實現(xiàn)靈活的控制，既能夠有效地箝位和吸收功率變換器的功率開關上的尖峰電壓，也能夠針對功率變換器的不同工作狀態(tài)對功率變換器的效率進行優(yōu)化，降低箝位電路的損耗，從而提高功率變換器的效率，降低功率變換器的成本。

附圖說明