一种高低压同步有源钳位转换电路的制作方法

本实用新型属于开关电源领域，具体涉及一种高低压同步有源钳位转换电路。

背景技术：

能源危机的突显，使之对电能的利用率提出更高的要求，对开关电源的效率和多样化提出更多挑战。

传统有源钳位电路钳位功率场效应管应用型号偏少,应用范围偏窄，不及LLC应用广泛。

技术实现要素：

本实用新型的目的，在于提供一种高低压同步有源钳位转换电路，具有高占空比、效率高等优点。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种高低压同步有源钳位转换电路，用于实现高端钳位，包括一个初级绕组和两个次级绕组，还包括第一至第六开关管(Q1-Q6)，第一至第二电感(L1、L2)，第一至第九电容(CE1、CE2、CE3、C1、C2、Cq1、Cq2、Cq3、Cq4)，以及第一至第六电阻(R1-R6)，其中，第一至第六开关管分别带有反并联二极管；第一电容(CE1)的正极作为电路的第一输入端(VCC-1)，第一电容的负极接地，电路的第一输入端还连接第一电感(L1)的一端，第一电感的另一端经由第四电容(C1)连接第一开关管(Q1)的漏极，第一开关管的源极连接第二开关管(Q2)的漏极，第一开关管的栅极经第一电阻(R1)连接第一控制信号(PWM1)，第六电容(Cq1)的负极连接第一开关管的漏极，第六电容的正极连接第一开关管的源极，第一电感的另一端还连接初级绕组的同名端，初级绕组的异名端连接第一开关管的源极；第二开关管的栅极经第二电阻(R2)连接第二控制信号(PWM2)，第二开关管的源极接地，第七电容(Cq2)的正极连接第二开关管的漏极，第七电容的负极连接第二开关管的源极；第二电容(CE2)的正极作为电路的输出端(Vout)，第二电容的负极接地，电路的输出端还连接第二电感(L2)的一端，第二电感的另一端连接第六开关管(Q6)的漏极，第六开关管的栅极经第四电阻(R4)连接第六控制信号(PWM6)，第六开关管的源极接地，第二电感的另一端还连接第一次级绕组的同名端，第一次级绕组的异名端连接第五开关管(Q5)的漏极，第五开关管的源极接地，第五开关管的栅极经第三电阻(R3)连接第五控制信号(PWM5)；第三电容(CE3)的正极作为电路的第二输入端(VCC-2)，第三电容的负极接地，电路的第二输入端连接第二次级绕组的同名端，电路的第二输入端还经由第五电容(C2)连接第四开关管(Q4)的漏极，第四开关管的栅极经第六电阻(R6)连接第四控制信号(PWM4)，第四开关管的源极连接第二次级绕组的异名端，第九电容(Cq4)的负极连接第四开关管的漏极，第九电容的正极连接第四开关管的源极，第九电容的正极还连接第三开关管(Q3)的漏极和第八电容(Cq3)的正极，第八电容的负极连接第三开关管的源极并接地，第三开关管的栅极经第五电阻(R5)连接第三控制信号(PWM3)。

上述第一至第六开关管均采用超级结场效应管。

一种高低压同步有源钳位转换电路，用于实现低端钳位，包括一个初级绕组和两个次级绕组，还包括第一至第六开关管(Q1-Q6)，第一至第二电感(L1、L2)，第一至第九电容(CE1、CE2、CE3、C1、C2、Cq1、Cq2、Cq3、Cq4)，以及第一至第六电阻(R1-R6)，其中，第一至第六开关管分别带有反并联二极管；第一电容(CE1)的正极作为电路的第一输入端(VCC-1)，第一电容的负极接地，电路的第一输入端还连接第一电感(L1)的一端，第一电感的另一端连接初级绕组的同名端，初级绕组的异名端经第四电容(C1)连接第一开关管(Q1)的漏极，初级绕组的异名端还连接第二开关管(Q2)的漏极，第二开关管的源极接地，第二开关管的栅极经第二电阻(R2)连接第二控制信号(PWM2)，第七电容(Cq2)的正极和负极分别连接第二开关管的漏极和源极；第一开关管的源极接地，第一开关管的栅极经第一电阻(R1)连接第一控制信号(PWM1)，第六电容(Cq1)的负极和正极分别连接第一开关管的漏极和源极；第二电容(CE2)的正极作为电路的输出端(Vout)，第二电容的负极接地，电路的输出端还连接第二电感(L2)的一端，第二电感的另一端连接第六开关管(Q6)的漏极，第六开关管的栅极经第四电阻(R4)连接第六控制信号(PWM6)，第六开关管的源极接地，第二电感的另一端还连接第一次级绕组的同名端，第一次级绕组的异名端连接第五开关管(Q5)的漏极，第五开关管的源极接地，第五开关管的栅极经第三电阻(R3)连接第五控制信号(PWM5)；第三电容(CE3)的正极作为电路的第二输入端(VCC-2)，第三电容的负极接地，电路的第二输入端连接第二次级绕组的同名端，第二次级绕组的异名端经第五电容(C2)连接第四开关管的漏极，第二次级绕组的异名端还连接第三开关管(Q3)的漏极，第三开关管的源极接地，第三开关管的栅极经第五电阻(R5)连接第三控制信号(PWM3)，第八电容(Cq3)的正极和负极分别连接第三开关管的漏极和源极；第四开关管的源极接地，第四开关管的栅极经第六电阻(R6)连接第四控制信号(PWM4)，第九电容(Cq4)的负极和正极分别连接第四开关管的漏极和源极。

采用上述方案后，本实用新型可克服钳位功率场效应管电压和电流应力高的缺点，也可多输入供电，可靠度更高，适合更多的应用环境。

附图说明

图1是本实用新型的高端钳位电路示意图；

图2是图1的控制示意图；

图3是本实用新型的低端钳位电路示意图；

图4是图2的控制示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1所示，是本实用新型高低压同步有源钳位转换电路实现高端钳位的电路图，包括超级结场效应管Q1-Q6，电感L1、L2，电容CE1、CE2、CE3、C1、C2、Cq1、Cq2、Cq3、Cq4，以及电阻R1-R6，其中，开关管Q1-Q6分别带有反并联二极管；输入端VCC-1连接CE1的正极，CE1的负极接地，VCC-1还连接L1的一端，L1的另一端经由C1连接Q1的漏极，Q1的源极连接Q2的漏极，Q1的栅极经R1连接控制信号PWM1，Cq1的负极连接Q1的漏极，Cq1的正极连接Q1的源极，L1的另一端还连接初级绕组的同名端，初级绕组的异名端连接Q1的源极；Q2的栅极经R2连接控制信号PWM2，Q2的源极接地，Cq2的正极连接Q2的漏极，Cq2的负极连接Q2的源极；本实用新型包含有两个次级绕组，输出端Vout连接CE2的正极，CE2的负极接地，Vout还连接L2的一端，L2的另一端连接Q6的漏极，Q6的栅极经R4连接控制信号PWM6，Q6的源极接地，L2的另一端还连接第一次级绕组的同名端，第一次级绕组的异名端连接Q5的漏极，Q5的源极接地，Q5的栅极经R3连接控制信号PWM5；输入端VCC-2连接CE3的正极，CE3的负极接地，VCC-2连接第二次级绕组的同名端，VCC-2还经由C2连接Q4的漏极，Q4的栅极经R6连接控制信号PWM4，Q4的源极连接第二次级绕组的异名端，Cq4的负极连接Q4的漏极，Cq4的正极连接Q4的源极，Cq4的正极还连接Q3的漏极和Cq3的正极，Cq3的负极连接Q3的源极并接地，Q3的栅极经R5连接控制信号PWM3。

如图3所示，是本实用新型高低压同步有源钳位转换电路实现低端钳位的电路图，包括开关管Q1-Q6，电感L1、L2，电容CE1、CE2、CE3、C1、C2、Cq1、Cq2、Cq3、Cq4，电阻R1-R6，以及二极管D1、D2，输入端VCC-1连接CE1的正极，CE1的负极接地，VCC-1还连接L1的一端，L1的另一端连接初级绕组的同名端，初级绕组的异名端经C1连接Q1的漏极，初级绕组的异名端还连接Q2的漏极，Q2的源极接地，Q2的栅极经R2连接控制信号PWM2，Cq2的两端分别连接Q2的漏极和源极；Q1的源极接地，Q1的栅极经R1连接控制信号PWM1，Q1的漏极还连接D1的阳极，D1的阴极接地，Cq1的两端分别连接Q1的漏极和源极；本实用新型包含有两个次级绕组，输出端Vout连接CE2的正极，CE2的负极接地，Vout还连接L2的一端，L2的另一端连接Q6的漏极，Q6的栅极经R4连接控制信号PWM6，Q6的源极接地，L2的另一端还连接第一次级绕组的同名端，第一次级绕组的异名端连接Q5的漏极，Q5的源极接地，Q5的栅极经R3连接控制信号PWM5；输入端VCC-2连接CE3的正极，CE3的负极接地，VCC-2连接第二次级绕组的同名端，第二次级绕组的异名端经C2连接Q4的漏极，第二次级绕组的异名端还连接Q3的漏极，Q3的源极接地，Q3的栅极经R5连接控制信号PWM3，Cq3的两端分别连接Q3的漏极和源极；Q4的源极接地，Q4的栅极经R6连接控制信号PWM4，Q4的漏极还连接D2的阳极，D2的阴极接地，Cq4的两端分别连接Q4的漏极和源极。

本实用新型工作时，配合图2和图4所示，输入端VCC-1接入一直流源为转换模块端口供电，输入端VCC-2接入另一直流源为转换模块端口供电，且VCC-1的直流源电压高于VCC-2的直流源电压，此时供电正常后PWM驱动控制单元开始工作，发出PWM信号：PWM2驱动信号加到Q2，PWM3驱动信号加到Q3(PWM2、PWM3为同频同相驱动信号)，此时Q2、Q3同时导通，绕组2—1和绕组5—6开始储能，变压器初级绕组受到输入电压Vin的作用，励磁电流线性增加，次级整流管Q5受PWM5同步驱动导通并向负载输出功率(PWM2、PWM3、PWM5为同频同相驱动信号)；当绕组2—1和绕组5—6的电流不再增大时，储能电感L2电流达到最大值，输出维持稳定，PWN控制器输出的PWM2、PWM3、PWM5转换为低电平，期间负载折算到变压器初级的电流Io和励磁电流Im给电容Cq2/Cq3充电和Cq1/Cq4放电，电压Vq2(即Q2的Vds电压)/Vq3(即Q3的Vds电压)迅速上升。当Vq2/Vq3上升到VCC-1/VCC-2，变压器输出电压为零，负载电流从整流管Q5转移到续流管Q6(PWM1、PWM4、PWM6为同频同相驱动信号)。此时只有励磁电流Im通过Lm、CQ2/CQ3、CQ1/CQ4继续谐振，并在进入PWM反转时刻电压Vq2/Vq3达到(VCC-1+Vc1/VCC-2+Vc2)，其中，Vc1表示C1两端的电压。辅助开关Q1/Q2的反并二极管导通，励磁电流给电容C1/C2充电并线性减小，此时PWM1/PWM4(其中，PWM1为PWM2的同频逆相驱动信号，PWM4为PWM3的同频逆相驱动信号)驱动信号转换为高电平加到Q1/Q4，此时Q1/Q4导通，变压器初级线圈受到反向电压Vc1/Vc2的作用，励磁电流逐渐由正变负，PWM1/PWM4/PWM4转换为低电平，Q1/Q4/Q6断开。此时电容Cq2/Cq3、Cq1/Cq4分别与Lm1/Lm2发生谐振，并在下个周期来临前电压Vq2/Vq3下降到Vin，变压器磁芯完成磁复位。期间次级整流管Q5再次导通，变压器次级绕组短路，给励磁电流提供了通道。在此期间，Vq2/Vq3维持在VCC-1/VCC-2，励磁电流保持在－Im(max)。主开关Q2/Q3被PWM2/PWM3驱动导通，下一个开关周期开始。很明显有源钳位正激变换器的变压器磁芯工作在一、三象限，变换器工作占空比可超过50％。由于电容Cq2/Cq1的存在，开关Q2/Q3和Q1/Q4均能自然零电压关断，而且Q1/Q4能实现零电压导通。Q1、Cq1、C1绕组2—1和Q4、Cq4、C2、绕组5—6分别组成钳位电路，实现双向同步有源钳位功能。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。