有源鉗位吸收電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電路設計領域，尤其涉及一種有源鉗位吸收電路。
【背景技術】
[0002]在低壓大電流輸出的開關電源中，變壓器副邊的整流電路均采用同步整流技術，具體而言，一般多采用半波整流。變壓器副邊開關管通過開關動作，把變壓器輸出的正負方波脈沖整流為直流方波脈沖，該直流方波通過后級的濾波電路得到平滑的直流電壓和電流輸出。然而，由于漏感和開關管反向恢復電流的存在，變壓器副邊方波脈沖變化時，會在整流管上激起非常大的電壓脈沖和振蕩，在惡劣的情況下，該電壓尖峰峰值會超過原有直流電壓的數倍，電壓尖峰過大一方面會導致整流管存在電壓應力，降低可靠性，另一方面也會降低電源效率和惡化EMC (電磁兼容性)性能，因此有許多電路被設計出來以解決該電壓尖峰問題。
[0003]常用的無源吸收電路有RC電路、RCD電路等，圖1為現有技術中RC吸收電路的示意圖，在RC吸收方案中，電阻R1、R2和電容C1、C2并聯(lián)在整流管S1、S2兩端，電阻R1、R2用于增大阻尼、減小振蕩，電容Cl、C2可以減小振蕩上升速度，吸收損耗均消耗在電阻Rl、R2上。該方案簡單易用，可靠性好，缺點是損耗較大，效率低，電壓尖峰很難限制到理想范圍。RCD吸收方案和RC吸收方案類似，工作原理略有差別。
[0004]現在的吸收電路中，除了常用的無源吸收電路外，有源鉗位吸收電路因具有更好的尖峰電壓吸收效果和更低的損耗而被較多采用。圖2為現有技術中一種有源鉗位吸收電路的示意圖，在該全橋有源鉗位吸收方案中，吸收回路由開關管Sa和吸收電容Ca串聯(lián)組成，吸收回路并聯(lián)在整流電橋的輸出端。開關管Sa的驅動信號由變壓器原邊的初級線圈產生，經過邏輯電路和驅動變壓器傳遞到驅動變壓器副邊的驅動電路。開關管Sa的開通關斷由邏輯電路控制，在變壓器副邊電平變化之前，該管一直關斷，直到反向恢復能量通過二極管Da給吸收電容Ca充電后，開關管Sa開通，吸收電容Ca將吸收能量放電到輸出端和反饋到變壓器原邊。該方案吸收效果好，損耗較小，缺點是控制信號復雜，需要從變壓器原邊側產生，需要額外的驅動隔離變壓器，驅動復雜，成本較高。
[0005]美國專利US6771521B1介紹了另一種改進型有源鉗位吸收電路，如圖3所示，該鉗位吸收電路中的電壓吸收電路由開關管S1、二極管Dl和吸收電容C1、C2組成，開關管SI關斷時，整流管的反向恢復能量通過二極管Dl和開關管SI中的體二極管給吸收電容Cl和C2充電，隨后開關管SI開通，吸收電容C1、C2和回路寄生電感諧振放電，放電能量傳遞到變壓器原邊和輸出端，實現反向恢復能量的回饋。該開關管SI的開關控制信號由與變壓器耦合的第三繞組產生，該開關控制信號與變壓器輸出電壓同極性，開關管SI開通時間取決于電容C3和電阻Rl的大小，通過選擇合適的電阻Rl和電容C3，讓開關管SI的開通時間等于吸收電容Cl、C2放電時諧振周期的1/4，避免吸收電容Cl、C2的電壓過諧振。該方案可以達到有效吸收反向恢復能量和降低驅動設計復雜性的目的，然而，通過變壓器增加耦合繞組的方式來實現開關管SI的驅動會導致變壓器設計復雜，特別是在高壓大功率變壓器應用中；另外，吸收電容C1、C2放電時，由于回路阻抗比較低，會產生較大的諧振電流，產生較大的電流應力；此外開關管SI的開通時間需要和吸收電容C1、C2放電時的諧振周期匹配，增大了設計復雜性。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明提供一種有源鉗位吸收電路，以在簡化設計和降低有源鉗位吸收電路制造成本的基礎上，消除開關電源的整流電路中整流管上的電壓尖峰和振蕩。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種有源鉗位吸收電路，設置于開關電源的整流電路中，用于吸收整流管上由于漏感或開關管反向恢復電流而產生的電壓尖峰，所述有源鉗位吸收電路包括電壓吸收模塊、放電模塊和外部控制驅動模塊，所述電壓吸收模塊用于吸收整流管上的反向恢復能量以消除所述電壓尖峰，所述放電模塊用于對所述電壓吸收模塊所吸收的能量進行放電，其放電能量一部分傳遞到所述整流電路的輸出端上，另一部分傳遞到所述整流電路的輸入端上，所述外部控制驅動模塊用于控制所述有源鉗位吸收電路放電的頻率。
[0008]可選的，在本發(fā)明的第一種方案中，所述整流電路為全波整流電路，所述全波整流電路包括變壓器、第一整流管、第二整流管、濾波電感和輸出電容，所述變壓器的次級線圈包括兩個正輸出端和一個負輸出端，其第一正輸出端與所述第一整流管的一端連接，所述第一整流管的另一端與所述第二整流管的一端連接，所述第二整流管的另一端與所述次級線圈的負輸出端連接，其第二正輸出端與所述濾波電感的一端連接，所述濾波電感的另一端與所述輸出電容的正輸出端連接，所述輸出電容的負輸出端與所述第二整流管的一端連接，所述第二整流管的另一端與所述次級線圈的負輸出端連接，所述電壓吸收模塊用于吸收所述第一整流管及第二整流管上的反向恢復能量以消除所述電壓尖峰，所述放電模塊用于對所述電壓吸收模塊所吸收的能量進行放電，其放電能量一部分傳遞到所述輸出電容上，另一部分傳遞到所述變壓器的原邊上。
[0009]進一步的，所述電壓吸收模塊包括第一體二極管、吸收電容、第一二極管和第三二極管，所述第一體二極管的正極接入所述次級線圈的負輸出端，其負極與所述吸收電容的一端連接，所述吸收電容的一端還與所述第三二極管的負極連接，所述第三二極管的正極接入所述次級線圈的第一正輸出端，所述吸收電容的另一端與所述第一二極管的正極連接，所述第一二極管的負極與所述輸出電容的正輸出端連接。
[0010]進一步的，所述放電模塊包括第一開關管和第二二極管，所述第一開關管與所述第一體二極管并聯(lián)，所述第二二極管的負極與所述吸收電容的另一端連接，其正極與所述輸出電容的負輸出端連接，所述外部控制驅動模塊通過控制所述第一開關管通斷時間，以控制所述有源鉗位吸收電路放電的頻率。
[0011]進一步的，所述第一整流管包括并聯(lián)連接的第一整流開關管和第一整流體二極管，所述第一整流體二極管的負極接入所述次級線圈的負輸出端，其正極與所述輸出電容的負輸出端連接，所述第二整流管包括并聯(lián)連接的第二整流開關管和第二整流體二極管，所述第二整流體二極管的負極接入所述次級線圈的第一正輸出端，其正極與所述輸出電容的負輸出端連接，所述外部控制驅動模塊同時對所述第一開關管和第一整流開關管進行通斷控制，以使兩者的驅動信號互補。
[0012]進一步的，所述外部控制驅動模塊包括數字信號處理系統(tǒng)和驅動電路，所述數字信號處理系統(tǒng)向所述驅動電路發(fā)出數字信號，以控制所述驅動電路產生或停止發(fā)送驅動信號從而開通或關斷所述第一開關管和第一整流開關管。
[0013]進一步的，所述放電模塊還包括第一電感，所述第一電感串接于所述第二二極管的正極與所述輸出電容的負輸出端之間。
[0014]可選的，在本發(fā)明的第二種方案中，所述整流電路為全橋整流電路，所述全橋整流電路包括變壓器、第一整流管、第二整流管、第三整流管、第四整流管、濾波電感和輸出電容，所述第一整流管、第二整流管、第三整流管、第四整流管相連組成全波整流電橋，其輸入端接入所述變壓器次級線圈的正、負輸出端，所述全波整流電橋的正輸出端與所述濾波電感的一端連接，所述濾波電感的另一端與所述輸出電容的正輸出端連接，所述輸出電容的負輸出端與所述全波整流電橋的負輸出端連接，所述電壓吸收模塊用于吸收所述第一整流管、第二整流管、第三整流管和第四整流管上的反向恢復能量以消除所述電壓尖峰，所述放電模塊用于對所述電壓吸收模塊所吸收的能量進行放電，其放電能量一部分傳遞到所述輸出電容上，另一部分傳遞到所述變壓器的原邊上。
[0015]進一步的，所述電壓吸收模塊包括第一體二極管、吸收電容和第一二極管，所述第一體二極管的正極接入所述全波整流電橋的正輸出端，其負極與所述吸收電容的一端連接，所述吸收電容的另一端與所述第一二極管的正極連接，所述第一二極管的負極與所述輸出電容的正輸出端連接。
[0016]進一步的，所述放電模塊包括第一開關管和第二二極管，所述第一開關管與所述第一體二極管并聯(lián)，所述第二二極管的負極與所述吸收電容的另一端連接，其正極與所述輸出電容的負輸出端連接，所述外部控制驅動模塊通過控制所述第一開關管通斷時間，以控制所述有源鉗位吸收電路放電的頻率。
[0017]進一步的，所述第一整流管包括并聯(lián)連接的第一整流開關管和第一整流體二極管，所述第二整流管包括并聯(lián)連接的第二整流開關管和第二整流體二極管，所述第三整流管包括并聯(lián)連接的第三整流開關管和第三整流體二極管，所述第四整流管包括并聯(lián)連接的第四整流開關管和第四整流體二極管，所述第一整流體二極管、第二整流體二極管、第三整流體二極管和第四整流體二極管異極相連組成所述全波整流電橋，所述第一整流體二極管的負極接入所述次級線圈的正輸出端，所述第四整流體二極管的負極接入所述次級線圈的負輸出端，所述外部控制驅動模塊同時對所述第一開關管、第一整流開關管和第四整流開關管進行通斷控制，以使所述第一開關管與所述第一整流開關管及第四整流開關管的驅動信號互補。
[0018]進一步的，所述外部控制驅動模塊包括數字信號處理系統(tǒng)和驅動電路，所述數字信號處理系統(tǒng)向所述驅動電路發(fā)出數字信號，以控制所述驅動電路產生或停止發(fā)送驅動信號從而開通或關斷所述第一開關管、第一整流開關管和第四整流開關管。
[0019]進一步的，所述放電模塊還包括第一電感，所述第一電感串接于所述第二二極管的正極與所述輸出電容的負輸出端之間。
[0020]可選的，在本發(fā)明的第三種方案中，所述整流電路為正激電路，所述正激電路包括變壓器、第一整流管、第二整流管、濾波電感和輸出電容，所述變壓器次級線圈的正輸出端與所述第二整流管的一端連接，所述第二整流管的另一端與所述第一整流管的一端連接，所述第一整流管的另一端與所述次級線圈的負輸出端連接，所述次級線圈的正輸出端還與所述濾波電感的一端連接，所述濾波電感的另一端與所述輸出電容的正輸出端連接，所述輸出電容的負輸出端與所述第二整流管的另一端連接，所述電壓吸收模塊用于吸收所述