RCD吸收电路和开关电源电路的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种RCD吸收电路和开关电源电路。

背景技术：

在开关电源电路中，为了避免开关管在开关过程中由于变压器漏感与开关管结电容震荡产生的电压尖峰而损坏，一般会加入一个RCD吸收电路，用于吸收大的电压尖峰，以保护开关管。

现有的RCD吸收电路如图1所示，主要包括尖峰电压输入端IN1、电源连接端IN2、电阻R111、电阻R222、电容C111和二极管D111，其中，尖峰电压输入端IN1用于连接开关电源电路中的开关管，电源连接端IN2用于连接开关电源电路中的电压输入端。当开关管截止时，开关电源电路中变压器初级线圈的电压反向，同时二极管D111导通，漏感释放能量直接对电容C111进行充电，电容C111两端的电压迅速上升，当二极管D111截止后，电容C111通过电阻R222进行放电，以此来抑制开关管的电压尖峰。

然而，发明人在实施本实用新型的过程中发现现有技术至少存在以下不足，当二极管D111短路时，流经电阻R111的电流很大，通常会超过电阻R111的可承受范围，因此电阻R111的温度将大幅度升高，一般会达到200℃左右，进而导致电路板碳化燃烧，甚至引发危险事故。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种RCD吸收电路和开关电源电路，能够有效解决RCD吸收电路中因二极管短路导致的电阻发热过大的问题，有效地提高了电路的安全性。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种RCD吸收电路，包括尖峰电压输入端、电源连接端、RC串联支路、第一电阻、第一二极管和第二二极管；

所述电源连接端连接所述RC串联支路的第一端、所述第一电阻的第一端以及所述第一二极管的阳极；所述RC串联支路的第二端连接所述第一电阻的第二端、所述第一二极管的阴极以及所述第二二极管的阴极；所述第二二极管的阳极连接所述尖峰电压输入端。

优选地，所述RC串联支路包括第二电阻和第一电容；

所述第二电阻的第一端为所述RC串联支路的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第一电容的第一端；所述第一电容的第二端为所述RC串联支路的第二端。

优选地，所述RC串联支路还包括第三电阻；

所述第三电阻与所述第二电阻并联。

优选地，所述RC串联支路包括第二电容和第四电阻；

所述第二电容的第一端为所述RC串联支路的第一端，所述第二电容的第二端连接所述第四电阻的第一端；所述第四电阻的第二端为所述RC串联支路的第二端。

优选地，所述RC串联支路还包括第五电阻；

所述第五电阻与所述第四电阻并联。

优选地，所述第二二极管为快速恢复二极管或超快速恢复二极管。

优选地，所述RCD吸收电路还包括第三电容；

所述第三电容与所述第二二极管并联。

相应地，本实用新型实施例还提供一种开关电源电路，包括电压输入端、电源控制电路、变压器、开关管、采样电阻、以及上述实施例所提供的RCD吸收电路；

所述电压输入端连接所述变压器的第一初级绕组连接端和所述RCD吸收电路的电源连接端；所述变压器的第二初级绕组连接端连接所述开关管的漏极和所述RCD吸收电路的尖峰电压输入端；所述开关管的栅极连接所述电源控制电路的电源控制端，所述开关管的源极连接所述采样电阻的第一端；所述采样电阻的第一端还连接所述电源控制电路的反馈端，所述采样电阻的第二端接地。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型实施例提供的RCD吸收电路，增设第一二极管，并将其与第一电阻并联。当第二二极管短路时，第一二极管正向导通，使得电源连接端流入的电源信号不再流经RC串联支路和第一电阻，而是直接通过第一二极管流向尖峰电压输入端，能够解决因第二二极管短路导致的RC串联支路中的电阻发热过大的问题。另外，本实用新型实施例还提供一种开关电源电路，采用本实用新型实施例所提供的RCD吸收电路，当其RCD电路中的第二二极管短路时，其电源连接端流入的电源信号直接通过第一二极管流向尖峰电压输入端，这将使得其采样电阻两端的电压高过阈值，进而电源控制电路将控制开关电源停止工作，能够避免因RC串联支路中的电阻发热过大导致电路板碳化燃烧的问题，有效地提高了电路的安全性。

附图说明

图1是现有技术中的RCD吸收电路的原理图；

图2是本实用新型提供的RCD吸收电路的一个实施例的原理图；

图3是本实用新型提供的RCD吸收电路的另一个实施例的原理图；

图4是本实用新型提供的RCD吸收电路的又一个实施例的原理图；

图5是本实用新型提供的RCD吸收电路的再一个实施例的原理图；

图6是本实用新型提供的开关电源电路的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，通常在电路产品投放市场之前，需要进行故障短路测试，其目的是通过人为地制造器件短路或者开路，提前预知产品在工作过程中万一发生短路或者开路会出现什么后果，例如起火燃烧，具体地，电路板通常具有固定的温度规格，若电路板的当前温度超过温度规格，则有可能出现碳化燃烧的风险。

针对RCD吸收电路，进行故障短路测试时，通常是将其二极管短路。另外，在RCD吸收电路的工作过程中，其二极管也可能因为某种故障出现短路。因此，在上述情况中，RCD吸收电路中的二极管都会出现短路。

请参阅图2，是本实用新型提供的RCD吸收电路100的一个实施例的原理图。

本实施例中的RCD吸收电路100，包括尖峰电压输入端V1、电源连接端V2、RC串联支路、第一电阻R1、第一二极管D1和第二二极管D2；

所述电源连接端V2连接所述RC串联支路的第一端、所述第一电阻R1的第一端以及所述第一二极管D1的阳极；所述RC串联支路的第二端连接所述第一电阻R1的第二端、所述第一二极管D1的阴极以及所述第二二极管D2的阴极；所述第二二极管D2的阳极连接所述尖峰电压输入端V1。

需要说明的是，本实施例所提供的RCD吸收电路100用于抑制尖峰电压，其尖峰电压输入端V1用于连接电路中存在尖峰电压的器件，电源连接端V2用于接入电源信号，例如将本实施例所提供的RCD吸收电路100应用于开关电源电路时，其尖峰电压输入端V1用于连接开关电源电路中的开关管的漏极，其电源连接端V2用于连接开关电源电路的电压输入端，即接入母线电源信号。具体地，RCD电路在开关电源中抑制尖峰电压的工作过程如下：当开关电源电路中的开关管截止时，变压器初级线圈的电压反向，同时RCD吸收电路100中的第二二极管D2导通，漏感释放能量直接对其RC串联支路中的电容进行充电，电容的电压迅速上升，后续开关管导通，第二二极管D2截止，电容通过第一电阻R1进行放电，以此来抑制开关管的电压尖峰。

本实施例提供的RCD吸收电路100解决其电阻发热过大的工作原理如下：

当第二二极管D2发生短路时，第一二极管D1正向导通，电源连接端V2流入的电源信号不再流经RC串联支路以及第一电阻R1，而是直接通过第一二极管D1流向尖峰电压输入端V1，因此，RC串联支路中的电阻上将不会流过其无法承受的电流，因而能解决其发热过大的问题。

综上所述，本实用新型实施例提供的RCD吸收电路，增设第一二极管D1，并将其与第一电阻R1并联。当第二二极管D2短路时，第一二极管D1正向导通，使得电源连接端V2流入的电源信号不再流经RC串联支路和第一电阻R1，而是直接通过第一二极管D1流向尖峰电压输入端V1，能够解决因第二二极管D2短路导致的RC串联支路中的电阻发热过大的问题，有效地提高了电路的安全性。

请参阅图3，是本实用新型提供的RCD吸收电路100的另一个实施例的原理图。

在图2所示实施例的基础上，本实施例所提供的RCD吸收电路100中的RC串联支路包括第二电阻R2和第一电容C1；

所述第二电阻R2的第一端为所述RC串联支路的第一端，所述第二电阻R2的第二端连接所述第一电容C1的第一端；所述第一电容C1的第二端为所述RC串联支路的第二端。

进一步地，所述RC串联支路还包括第三电阻R3；

所述第三电阻R3与所述第二电阻R2并联。

在本实施例中，第二电阻R2和第三电阻R3用于降低第二二极管D2的反向恢复时产生的电流尖峰，第一电容C1用于消耗尖峰电压。并且，将第三电阻R3和第二电阻R2并联能够有效地降低电阻功耗。

请参阅图4，是本实用新型提供的RCD吸收电路100的又一个实施例的原理图。

在图2所示实施例的基础上，本实施例所提供的RCD吸收电路100中的RC串联支路包括第二电容C2和第四电阻R4；

所述第二电容C2的第一端为所述RC串联支路的第一端，所述第二电容C2的第二端连接所述第四电阻R4的第一端；所述第四电阻R4的第二端为所述RC串联支路的第二端。

进一步地，所述RC串联支路还包括第五电阻R5；

所述第五电阻R5与所述第四电阻R4并联。

在本实施方式中，第三电阻R3和第四电阻R4用于降低第二二极管D2的反向恢复时产生的电流尖峰，第二电容C2用于消耗尖峰电压。并且，将第四电阻R4和第五电阻R5并联能够有效地降低电阻功耗。

请参阅图5，是本实用新型提供的RCD吸收电路100的再一个实施例的原理图。

在上述任一实施例的基础上(图5仅示出以图4中的实施例为基础的情况)，所述RCD吸收电路100还包括第三电容C3；

所述第三电容C3与所述第二二极管D2并联。

需要说明的是，为了提高RCD吸收电路的可靠性，一般第二二极管D2会采用快速恢复二极管或超快速恢复二极管。但是，这样的配置会在第二二极管D2反向恢复的时候产生较大的di/dt，形成较强的EMI干扰源。因此，本实施方式增设第三电容C3，并将其并联在第二二极管D2的两端，能在保证第二二极管D2可靠性的前提下，减小第二二极管D2的反向恢复产生的噪音问题，其中，第三电容C3为钳位电容。

需要说明的是，当本实施例所提供的RCD吸收电路100应用于开关电源时，能在开关管导通和关断时对EMC骚扰起到抑制作用。具体地，当开关管截止时，第二二极管D2导通，此时开关电源中变压器TB1漏感能量通过第二二极管D2转给RC串联支路和第一电阻R1消耗。而后，当开关管导通瞬间，由于RC串联支路中的电容和第三电容C3产生容性分压，即第三电容C3在充电瞬间起到旁路作用，从而减小了因第二二极管D2的di/dt较大而产生的电流以及电压震荡，有效地抑制了EMC干扰。

优选地，所述第二二极管D2为快速恢复二极管或超快速恢复二极管。

请参阅图6，是本实用新型提供的开关电源电路的一个实施例的结构示意图。

本实施例中的开关电源电路包括电压输入端Vin、电源控制电路200、变压器TB1、开关管QM、采样电阻Rs、以及上述任一实施例所提供的RCD吸收电路100(图6仅示出以图3中的实施例为基础的情况)；

所述电压输入端Vin连接所述变压器TB1的第一初级绕组连接端和所述RCD吸收电路100的电源连接端；所述变压器TB1的第二初级绕组连接端连接所述开关管QM的漏极和所述RCD吸收电路100的尖峰电压输入端；所述开关管QM的栅极连接所述电源控制电路200的电源控制端，所述开关管QM的源极连接所述采样电阻Rs的第一端；所述采样电阻Rs的第一端还连接所述电源控制电路200的反馈端，所述采样电阻Rs的第二端接地。

在本实施例中，电压输入端Vin接入母线电源信号。电源控制电路200包括电源控制芯片及其外围电路，主要用于根据反馈信号控制开关管QM的导通和截止，其拓扑结构可以有多种选择，此处不作具体限定。采样电阻Rs是过流保护检测电阻。另外，变压器TB1、开关管QM和采样电阻Rs的功能以及它们之间的连接关系均为现有技术，此处不加赘述。另外，在开关电源电路中，除上述单元电路外，一般还包括输入整流滤波电路、输出整流滤波电路和过温保护电路等等，他们的连接关系及功能均为现有技术，此处不加赘述。

本实施例所提供的开关电源电路的工作原理如下：

当RCD吸收电路100中的第二二极管D2发生短路时，其第一二极管D1正向导通，电压输入端Vin上的电源信号不再流经RCD吸收电路100中的RC串联支路和第一电阻R1，而是直接通过RCD吸收电路100中的第一二极管D1流向开关管QM，同时，相当于变压器TB1的初级绕组也短路了，因此流过采样电阻Rs的电流很大，一般这个大电流会使得采样电阻Rs两端的电压超过电压控制芯片的保护点，使得电压控制芯片停止工作，从而有效地阻止了电路板温度的升高，能够避免因RCD吸收电路中的RC串联支路的电阻发热过大导致电路板碳化燃烧的问题，有效地提高了电路的安全性。

本实用新型实施例提供的RCD吸收电路，增设第一二极管，并将其与第一电阻并联。当第二二极管短路时，第一二极管正向导通，使得电源连接端流入的电源信号不再流经RC串联支路和第一电阻，而是直接通过第一二极管流向尖峰电压输入端，能够解决因第二二极管短路导致的RC串联支路中的电阻发热过大的问题。另外，本实用新型实施例还提供一种开关电源电路，采用本实用新型实施例所提供的RCD吸收电路，当其RCD电路中的第二二极管短路时，其电源连接端流入的电源信号直接通过第一二极管流向尖峰电压输入端，这将使得其采样电阻两端的电压高过阈值，进而电源控制电路将控制开关电源停止工作，能够避免因RC串联支路中的电阻发热过大导致电路板碳化燃烧的问题，有效地提高了电路的安全性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。