一种开关电源中的有源钳位线路的制作方法

1.本实用新型涉及开关电源领域，具体涉及一种开关电源中的有源钳位线路。


背景技术：

2.开关电源在电力电子行业的各个领域应用非常广泛，开关电源线路的拓扑架构也比较多，其中反激拓扑架构因结构简单，成本低，应用广泛，但是反激拓扑架构存在的主要缺陷是原边功率开关管的电压应力比较高，会造成开关管损坏和电磁兼容难达到标准等问题，降低开关管电压应力的简单做法是使用rc线路滤波，但是很难将开关管的应力降低到理想的结果，同时rc损耗也比较大，现在常用的做法是使用p-mosfet和电容做有源嵌位，如下图1中线路40所示，这种做法确实可以将电压应力降低，但是这种线路结构设计比较复杂，需要控制时序和驱动损耗，器件多，成本较高。
3.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种应用于开关电源中的新的有源钳位线路。


技术实现要素：

4.本实用新型所解决的技术问题是提供一种开关电源中的有源钳位线路。
5.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：
6.一种开关电源中的有源钳位线路，该线路包含原边功率线路、输出整流线路、耦合在原副边之间的隔离变压器、有源钳位线路及pwm控制芯片，所述有源钳位线路的一个第一端口连接原边功率线路，一个第二端口连接pwm控制芯片的供电端口，一个第三端口连接开关电源原边线路的地。
7.进一步地，所述有源钳位线路包含一个第一电容、一个第二电容、一个第一二极管、一个第一电感，第一电容的一端连接原边功率线路及隔离变压器原边绕组的第二端，另一端连接第一电感的一端及第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接pwm控制芯片的供电端口及第二电容的一端，第二电容的另一端、第一电感的另一端及pwm控制芯片的地一起连接开关电源原边线路的地。
8.进一步地，所述原边功率线路包含一个功率开关管或者大于一个的功率开关管并联。
9.进一步地，所述功率开关管是n型mosfet。
10.进一步地，所述功率开关管的漏极连接隔离变压器的第二端及有源钳位线路中第一电容的一端，栅极连接驱动线路，源极连接电流检测线路。
11.进一步地，所述开关电源的输入端还包含输入滤波线路，其正端连接隔离变压器的原边绕组的第一端，负端接原边线路的地。
12.进一步地，所述隔离变压器的副边绕组连接输出整流线路后连接输出滤波线路。
13.进一步地，所述输出整流线路是mos管同步整流线路或者二极管整流线路。
14.进一步地，所述开关电源的功率架构是反激拓扑架构。
15.本实用新型相对于现有技术所取得的技术效果为：
16.本实用新型提供的这种有源钳位线路，可以有效的降低原边功率开关管的电压应力，保护原边功率开关管不受损坏，解决了因原边功率开关管的应力造成的电磁干扰问题，同时能够提供辅助电源vcc电压，结构设计简单，易于实现，成本低，实用性强，为开关电源中的有源钳位线路提供了一种新的设计方案。
附图说明
17.图1是有源钳位线路现有技术的一个实施例。
18.图2是本实用新型提供的有源钳位线路的一个实施例。
19.图3是本实用新型提供的有源钳位线路的另一个实施例。
具体实施方式
20.下面结合附图给出本实用新型线路的实施方式，以详细说明本实用新型的技术方案。
21.如下图2中，开关电源的功率架构是反激拓扑架构，输入滤波线路的正端连接隔离变压器t1的原边绕组的第一端，负端接原边线路的地，隔离变压器t1的副边绕组连接输出整流线路后连接输出滤波线路，输出整流线路是mos管同步整流线路或者二极管整流线路，有源钳位线路10的一个第一端口连接原边功率线路，一个第二端口连接pwm控制芯片的供电端口，一个第三端口连接开关电源原边线路的地。
22.线路10是有源钳位线路，其包含一个第一电容c1、一个第二电容c2、一个第一二极管cr1、一个第一电感l1，c1的一端连接隔离变压器t1原边绕组的第二端，另一端连接l1的一端和cr1的阳极，cr1的阴极连接pwm控制芯片的供电端口及c2的一端，c2的另一端、l1的另一端及pwm控制芯片的地一起连接开关电源原边线路的地。
23.线路30是原边功率线路，其包含一个功率开关管或者大于一个的功率开关管并联，所述功率开关管是n型mosfet，其漏极连接变压器t1原边绕组的第二端及线路10中c1的一端；栅极连接驱动线路，驱动线路由pwm控制芯片产生信号或者由专门的驱动芯片产生驱动信号；源极连接电流检测线路20。
24.如下图2中，线路20是一种电流检测线路，其包含一个第一电阻r1、一个第二电阻r2，r2的一端连接r1的一端及功率开关管q1的源极，r1的另外一端直接或者间接连接pwm控制芯片的cs端口，用来检测原边功率线路的电流。
25.如下图3中，线路50是另外一种电流检测线路，其主要元器件是电流互感器，把原边的大电流转换成小的电压信号传递到pwm控制芯片。
26.以图2线路为例来解释有源钳位线路的工作原理：
27.定义隔离变压器t1原边绕组的匝数是np，副边绕组的匝数是ns，np：ns=n，开关管q1开通的时间为ton，关断的时间为toff，假设cr1为理想二极管，当q1关断期间t1原边绕组的电流不能突变，继续原来的方向，电流通过c1、cr1、c2到原边地，同时电流对l1充电，c2的容值足够大，最终l1两端的电压被钳位在vcc，上正下负，a点的电压最后上升到vin+nvo，那么c1两端的电压为vin+nvo-vcc；当q1开通时，cr1反向截至，l1通过c1及q1的结电容对地放电，l1两端的电压变化为(vin+nvo-vcc)，由伏秒值平衡得到：vcc*toff=(vin+nvo-vcc)*
ton
‑‑‑‑‑‑
(1)
28.nvo*toff=vin*ton
‑‑‑‑‑‑
(2)
29.上述式(1)由电感l1的伏秒值平衡得到，式(2)由变压器原边绕组的伏秒值平衡得到，
30.由式(1)和式(2)可以得到：vcc=nvo
31.这样有源钳位线路10在吸收q1关断电压尖峰的同时产生了一个稳定的电压vcc，vcc电压可以做为辅助电源的供电电压。
32.虽然以上描述了本实用新型的具体实施线路，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施线路做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。


技术特征：
1.一种开关电源中的有源钳位线路，其特征在于，该线路包含原边功率线路、输出整流线路、耦合在原副边之间的隔离变压器、有源钳位线路及pwm控制芯片，所述有源钳位线路的一个第一端口连接原边功率线路，一个第二端口连接pwm控制芯片的供电端口，一个第三端口连接开关电源原边线路的地。2.如权利要求1所述的一种开关电源中的有源钳位线路，其特征在于，所述有源钳位线路包含一个第一电容、一个第二电容、一个第一二极管、一个第一电感，第一电容的一端连接原边功率线路及隔离变压器原边绕组的第二端，另一端连接第一电感的一端及第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接pwm控制芯片的供电端口及第二电容的一端，第二电容的另一端、第一电感的另一端及pwm控制芯片的地一起连接开关电源原边线路的地。3.如权利要求1所述的一种开关电源中的有源钳位线路，其特征在于，所述原边功率线路包含一个功率开关管或者大于一个的功率开关管并联，且功率开关管是n型mosfet。4.如权利要求3所述的一种开关电源中的有源钳位线路，其特征在于，所述功率开关管的漏极连接隔离变压器的第二端及有源钳位线路中第一电容的一端，栅极连接驱动线路，源极连接电流检测线路。5.如权利要求1所述的一种开关电源中的有源钳位线路，其特征在于，所述开关电源的输入端还包含输入滤波线路，其正端连接隔离变压器的原边绕组的第一端，负端接原边线路的地。6.如权利要求1所述的一种开关电源中的有源钳位线路，其特征在于，隔离变压器的副边绕组连接输出整流线路后连接输出滤波线路。7.如权利要求1所述的一种开关电源中的有源钳位线路，其特征在于，开关电源的功率架构是反激拓扑架构。

技术总结
本实用新型提供一种开关电源中的有源钳位线路，该线路包含原边功率线路、输出整流线路、耦合在原副边之间的隔离变压器、有源钳位线路及PWM控制芯片，所述有源钳位线路的一个第一端口连接原边功率线路，一个第二端口连接PWM控制芯片的供电端口，一个第三端口连接开关电源原边线路的地，本实用新型提供的这种有源钳位线路，可以有效的降低原边功率开关管的电压应力，保护原边功率开关管不受损坏，解决了因原边功率开关管的应力造成的电磁干扰问题，同时能够提供辅助电源Vcc电压，结构设计简单，易于实现，成本低，实用性强，为开关电源中的有源钳位线路提供了一种新的设计方案。的有源钳位线路提供了一种新的设计方案。的有源钳位线路提供了一种新的设计方案。


技术研发人员：习美泉 杨梅英 方勇
受保护的技术使用者：江苏兆能电子有限公司
技术研发日：2022.05.13
技术公布日：2022/11/21