專利名稱：一種副邊有源箝位裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，特別是指 一種副邊有源箝位裝置。
技術背景在電子技術領域中，箝位電路作為穩壓裝置一直廣泛應用，且有 源箝位是正激變換器的 一種重要的磁復位技術。相對于傳統的使用第三個復位繞組、RCD箝位電路以及無損LCD緩沖器等磁復位技術， 有源箝位有獨特的優點，例如可提高變壓器的利用率；降低開關管的 電壓應力；提高了功率轉換的效率和功率密度等。目前，大部分的有源箝位電路都是采用原邊箝位，這種原邊有源 箝位正激拓樸又分flyback和boost兩種箝位電^各。這兩種箝位電^各都 有專門的驅動電路，特別是flyback方式，驅動電路比較復雜；原邊 有源箝位的箝位管的電壓應力和輸入電壓有關， 一般應力較高，這就 需要耐壓高的箝位管。為此，有人提出副邊有源箝位電路，副邊有源 箝位釆用P溝道的MOS管。P溝道的MOS管能解決上述原邊箝位電路的箝位管電壓應力要 求較高的固有缺陷，但存在占空比較小的問題，并導致功率轉換效率 低、副邊整流器件應力高的缺陷。發明內容有鑒于此，本發明在于提供一種副邊有源箝位裝置，以解決上述 有源箝位電路占空比小、功率轉換效率低、副邊整流器件應力高的問 題。為解決上述問題，本發明提供一種副邊有源箝位裝置，包括 原邊具有開關的變壓器，連接第一、第二金屬氧化物場效應管 MOSFET柵極的同步整流電路，所述變壓器副邊主繞組的同名端連接所述的第二 MOSFET漏極、并通過連接電感接到副邊輸出；信號驅動 電路的一端與所述變壓器副邊主繞組的異名端、N溝道MOSFET箝位 管的源極、所述第一 MOSFET的漏極相連接，信號驅動電路的另一端 連接N溝道MOSFET箝位管的柵極，所述箝位管的漏才及連接電容的 一端，所述電容的另一端連接所述第一、第二 MOSFET的源極并接到 副邊輸出。優選的，所述信號驅動電路為連接有電阻的所述變壓器的輔助繞組。優選的，所述信號驅動電路的一端與所述變壓器副邊主繞組的異 名端、N溝道MOSFET箝位管的源極、所述第一 MOSFET的漏極相 連接為所述變壓器輔助繞組的同名端與所述變壓器副邊主繞組的異名 端、N溝道MOSFET箝位管的源極、所述第一 MOSFET的漏極相連 接；所述信號驅動電路的另一端連接N溝道MOSFET箝位管的柵極為所述變壓器輔助繞組的異名端連接N溝道MOSFET箝位管的柵極。優選的，所述信號驅動電路為連接有電阻的所述電感的輔助繞組。優選的，所述信號驅動電路的一端與所述變壓器副邊主繞組的異 名端、N溝道MOSFET箝位管的源極、所述第一 MOSFET的漏極相 連接為所述電感的輔助繞組的異名端與所述變壓器副邊主繞組的異名 端、N溝道MOSFET箝位管的源極、所述第一 MOSFET的漏極相連 接；所述信號驅動電路的另一端連接N溝道MOSFET箝位管的柵極為所述電感的輔助繞組的同名端連接N溝道MOSFET箝位管的柵極。優選的，所述信號驅動電路與所述箝位管柵極之間還連接有防止 箝位管擊穿的穩壓管。優選的，所述變壓器的副邊還連接有包括整流電路的輸出端。 本發明具有如下有益效果1 )由于P溝道的MOS管構成的副邊有源箝位技術的占空比受到限制，所以其輸入電壓只能在一個很窄的范圍內。而原邊有源箝位電 路的復位電容的電壓不4旦和占空比有關系，還和輸入電壓有關，所以 其輸入電壓也只能在一個窄范圍內變化。而本發明提出的有源箝位電 路沒有占空比限制，并且復位電容的電壓和輸入電壓沒有關系，所以 能完全克服以上兩種有源箝位電路的輸入電壓較窄的問題，使得有源 箝位電路在寬輸入電壓場合應用成為了可能。2) 由于本發明采用的箝位管為N溝道MOS管，并且要求的耐壓 值較低，可以選用小封裝MOS管，選型方便；其驅動電路非常簡單， 器件很少，克服了原邊有源箝位電路驅動復雜，器件較多，箝位管較 大的缺陷，使得在小體積的開關電源中使用有源箝位技術成為了可能， 這樣就可以大大提高中小體積的開關電源的可靠性，功率轉換效率和 功率密度。3) 由于本發明的箝位電路加在變壓器Tl的副邊，因此可以應用 在多路輸出的產品上。主路采用副邊有源箝位電路加上同步整流電路， 其它的輔路可以采用二極管整流或者同步整流，這種技術完全克服了 通常同步整流只能在單路輸出產品中應用的缺陷。4) 本發明所提出的副邊有源箝位技術不但可以用在DC/DC電路 拓樸上，同樣可以應用AC/DC拓樸中，可以大大^是高AC/DC電源產 品的系統性能。


圖1是實施例一的結構圖； 圖2是實施例二的結構圖；圖3是實施例三的結構圖； 圖4是實施例四的結構圖； 圖5是實施例五的結構圖； 圖6是實施例六的結構圖。
具體實施方式
為清楚說明本發明的副邊有源箝位裝置，下面給出優選的各個實 施例并結合附圖詳細說明。在各個實施例中，該裝置包括變壓器Tl,箝位電路、信號驅動 電路、同步整流電路、電感L1組成。其中，箝位電路包括箝位管Q2 和復位電容Cl，同步整流電路的兩端連接金屬氧化物半導體場效應管 (MOSFET) Q3、 Q4的柵極，箝位管釆用N溝道的MOSFET。參見 圖1，圖1是本發明實施例一的結構圖，變壓器Tl的原邊上具有開關Ql，變壓器Tl副邊的主繞組同名 端通過連接電感Ll來連接副邊的輸出，變壓器Tl副邊主繞組的異名 端連接信號驅動電路、箝位管Q2的源極和同步整流電路上Q3的漏極；信號驅動電路連接箝位管Q2的柵極，箝位管Q2的漏極連接復位 電容C1的一端，復位電容C1的另一端連接變壓器Tl副邊的輸出。信號驅動電路包括副邊的輔助繞組，和電阻Rl、 R2，輔助繞組 的同名端連接主繞組的異名端，輔助繞組的同名端、異名端上分別連 接有R1、 R2并連接在箝位管Q2的柵極。同步整流電路的Q3、 Q4的源極連接變壓器Tl副邊的輸出，同 步整流電^各上Q4的漏極連接變壓器Tl副邊主繞組的同名端和電感 Ll。該實施例中的箝位裝置在工作過程中，驅動信號來自變壓器Tl 輔助繞組。在正半周期間，變壓器Tl原邊開關管Ql導通，變壓器 Tl的同名端為正，變壓器Tl的勵磁電流正向增大，箝位管Q2的柵、 源之間的電壓為負電壓，Q2關斷，整流管Q3導通，續流管Q4關斷， 變壓器Tl通過Q3向電感Ll和負載輸送能量。在負半周期間，原邊開關管Ql關斷，由于電；茲感應，變壓器T1同名端為負，整流管Q3 關斷，續流管Q4開通，電感Ll通過Q4向負載繼續提供能量。箝位 管Q2的柵、源極之間為正向電壓，Q2導通，復位電容Cl通過Q2 和Q4使得勵磁電流變小， 一直到反向，這樣，變壓器T1就實現了磁 復位。變壓器Tl副邊主繞組的電被復位電容Cl箝位住。信號驅動電路的驅動信號不僅限于來自變壓器Tl的輔助繞組， 還可通過電感L1上獲取，該方案可通過實施例二來描述。參見圖2, 圖2中箝位裝置與圖1的區別在于信號驅動電路的驅動信號取自電感 Ll。信號驅動電路中電感Ll輔助繞組的同名端連接Rl,并通過Rl 連接箝位管Q2的柵極，電感Ll輔助繞組的異名端接整流管Q3的漏 極、箝位管Q2的源極和變壓器Tl副邊繞組的異名端，并通過連接 R2連接箝位管Q2的^t極。實施例二中的箝位裝置在工作過程中，驅動信號來自電感Ll的 輔助繞組。在正半周期間，原邊開關管Q1導通，變壓器T1的同名端 為正，變壓器Tl的勵磁電流正向增大，電感L1的同名端為負，箝位 管Q2的柵、源之間的電壓為負，鉗位管Q2關斷，整流管Q3導通， 續流管Q4關斷，變壓器Tl通過Q3向電感Ll和負載輸送能量。在 負半周期間，原邊開關管Ql關斷，同步整流管Q3關斷，同步續流管 Q4開通，電感Ll通過續流管Q4續流向負載繼續提供能量。電感L1 的同名端為正，箝位管Q2的柵、源之間的電壓為正，鉗位管Q2開通， 復位電容C1通過箝位管Q2和續流管Q4使得勵磁電流變小， 一直到 反向，這樣，變壓器Tl就實現了磁復位。這時變壓器T1副邊主繞組 的電壓被復位電容C1箝位住。實施例一、二中提出的有源箝位電路沒有占空比限制，并且復位 電容的電壓和輸入電壓沒有關系，所以能完全克服P溝道MOS管、 和原邊有源箝位電路的輸入電壓較窄的問題，使得有源箝位電路在寬 輸入電壓場合應用成為了可能。由于本發明釆用的箝位管為N溝道MOS管，并且要求的耐壓值較低，可以選用小封裝MOS管，選型方便；克服了原邊有源箝位電路驅動復雜，器件較多，箝位管較大的缺陷，使得在小體積的開關電 源中使用有源箝位技術成為了可能，這樣就可以提高中小體積的開關 電源的可靠性，功率轉換效率和功率密度。上述的實施例一、二中，為保證箝位管在工作過程中不被反向電壓擊穿，在信號驅動電路中安裝有穩壓管Dl,可提高對箝位管Q2的 保護。下面給出實施例三、實施例四進行說明，實施例三的結構圖可參 見圖3，實施例三與實施例一的結構基本相同，不同之處在于，變壓 器T1的輔助繞組、Rl、 R2和穩壓管Dl構成箝位管Q2的驅動電路。實施例四的結構圖可參見圖4，實施例四與實施例二的結構基本 相同，不同之處在于，電感L1的輔助繞組、Rl、 R2和穩壓管D1構 成箝位管Q2的驅動電^^。另外，本發明的實施例一、實施例二的變壓器Tl還可添加輔助 繞組構成兩^各輸出，下面通過實施例五、實施例六i兌明。參見圖5,在實施例五中，變壓器Tl的輔助繞組連接整流電路和 電感L2構成第二^各輸出。參見圖6,在實施例六中，變壓器T1的輔助繞組連接整流電路和 電感L2構成第二^4命出。在上述的各個實施例中，穩流管Q3也定義為第一 MOSFET，續 流管也定位為第二 MOSFET。由于本發明的箝位電路加在變壓器Tl的副邊，因此可以應用在 多路輸出的產品上。主路采用副邊有源箝位電路加上同步整流電路， 其它的輔路可以采用二極管整流或者同步整流，這種技術完全克服了 通常同步整流只能在單路輸出產品中應用的缺陷。本發明所提出的副邊有源箝位技術不但可以用在直流/直流 (DC/DC)電^各拓樸上，同樣可以應用交流/直流(AC/DC)拓樸中， 可以大大提高AC/DC電源產品的系統性能。對于本發明各個實施例中所闡述的裝置，凡在本發明的精神和原定的放電方法，開始對所探測的電池進行放電，并且在所探測的電池被完全放電時，停止所述i文電；第二步驟，在所探測的電池被完全放電而停止所述放電之后，對所述多塊 可再充電電池中的另 一塊重復所述第 一步驟；第三步驟，當所有所述多塊電池都被完全放電時，停止對所述多塊電池放電。
25、根據權利要求24所述的方法，進一步包括以下步驟在所迷第一到第 三步驟期間，響應于高于所設置擊穿電流的通過電流流動，通過斷開一充電/ 放電開關來停止充電/放電。
權利要求
1、一種副邊有源箝位裝置，其特征在于，包括原邊具有開關的變壓器，連接第一、第二金屬氧化物場效應管MOSFET柵極的同步整流電路，所述變壓器副邊主繞組的同名端連接所述的第二MOSFET漏極、并通過連接電感接到副邊輸出；信號驅動電路的一端與所述變壓器副邊主繞組的異名端、N溝道MOSFET箝位管的源極、所述第一MOSFET的漏極相連接，信號驅動電路的另一端連接N溝道MOSFET箝位管的柵極，所述箝位管的漏極連接電容的一端，所述電容的另一端連接所述第一、第二MOSFET的源極并接到副邊輸出。
2、 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號驅動電 路為連接有電阻的所述變壓器的輔助繞組。
3、 根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述信號驅動電 路的一端與所述變壓器副邊主繞組的異名端、N溝道MOSFET箝位管 的源極、所述第一 MOSFET的漏極相連接為所述變壓器輔助繞組的同名端與所述變壓器副邊主繞組的異名 端、N溝道MOSFET箝位管的源極、所述第一 MOSFET的漏極相連 接；所述信號驅動電路的另一端連接N溝道MOSFET箝位管的柵極為所述變壓器輔助繞組的異名端連接N溝道MOSFET箝位管的柵極。
4、 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號驅動電 路為連接有電阻的所述電感的輔助繞組。
5、 根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述信號驅動電 路的 一 端與所述變壓器副邊主繞組的異名端、N溝道M O S F E T箝位管 的源極、所述第一 MOSFET的漏極相連接為所述電感的輔助繞組的異名端與所述變壓器副邊主繞組的異名端、N溝道MOSFET箝位管的源極、所述第一 MOSFET的漏極相連 接；所述信號驅動電路的另一端連接N溝道MOSFET箝位管的柵極為所述電感的輔助繞組的同名端連接N溝道MOSFET箝位管的柵極。
6、 根據權利要求3或5所述的裝置，其特征在于，所述信號驅 動電路與所述箝位管柵極之間還連接有防止箝位管擊穿的穩壓管。
7、 根據權利要求3或5所述的裝置，其特征在于，所述變壓器 的副邊還連接有包括整流電路的輸出端。
全文摘要
本發明公開了一種副邊有源箝位裝置，包括原邊具有開關的變壓器，連接第一、第二金屬氧化物場效應管MOSFET柵極的同步整流電路，所述變壓器副邊主繞組的同名端連接所述的第二MOSFET漏極、并通過連接電感接到副邊輸出；信號驅動電路的一端與所述變壓器副邊主繞組的異名端、N溝道MOSFET箝位管的源極、所述第一MOSFET的漏極相連接，信號驅動電路的另一端連接N溝道MOSFET箝位管的柵極，所述箝位管的漏極連接電容的一端，所述電容的另一端連接所述第一、第二MOSFET的源極并接到副邊輸出。本發明提出的有源箝位電路沒有占空比限制，并且復位電容的電壓和輸入電壓沒有關系，使得有源箝位電路在寬輸入電壓場合應用成為了可能。
文檔編號H02M3/24GK101227150SQ20071017904
公開日2008年7月23日 申請日期2007年12月10日 優先權日2007年12月10日
發明者孫建鋒, 王士民, 郭宵飛, 金祖敏 申請人:北京新雷能有限責任公司