CN101330255A - 具有有源箝位电路的开关式电源装置 - Google Patents

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CN101330255A CNA2008100814714A CN200810081471A CN101330255A CN 101330255 A CN101330255 A CN 101330255A CN A2008100814714 A CNA2008100814714 A CN A2008100814714A CN 200810081471 A CN200810081471 A CN 200810081471A CN 101330255 A CN101330255 A CN 101330255A
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Abstract

一种开关式电源装置包括：变压器；调整提供给变压器的初级线圈的电源的主开关设备；抑制主开关设备的电压应力的有源箝位电路；以及当开关式电源装置处于待机模式的时候，控制有源箝位电路的箝位操作的控制电路。同时，有可能显著地降低处于待机模式的开关式电源装置的功率消耗，并且提高开关式电源装置的效率。

Description

具有有源箝位电路的开关式电源装置
本申请要求于2007年6月20日在韩国知识产权局提交的韩国申请No.10-2007-0060683的优先权，其公开作为参考资料结合在此处。
技术领域
本发明的方面涉及一种开关式电源装置，并且尤其是，涉及具有有源箝位电路的开关式电源装置，其可以抑制开关设备的电压应力，以调整提供给开关式电源装置的变压器的初级线圈的电源。
背景技术
在常规的开关式电源装置中，尤其是，在逆向变换器、正向变换器等等中，当执行切换操作的时候，由于存储在变压器的磁化电感器或者泄漏电感器中的能量，在主开关设备上产生一个电压尖脉冲。由于电压尖脉冲，功率损耗增加，并且过度的电压应力被施加于主开关设备。为了抑制该电压应力，使用了一个有源箝位电路，以形成用于存储在泄漏电感器或者磁化电感器中的能量的放电路径。当主开关设备打开的时候，该有源箝位电路起作用，以便防止主开关设备由于存储在泄漏电感器或者磁化电感器中的能量而被损坏，并且重复使用该能量，从而提高功率转换效率。此外，通过使用该有源箝位电路，在主开关设备和有源箝位电路的箝位开关设备之间的零电压转换是可能的。因此，切换损失被降低，从而提高效率，并且降低当切换时的热量。
但是，当在其中开关式电源装置的功率消耗变得非常低的待机模式使用有源箝位电路的时候，由于开关式电源装置的变压器的负载损耗或者铜耗，功率损耗增加。铜耗是由变压器的初级侧的环流所引起的，其是通过箝位操作产生的，并且处于待机模式之中的开关式电源装置的功率消耗的降低被限制。此外，由于有源箝位电路的箝位操作，因为开关式电源装置仅仅在连续的导通模式(CCM)中起作用，其很难进入其中切换损耗可以被降低的脉冲模式或者跳跃循环模式，并且因此，功率损耗在待机模式进一步增加。
发明内容
本发明的方面提供一种具有有源箝位电路的开关式电源装置，其可以将处于待机模式之中的功率消耗减到最小以提高效率。
按照本发明的一个方面，提供了一种开关式电源装置，包括：具有连接到源的初级线圈和连接到输出电路的次级线圈的变压器；主开关设备，调整从源提供到变压器的初级线圈的电源；有源箝位电路，抑制主开关设备的电压应力；和控制电路，当开关式电源装置处于待机模式之中的时候，使有源箝位电路的箝位操作无效。
按照本发明的一个方面，该有源箝位电路可以包括第一开关设备和执行箝位操作的箝位电容器。
按照本发明的一个方面，第一开关设备可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且来自控制电路的控制信号被输入给MOS场效应晶体管器件的栅极以控制第一开关设备的切换操作来执行箝位操作，和第二开关设备可以连接到MOS场效应晶体管器件的栅极，并且控制电路通过关闭处于待机模式之中的第二开关设备使箝位操作无效。
按照本发明的一个方面，该有源箝位电路可以包括耦合到变压器的初级线圈的辅助线圈，并且控制MOS场效应晶体管器件的切换操作的控制信号是由辅助线圈产生的。
按照本发明的一个方面，该开关式电源装置可以进一步包括脉宽调制(PWM)控制单元，产生控制主开关设备的开关操作的主控信号，和控制MOS场效应晶体管器件的开关操作的控制信号。
按照本发明的一个方面，该有源箝位电路可以进一步包括连接到MOS场效应晶体管器件的栅极的空载时间(dead-time)控制电路。
按照本发明的一个方面，该有源箝位电路进一步包括安排在PWM控制器和MOS场效应晶体管器件的栅极之间的脉冲变压器。
按照本发明的一个方面，该有源箝位电路可以进一步包括连接到MOS场效应晶体管器件的栅极的自举(bootstrap)电路。
按照本发明的一个方面，该控制电路可以按照连接到变压器的次级线圈的输出电路的输出电压产生一个控制信号以使有源箝位电路的箝位操作无效。该控制电路可以将输出电压与预定的基准电压比较，并且按照该比较结果产生控制信号以使有源箝位电路的箝位操作无效。
按照本发明的一个方面，该控制电路可以按照流过主开关设备的电流产生控制信号以使有源箝位电路的箝位操作无效。该控制电路可以将连接到开关设备的电阻器两端间的电压与预定的基准电压比较，并且按照该比较结果产生控制信号以使有源箝位电路的箝位操作无效。
按照本发明的一个方面，该控制电路可以按照由安装在开关式电源装置外面的外部设备产生的信号产生用于使有源箝位电路的操作无效的控制信号，该外部设备表示开关式电源装置是否处于待机模式之中。
本发明的另外方面和/或优点部分将在后面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本发明的实践中得到。
附图说明
从下面结合伴随的附图给出的实施例的描述中，本发明的这些和/或其他的方面以及优点将变得显而易见和更容易理解，其中：
图1是按照本发明一个实施例的开关式电源装置的电路图；
图2是按照本发明另一个实施例的开关式电源装置的电路图；
图3是按照本发明另一个实施例的开关式电源装置的电路图，其中空载时间控制电路被增加给在图1中举例说明的开关式电源装置的有源箝位电路；
图4是按照本发明另一个实施例的开关式电源装置的电路图，其中脉冲变压器被增加给在图2中举例说明的开关式电源装置的有源箝位电路；
图5是按照本发明另一个实施例的开关式电源装置的电路图，其中自举电路被增加给在图2中举例说明的开关式电源装置的有源箝位电路和主开关设备的栅极；
图6是按照本发明一个实施例的包括控制电路的开关式电源装置的电路图；
图7是按照本发明另一个实施例的包括控制电路的开关式电源装置的电路图；和
图8是按照本发明另一个实施例的包括控制电路的开关式电源装置的电路图。
具体实施方式
现在将对本发明给出的实施例进行详细地介绍，其一些实例在伴随的附图中举例说明，其中相同的参考数字自始至终指代相同的元件。通过参考附图在下面描述这些实施例以便解释本发明。
图1是按照本发明一个实施例的开关式电源装置的电路图。虽然按照当前的实施例的开关式电源装置被显示为具有单个输出，应该明白，本发明的方面可以实现以输出N个电源电压，其中N是自然数。此外，如果输出的数目是N，变压器可以具有N个次级线圈，并且每个次级线圈可以连接到多个次级输出电路的一个或者许多个。
参考图1，开关式电源装置包括具有初级线圈L1和其相对于初级线圈L1具有预定的匝数比的次级线圈L2的变压器T。该初级线圈L1连接到初级电路，并且该次级线圈L2连接到输出电路。在这里，该初级电路通过变压器T与输出电路绝缘。
该初级电路包括：主开关设备Qi；通过产生作为开关控制信号的PWM信号控制主开关设备Qi的脉宽调制(PWM)控制器30；执行箝位操作以抑制主开关设备Qi的电压应力的有源箝位电路10。该有源箝位电路10可以是自激励型有源箝位电路。
该主开关设备Qi响应由PWM控制器30提供的开关控制信号执行切换操作，从而控制该变压器T去充电或者传送能量。同时，该PWM控制器30可以通过使用输出电路的输出电压控制主开关设备Qi的切换操作。
该输出电路包括整流传输给变压器T的次级线圈L2的电源电压的整流器20。在当前的实施例中，该整流器20可以是包括二极管D2和电容器C2的半波整流电路。但是，本发明的许多方面不限于此，并且该整流器20可以是任何类型的整流电路。此外，输出输出电压的输出端子可以形成在电容器C2的两个端子上。
该有源箝位电路10包括：与初级线圈L1耦合的辅助线圈L3；第一开关设备Qc；和箝位电容器Cc，以便执行箝位操作。该有源箝位电路10进一步包括使箝位操作有效或者无效的第二开关设备S。第一开关设备Qc可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，如在图1中举例说明的，并且第一开关设备Qc的栅极端子可以包括驱动第一开关设备Qc的驱动电路。
与初级线圈L1耦合的辅助线圈L3产生用于接通或者断开第一开关设备Qc的第一控制信号，并且第一控制信号被输入给第一开关设备Qc的栅极。当通过接通主开关设备Qi将输入电压Vi施加于初级线圈L1时，第一开关设备Qc按照第一控制信号被断开。如果该主开关设备Qi被断开，并且第一开关设备Qc按照第一控制信号被接通，该有源箝位电路10操作以放电在变压器T中聚集的能量，并且同时地将主开关设备Qc的电压应力箝位为输入电压Vi与在箝位电容器Cc的两个端子上电压的和值。当第二开关设备S被接通时，该有源箝位电路10的箝位操作被执行。
当开关式电源装置处于正常操作模式的时候，该控制电路40接通第二开关设备S，并且当开关式电源装置处于待机模式的时候，该控制电路40断开第二开关设备S。因此，该控制电路40允许有源箝位电路10的箝位操作处于正常操作模式，并且使处于待机模式的有源箝位电路10的箝位操作无效。第二开关设备S可以使用光耦合器、双极结型晶体管(BJT)、MOS场效应晶体管等等实现。如果第二开关设备S使用光耦合器实现，该控制电路40可以包括光电二极管，并且第二开关设备S可以是光电晶体管。
在这里，该待机模式将功率消耗减到最小，并且当非常小的负载施加于输出电路的输出端子的时候，或者当控制信号从控制装置，诸如微型计算机接收的时候，可以被设置，该微型计算机被安装在开关式电源装置的外面。
图2是按照本发明另一个实施例的开关式电源装置的电路图。在当前的实施例中，使用了外部驱动型有源箝位电路。类似在图1中举例说明的开关式电源装置，虽然按照图2的开关式电源装置包括单个输出，应该明白，按照本发明的方面的开关式电源装置可以实现以输出N个电源电压。
但是，与在图1中举例说明的开关式电源装置不同，在按照当前的实施例的开关式电源装置中，有源箝位电路11的箝位操作按照来自PWM控制器31的第二控制信号执行。按照当前的实施例的开关式电源装置的操作大体上类似于在图1中举例说明的开关式电源装置。
该PWM控制器31产生控制主开关设备Qi的切换操作的第一或者切换控制信号，和控制第一开关设备Qc的切换操作的第二控制信号。该主开关设备Qi响应从PWM控制器31提供的开关控制信号接通或者断开，从而允许变压器T去充电或者传输能量。同时，该PWM控制器31可以使用输出电路的输出电压控制主开关设备Qi的切换操作。
该有源箝位电路11包括：第一开关设备Qc和执行箝位操作的箝位电容器Cc；以及使箝位操作有效或者无效的第二开关设备S，如在图1中举例说明的开关式电源装置。如在图2中举例说明的，第一开关设备Qc可以是MOS场效应晶体管，并且可以包括驱动电路(未在图2中举例说明)，该驱动电路连接到第一开关设备Qc的栅极，并且驱动第一开关设备Qc。
该PWM控制器31将开关控制信号和第二控制信号分别地施加于主开关设备Qi和第一开关设备Qc，使得主开关设备Qi和第一开关设备Qc以彼此互补的方式被驱动。例如，如果开关控制信号表示断开主开关设备Qi，该PWM控制器31将用于接通第一开关设备Qc的第二控制信号施加于第一开关设备Qc，并且如果开关控制信号表示接通主开关设备Qi，该PWM控制器31将用于断开第一开关设备Qc的第二控制信号施加于第一开关设备Qc。因此，当输入电压被施加于初级线圈L1时，由于接通主开关设备Qi，第一开关设备被断开。如果该主开关设备Qi被断开，并且第一开关设备Qc被接通，该有源箝位电路11操作来放电在变压器T中聚集的能量，并且同时地将主开关设备Qc的电压应力箝位为输入电压Vi与在箝位电容器Cc的两个端子上电压的和值。类似在图1中举例说明的开关式电源装置，该有源箝位电路11的箝位操作当第二开关设备S被接通时被执行。
图3是按照本发明另一个实施例的开关式电源装置的电路图，其中空载时间控制电路13被增加给在图1中举例说明的开关式电源装置的有源箝位电路10A。参考图3，该空载时间控制电路13连接到第一开关设备Qc的栅极。
当另一个开关设备被完全地断开的时候，接通开关设备需要的空载时间降低开关损耗和出现在主开关设备Qi和第一开关设备Qc被同时地接通的周期中的电压应力。该空载时间控制电路13控制上述的空载时间，并且包括双极结型晶体管(BJT)Td、电阻器Rd1和Rd2以及电容器Cd1和Cd2。虽然BJT
Td被作为NPN BJT举例说明，应该明白，BJT Td不限制于此。如在图3中举例说明的，当发射极连接到晶体管T的初级线圈L1时，该BJT Td的集电极连接到第一开关设备Qc的栅极和电阻器Rd1。该BJT Td的基极连接在电阻器Rd2和电容器Cd2之间。该电阻器Rd2进一步连接在电阻器Rd1和电容器Cd1之间，该电容器Cd1连接到第二开关设备S。
图4是按照本发明另一个实施例的开关式电源装置的电路图，其中脉冲变压器被增加给在图2中举例说明的开关式电源装置的有源箝位电路。参考图4，按照本发明的当前的实施例的开关式电源装置的有源箝位电路11A包括脉冲变压器14，该脉冲变压器14连接到从PWM控制器31接收控制信号的输入端子。该脉冲变压器14从PWM控制器31接收控制信号，将该控制信号转换为能够驱动第一开关设备Qc的电压，并且将PWM控制器31与第一开关设备Qc绝缘。
图5是按照本发明另一个实施例的开关式电源装置的电路图，其中自举电路15和16被增加给在图2中举例说明的开关式电源装置的有源箝位电路11B和主开关设备Qi的栅极。通过将该自举电路15增加给第一开关设备Qc的栅极，可以更加稳定地执行切换操作。
图6是按照本发明一个实施例的包括控制电路40A的开关式电源装置的电路图。参考图6，按照本发明当前的实施例的该开关式电源装置包括有源箝位电路10，其与在图1中举例说明的有源箝位电路10是相同的。但是，本发明的方面不限制于此，并且包括在图2至图5中举例说明的开关式电源装置中的有源箝位电路11、10A、11A和11B的一个也可以在图6的开关式电源装置中使用。
该控制电路40A按照开关式电源装置的输出电路的输出电压，产生用于使有源箝位电路10的箝位操作有效或者无效的控制信号。如上所述，当非常小的负载被施加于输出电路的输出端子的时候，该开关式电源装置进入待机模式。
施加于输出电路的输出端子的负载变得越小，控制电路40A输出电压变得越高。在当前的实施例中，当该控制电路40A的输出电压大于预定电压的时候，该控制电路40A使有源箝位电路10的操作无效。
该控制电路40A包括：具有连接到输出电路的输出端子的第一端子的电阻器Ra1；具有连接到电阻器Ra1的第二端子的正极的二极管Da；具有连接到二极管Da的负极的第一端子的电阻器Ra2；连接在电阻器Ra2的第二端子和接地之间的电阻器Ra3；具有连接到电源电压源Vcc的第一端子的电阻器Ra4；连接在电阻器Ra4的第二端子和接地之间的电阻器Ra5；其负极(-)端子连接到电阻器Ra2的第二端子，并且其正极(+)端子连接到电阻器Ra5的第一端子的比较器42；具有连接到比较器42的输出端子的第一端子的电阻器Ra6；和其正极连接到电阻器Ra6的第二端子，并且其负极连接到接地的光电二极管PC1-1。
以下将描述该控制电路40A的操作细节。在当前的实施例中，使用包括光电二极管PC1-1和光电晶体管PC1-2的光耦合器实现如利用图1描述的第二开关设备S。输出电压由电阻器Ra1、Ra2和Ra3借助于预定比率被检测，并且提供给该比较器42的负极(-)端子。该二极管Da防止从比较器42流出的电流流到输出电路的输出端子。该电源电压Vcc由电阻器Ra4和Ra5划分，使得预定的基准电压被施加于该比较器42的正极(+)端子。如果借助于预定比率检测的输出电压低于预定的基准电压，电流流到光电二极管PC1-1和连接到比较器42的输出端子的电阻器Ra6，使得光电二极管PC1-1发光，并且光电晶体管PC1-2被接通。但是，如果借助于预定比率检测的输出电压高于预定的基准电压，没有电流流到比较器42的输出端子，使得光电二极管PC1-1不发出光，并且该光电晶体管PC1-2被截止。因此，如果输出电压大于预定的基准电压，该光电晶体管PC1-2被截止，并且从而该有源箝位电路10的箝位操作被无效。
按照本发明当前的实施例的开关式电源装置包括输出电压反馈电路50，其将有关输出电压的信息反馈给PWM控制器30。该输出电压反馈电路50包括：具有连接到输出电路的输出端子的第一端子的电阻器Ra1；具有连接到电阻器Ra1的第二端子的正极的光电二极管PC2；具有连接到光电二极管PC2负极的负极和连接到接地的正极的分路调节器SR；连接在输出电路的输出端子和分路调节器SR的基准端子之间的电阻器Rf1；连接在分路调节器SR的基准端子和接地之间的电阻器Rf3；串联连接在光电二极管PC2的负极和电阻器Rf3的第一端子之间的电阻器Rf2；以及电容器Cf。该光电二极管PC2经由光电晶体管PC1-2将对应于有关输出电压信息的信号输出给控制电路40A，该光电晶体管PC1-2与光电二极管PC2耦合。
图7是按照本发明另一个实施例的包括控制电路40B的开关式电源装置的电路图。按照本发明当前的实施例的该开关式电源装置包括有源箝位电路10，其与在图1中举例说明的该开关式电源装置的有源箝位电路10是相同的。但是，本发明的方面不限制于此，并且包括在图2至图5中举例说明的开关式电源装置中的有源箝位电路11、10A、11A和11B的一个也可以在图7的开关式电源装置中使用。
该控制电路40B按照流过初级电路的电流，也就是说，按照流过开关式电源装置的主开关设备Qi的电流，产生一个使有源箝位电路10的箝位操作有效或者无效的控制信号。当开关式电源装置处于待机模式的时候，流过初级电路的电流变得非常小。因此，为了感知在主开关设备Qi和接地之间流过主开关设备Qi的电流，提供了电阻器Rb1。在这里，流过主开关设备Qi的电流变得越小，施加在电阻器Rb1上的电压变得越小。在当前的实施例中，当该电阻器Rb1的两端间的电压低于预定电压的时候，该有源箝位电路10的操作被无效。
该控制电路40B包括：具有连接到主开关设备Qi的第一端子和连接到接地的第二端子的电阻器Rb1；具有连接到电阻器Rb1的第一端子的第一端子的电阻器Rb2；连接在电阻器Rb2的第二端子和接地之间的电阻器Rb3；具有连接到电源电压源Vcc的第一端子的电阻器Rb4；连接在电阻器Rb4的第二端子和接地之间的电阻器Rb5；其负极(-)端子连接到电阻器Rb2的第二端子，并且其正极(+)端子连接到电阻器Rb4的第二端子和电阻器Rb5的第一端子的比较器44；具有连接到比较器42的输出端子的第一端子的电阻器Rb6；和其正极连接到电阻器Rb6的第二端子，并且其负极连接到接地的光电二极管PC3-1。
以下将描述该控制电路40B的操作细节。在当前的实施例中，使用包括光电二极管PC3-1和光电晶体管PC3-2的光耦合器实现如利用图1描述的第二开关设备S。
电阻器Rb1两端间的电压由电阻器Rb2和Rb3借助于预定比率检测，并且提供给该比较器44的正极(+)端子。该电源电压Vcc被电阻器Rb4和Rb5划分，使得预定的基准电压被提供给该比较器44的负极(-)端子。如果电阻器Rb1两端间的电压(其被以预定比率检测)高于预定的基准电压，电流流过连接到比较器44的输出端子的光电二极管PC3-1和电阻器Rb6，使得光电二极管PC3-1发光，并且该光电晶体管PC3-2被接通。但是，如果电阻器Rb1两端间的电压低于预定的基准电压，没有电流流过比较器44的输出端子，使得光电二极管PC3-1不发光，并且该光电晶体管PC3-2被截止。因此，如果电阻器Rb1两端间的电压低于预定电压，也就是说，如果流过主开关设备Qi的电流值小于预定的电流值，该光电晶体管PC3-2被截止，并且有源箝位电路10的箝位操作被无效。
图8是按照本发明另一个实施例的包括控制电路40C的开关式电源装置的电路图。参考图8，按照本发明当前的实施例的该开关式电源装置包括有源箝位电路10，其与在图1中举例说明的有源箝位电路10是相同的。但是，本发明的方面不限制于此，并且包括在图2至图5中举例说明的开关式电源装置中的有源箝位电路11、10A、11A和11B的一个也可以在图8的开关式电源装置中使用。
该控制电路40C按照从控制装置(未示出)，诸如微型计算机接收的控制信号，产生一个使有源箝位电路10的箝位操作有效或者无效的控制信号，该微型计算机安装在开关式电源装置的外面。
待机模式信号是由安装在开关式电源装置外面的控制装置产生的，并且表示开关式电源装置是否处于待机模式。例如，如果待机模式信号是处于“高”状态，其表示正常操作模式，并且如果待机模式信号是处于“低”状态，其表示待机模式。
该控制电路40C包括：具有连接到开关式电源装置的输出电路的输出端子的第一端子，和连接到控制装置的待机模式信号输出端子的第二端子的电阻器Rc；和具有连接到电阻器Rc的第二端子的正极和连接到接地的负极的光电二极管PC4-1。
以下将描述该控制电路40C的操作细节。在当前的实施例中，如借助于图1描述的第二开关设备S是使用包括光电二极管PC4-1和光电晶体管PC4-2的光耦合器实现的。如果待机模式信号处于表示正常操作模式的“高”状态，电流流过光电二极管PC4-1，使得光电二极管PC4-1发光，并且光电晶体管PC4-2被接通。但是，如果待机模式信号处于表示待机模式的“低”状态，没有电流流过光电二极管PC4-1，使得光电二极管PC4-1不发光，并且从而光电晶体管PC4-2被截止。因此，如果由控制装置(其被安装在开关式电源装置的外面)接收的待机模式信号表示待机模式，该光电晶体管PC4-2被截止，并且从而有源箝位电路10的箝位操作被无效。
如上所述，当按照本发明方面的开关式电源装置处于待机模式的时候，该开关式电源装置的有源箝位电路的箝位操作不执行。因此，在待机模式中，当主开关设备被断开的时候，没有形成电流的循环路径，并且从而由上述的电流所引起的变压器的功率损耗等等被显著地降低。此外，因为在待机模式时不执行有源箝位电路的箝位操作，该开关式电源装置可以以不连续的导通模式(DCM)工作。因此，当输出端子的负载是非常小的时候，有可能进入能够降低开关损耗的脉冲模式或者跳跃循环模式，并且从而显著地降低功率消耗。同时，因为在待机模式中流过初级电路的电流是非常小的，存储在变压器的泄漏电感器或者磁化电感器中的能量是非常小的，并且因此，在主开关设备上产生的电压尖脉冲被显著地降低。因此，虽然在待机模式中不执行有源箝位电路的箝位操作，该开关设备的电压应力可以被降低。
按照本发明的方面，通过在正常操作模式时允许有源箝位电路去执行箝位操作，有可能抑制主开关设备的电压应力，降低开关损耗，重复使用能量，并且从而提高功率转换效率。此外，在待机模式中，通过降低由流过初级电路的电流所引起的变压器的功率损耗等等，并且允许该开关式电源装置去以不连续的导通模式(DCM)工作，有可能显著地降低开关式电源装置的功率消耗，并且从而在待机模式时提高功率消耗效率。
如上所述，按照本发明的方面，当开关式电源装置处于待机模式的时候，通过使有源箝位电路的箝位操作无效，有可能在待机模式时显著地降低功率消耗，并且从而提高开关式电源装置的效率。
虽然已经示出和描述了本发明的几个实施例，那些本领域技术人员将理解，不脱离本发明的原理和精神，可以在这个实施例中进行变化，其范围是在权利要求及其等效中限定的。

Claims (24)

1.一种开关式电源装置，包括：
具有连接到源的初级线圈和连接到输出电路的次级线圈的变压器；
主开关设备，调整从源提供到变压器的初级线圈的电源；
有源箝位电路，抑制主开关设备的电压应力；和
控制电路，当开关式电源装置处于待机模式的时候，使有源箝位电路的箝位操作无效。
2.根据权利要求1的开关式电源装置，其中有源箝位电路包括第一开关设备和执行箝位操作的箝位电容器。
3.根据权利要求2的开关式电源装置，其中第一开关设备是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且第一控制信号被输入给MOS场效应晶体管器件的栅极以控制第一开关设备的切换操作来执行箝位操作，和
第二开关设备连接到MOS场效应晶体管器件的栅极，并且控制电路施加第二控制信号以通过断开处于待机模式的第二开关设备使箝位操作无效。
4.根据权利要求3的开关式电源装置，其中有源箝位电路包括耦合到变压器的初级线圈的辅助线圈，并且辅助线圈产生施加于MOS场效应晶体管器件的栅极的第一控制信号。
5.根据权利要求3的开关式电源装置，进一步包括脉宽调制(PWM)控制单元，产生控制主开关设备的开关操作的主控制信号，和产生施加于MOS场效应晶体管器件的栅极的第一控制信号。
6.根据权利要求4的开关式电源装置，其中有源箝位电路进一步包括连接到MOS场效应晶体管器件的栅极的空载时间控制电路。
7.根据权利要求5的开关式电源装置，其中有源箝位电路进一步包括安排在PWM控制器和MOS场效应晶体管器件的栅极之间的脉冲变压器。
8.根据权利要求5的开关式电源装置，其中有源箝位电路进一步包括连接到MOS场效应晶体管器件的栅极的自举电路。
9.根据权利要求1的开关式电源装置，其中控制电路按照连接到变压器的次级线圈的输出电路的输出电压产生一个控制信号以使有源箝位电路的箝位操作无效。
10.根据权利要求9的开关式电源装置，其中控制电路将输出电压与预定的基准电压比较，并且按照比较结果产生控制信号以使有源箝位电路的箝位操作无效。
11.根据权利要求1的开关式电源装置，其中控制电路按照流过主开关设备的电流产生控制信号以使有源箝位电路的箝位操作无效。
12.根据权利要求11的开关式电源装置，其中控制电路将连接到开关设备的电阻器两端间的电压与预定的基准电压比较以确定流过主开关设备的电流。
13.根据权利要求1的开关式电源装置，其中控制电路按照由安装在开关式电源装置外面的外部设备产生的信号产生控制信号以使有源箝位电路的操作无效，该外部设备表示开关式电源装置是否处于待机模式。
14.根据权利要求1的开关式电源装置，其中输出电路包括整流器。
15.根据权利要求5的开关式电源装置，PWM控制器经由第二开关设备连接到MOS场效应晶体管器件的栅极。
16.一种开关式电源装置，包括：
输出电路，提供输出功率给漏极；
电压输入端子，经由该端子将功率提供给所述装置；
具有初级线圈和次级线圈的变压器；
连接在电压输入端子和变压器的初级线圈之间的有源箝位电路；
安排在变压器的次级线圈和输出电路之间的整流器；
脉宽调制(PWM)控制器；
控制有源箝位电路的控制电路；
控制功率从源施加到有源箝位电路的主开关设备，该主开关设备是由从PWM控制器接收的主控信号控制的。
17.根据权利要求16的装置，其中有源箝位电路包括：
箝位电容器；和
连接在主开关设备和箝位电容器之间的第一开关设备。
18.根据权利要求17的装置，其中第一开关设备是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且有源箝位电路进一步包括：
连接到第一开关设备的栅极的第二开关设备，以控制将第一控制信号施加到第一开关设备的栅极，
其中控制电路将第二控制信号施加到第二开关设备，以有选择地将第一控制信号施加到开关设备的栅极。
19.根据权利要求18的装置，其中第二开关设备在PWM控制器和第一开关设备的栅极之间连接到PWM控制器。
20.根据权利要求19的装置，其中PWM控制器产生施加于第一开关设备的栅极的第一控制信号。
21.根据权利要求16的装置，其中控制电路按照输出电路的输出电压将第二控制信号施加到第二开关设备。
22.根据权利要求21的装置，其中当输出电路的输出电压大于一个预定值的时候，控制电路将第二控制信号施加到第二开关设备。
23.根据权利要求21的装置，其中控制电路包括光电二极管，并且第二开关设备包括光电晶体管。
24.根据权利要求16的装置，进一步包括：
将有关输出电路的输出电压的信息反馈给PWM控制器的输出电压反馈电路。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102122890A (zh) * 2010-10-11 2011-07-13 南京航空航天大学 一种有源钳位反激变换器辅助开关管的控制方法
CN103795260A (zh) * 2014-01-21 2014-05-14 广州金升阳科技有限公司 一种非互补反激有源钳位变换器
CN104170254A (zh) * 2012-03-16 2014-11-26 德克萨斯仪器股份有限公司 用于保护氮化镓场效应晶体管的栅极的驱动器电路的系统和设备
CN106169871A (zh) * 2015-05-20 2016-11-30 半导体元件工业有限责任公司 开关模式电源
CN108365754A (zh) * 2017-01-18 2018-08-03 半导体组件工业公司 有源箝位反激控制器、反激转换器及用于减少反激转换器中电磁干扰的方法
CN109120150A (zh) * 2017-06-22 2019-01-01 硅谷实验室公司 钳位电感反激电压以降低功耗
CN109428492A (zh) * 2017-08-31 2019-03-05 戴洛格半导体（英国）有限公司 开关变换器

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101129391B1 (ko) * 2007-08-13 2012-03-28 삼성전자주식회사 수동 클램프 회로를 갖는 스위칭 모드 전원공급장치
US20100332857A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 Vogman Viktor D Reducing power losses in a redundant power supply system
US20110305048A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 System General Corp. Active-clamp circuit for quasi-resonant flyback power converter
EP2475087B1 (en) * 2011-01-11 2016-03-23 OSRAM GmbH Power supply device, for example for light sources
CN102307014A (zh) * 2011-09-15 2012-01-04 苏州佳世达电通有限公司 根据待机讯号减少待机耗电的电源供应器及电子装置
CN103825468B (zh) * 2013-02-18 2018-07-10 台湾快捷国际股份有限公司 返驰式功率转换器的控制电路
US9276483B2 (en) * 2013-06-27 2016-03-01 System General Corporation Control circuit for active-clamp flyback power converter with programmable switching period
US9077254B2 (en) * 2013-07-12 2015-07-07 Solantro Semiconductor Corp. Switching mode power supply using pulse mode active clamping
US9777864B2 (en) 2014-09-10 2017-10-03 Continental Automotive Systems, Inc. Method and device for controlling a solenoid actuator
KR101701025B1 (ko) 2015-02-17 2017-02-01 삼성전기주식회사 전력증폭기용 입력 드라이버 및 송신기
US9991800B2 (en) * 2015-05-20 2018-06-05 Semiconductor Components Industries, Llc Switched mode power supply with efficient operation at light loads and method therefor
US10193326B2 (en) 2016-04-21 2019-01-29 Continental Automotive Systems, Inc. Non-intrusive short-circuit protection for power supply devices
US10361638B2 (en) * 2016-05-04 2019-07-23 Drive Cjsc Apparatus for generating high pulse voltage
CN109075694B (zh) * 2016-05-04 2020-10-23 驱动封闭合资股份公司 在电感负载中生成高脉冲电压的方法
US10418912B2 (en) 2017-12-21 2019-09-17 Silanna Asia Pte Ltd Power converter with active clamp
US10707766B2 (en) * 2018-02-02 2020-07-07 Silanna Asia Pte Ltd Integrated self-driven active clamp
TWM561825U (zh) * 2018-02-12 2018-06-11 Chicony Power Tech Co Ltd 電源轉換控制電路
US10461626B1 (en) 2019-01-14 2019-10-29 Silanna Asia Pte Ltd Active clamp circuit
US10673342B1 (en) 2019-05-02 2020-06-02 Silanna Asia Pte Ltd Active clamping with bootstrap circuit

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3198944B2 (ja) * 1995-11-17 2001-08-13 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
JP2001112254A (ja) * 1999-10-06 2001-04-20 Toshiba Corp 電源回路
US6466462B2 (en) * 2000-10-31 2002-10-15 Yokogawa Electric Corporation DC/DC converter having a control circuit to reduce losses at light loads
JP3707409B2 (ja) * 2001-09-10 2005-10-19 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
US7006364B2 (en) * 2004-03-15 2006-02-28 Delta Electronics, Inc. Driving circuit for DC/DC converter
KR100636241B1 (ko) * 2005-06-16 2006-10-19 삼성전자주식회사 능동적 로드 검출 스위칭 모드 파워 서플라이 및 그 스위칭방법
US7286376B2 (en) * 2005-11-23 2007-10-23 System General Corp. Soft-switching power converter having power saving circuit for light load operations

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102122890B (zh) * 2010-10-11 2014-01-22 南京航空航天大学 一种有源钳位反激变换器辅助开关管的控制方法
CN102122890A (zh) * 2010-10-11 2011-07-13 南京航空航天大学 一种有源钳位反激变换器辅助开关管的控制方法
CN104170254A (zh) * 2012-03-16 2014-11-26 德克萨斯仪器股份有限公司 用于保护氮化镓场效应晶体管的栅极的驱动器电路的系统和设备
CN104170254B (zh) * 2012-03-16 2017-04-05 德克萨斯仪器股份有限公司 用于保护氮化镓场效应晶体管的栅极的驱动器电路的系统和设备
CN103795260A (zh) * 2014-01-21 2014-05-14 广州金升阳科技有限公司 一种非互补反激有源钳位变换器
CN106169871B (zh) * 2015-05-20 2020-11-03 半导体元件工业有限责任公司 开关模式电源
CN106169871A (zh) * 2015-05-20 2016-11-30 半导体元件工业有限责任公司 开关模式电源
CN108365754A (zh) * 2017-01-18 2018-08-03 半导体组件工业公司 有源箝位反激控制器、反激转换器及用于减少反激转换器中电磁干扰的方法
CN108365754B (zh) * 2017-01-18 2021-03-05 半导体组件工业公司 有源箝位反激控制器、反激转换器及用于减少反激转换器中电磁干扰的方法
CN109120150A (zh) * 2017-06-22 2019-01-01 硅谷实验室公司 钳位电感反激电压以降低功耗
CN109120150B (zh) * 2017-06-22 2021-08-13 硅谷实验室公司 钳位电感反激电压以降低功耗
CN109428492A (zh) * 2017-08-31 2019-03-05 戴洛格半导体（英国）有限公司 开关变换器
CN109428492B (zh) * 2017-08-31 2020-09-29 戴洛格半导体（英国）有限公司 开关变换器、操作开关变换器的方法以及箝位电路

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Publication number Publication date
KR101261530B1 (ko) 2013-05-07
US8488348B2 (en) 2013-07-16
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EP2006985A2 (en) 2008-12-24

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