CN101563837B - 用于降低的开关负荷的电路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于对两个串联半导体开关(V1和V2)卸载的电路装置，所述半导体开关与电源电压(Vin)相连接，并且变压器(T1)的初级绕组(W1)连接在所述半导体开关之间。此外，第一二极管(D2)在阳极侧与在第二半导体开关(V2)的源极端子处电源电压(Vin)的电位相连接，而在阴极侧与在初级绕组(W1)上的朝向第一半导体开关(V1)的第一接线端子(1)相连接。第二二极管(D3)在阴极侧与在第一半导体开关(V1)的漏极端子处电源电压(Vin)的电位相连接，而在阳极侧与在初级绕组(W1)上的朝向第二半导体开关(V2)的第二接线端子(2)相连接。根据本发明，设置串联在第一二极管(D2)和第一接线端子(1)之间的变压器(T1)的第一辅助绕组(W3)以及一个串联在第二二极管(D3)和第二接线端子(2)之间的第二辅助绕组(W4)。

Description

用于降低的开关负荷的电路装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的在具有初级侧和次级侧的变压器电路中用于使半导体开关卸载的电路装置，所述变压器电路在初级侧具有第一半导体开关和串联的第二半导体开关，其中，第一半导体开关的漏极端子与电源电压的第一端子相连接，第二半导体开关的源极端子与电源电压的第二端子相连接，并且变压器的初级绕组连接在第一半导体开关的源极端子和第二半导体开关的漏极端子之间，该变压器的次级绕组与次级侧的负载相连接，并且设置第一二极管，该第一二极管在阳极侧与电源电压在第二半导体开关的源极端子上的电位相连接，而在阴极侧与在变压器的初级绕组上的朝向第一半导体开关的第一接线端子相连接，以及设置第二二极管，该第二二极管在阴极侧与在第一半导体开关的漏极端子上的电源电压的电位相连接，而在阳极侧与在变压器的初级绕组上的朝向第二半导体开关的第二接线端子相连接。
背景技术
例如从非对称的半桥电路中已知此类电路装置，在所述半桥电路中，在半导体开关截止阶段的时刻在诸如导线电感或漏电感的寄生电感中存在的能量经由二极管被回馈到相应的电压中间回路中。但是半导体开关的允许的耐压强度在此无论如何必须大于中间回路电压的高度。
以常规的方式，通过采用具有相应高的允许的截止电压的半导体开关来解决该问题。不过由此产生了相应较高的成本。另一方面，具有相应高的截止电压的半导体开关也经常根本不可用，或具有诸如差的导通特性或大的元件尺寸的另外缺点。根据现有技术，因此经常也必须并联多个具有高的允许的截止电压的开关，以便获得必要的传导特性。
发明内容
所以本发明的任务是避免这些缺点，并实现一种以简单和因此成本低廉的方式来确保半导体开关的降低了的负荷的电路装置。
用权利要求1所述的特征达到该目标。权利要求1涉及一种在用于具有初级侧和次级侧的变压器电路中对半导体开关卸载的电路装置，所述变压器电路在初级侧具有第一半导体开关和串联的第二半导体开关，其中，第一半导体开关的漏极端子与电源电压的第一端子相连接，第二半导体开关的源极端子与电源电压的第二端子相连接，并且变压器的初级绕组连接在第一半导体开关的源极端子和第二半导体开关的漏极端子之间，该变压器的次级绕组与次级侧的负载相连接，并且设置第一二极管，该第一二极管在阳极侧与在第二半导体开关的源极端子处电源电压的电位相连接，在阴极侧与在变压器初级绕组上的朝向第一半导体开关的第一接线端子相连接，以及设置第二二极管，该第二二极管在阴极侧与在第一半导体开关的漏极端子处电源电压的电位相连接，在阳极侧与在变压器的初级绕组上的朝向第二半导体开关的第二接线端子相连接。根据本发明在此情况下建议，设置变压器的第一辅助绕组，所述第一辅助绕组串联在第一二极管和变压器的初级绕组上的第一接线端子之间，并设置变压器的第二辅助绕组，所述第二辅助绕组串联在第二二极管和变压器的初级绕组上的第二接线端子之间。
权利要求2涉及一种具有按照权利要求1的电路装置的开关电源。
附图说明
以下利用实施形式借助附图来详细阐述本发明。在此：
图1展示了根据现有技术的公知的电路装置，和
图2展示了开关网络部分的本发明电路装置的示图。
具体实施方式
借助图1，首先探讨公知的电路装置，例如从具有非对称的半桥电路的变压器电路中所公知的那样。该电路装置由多个中间回路的并联电路所组成，所述中间回路分别通过两个半导体开关V1和V2以及两个二极管D2和D3形成。第一半导体开关V1与第二半导体开关V2相串联，其中，第一半导体开关V1的漏极端子与(在图1中未示出的)电源电压Vin相连接，第二半导体开关V2的源极端子位于地上。(图1中未示出的)变压器T1的初级绕组W1连接在第一半导体开关V1和第二半导体开关V2之间。此外，第一二极管D2在阳极侧与地相连接，而在阴极侧与在变压器T1的初级绕组W1上的朝向第一半导体开关V1的第一接线端子1相连接。第二二极管D3在阴极侧与在第一半导体开关V1漏极端子处电源电压的电位相连接，而在阳极侧与在变压器T1的初级绕组W1上的朝向第二半导体开关V2的第二接线端子2相连接。
分别同时接通半导体开关V1和V2。在半导体开关V1和V2的导通阶段(Leitendphase)，电流经过半导体开关V1、初级绕组W1和半导体开关V2流向地。同时重新关断两个半导体开关V1和V2。在半导体开关V1和V2的截止阶段，在电流流通的电流回路中的电感继续驱动电流，并且导致在半导体开关V1和V2处电压上升，直至分别达到在中间回路的电压加上二极管阈值。以此方式限制在半导体开关V1和V2上的最大电压负荷。但是在半导体开关V1和V2的截止阶段，半导体开关V1和V2的允许的耐压强度无论如何必须大于中间回路电压的高度。
与此相比较，在图2中示出了一种本发明的可能实施形式，其确保半导体开关V1和V2的被降低的负荷。该实施形式示具有两个串联的半导体开关V1和V2的非对称的半桥，其中，第一半导体开关V1的漏极端子与电源电压Vin的第一端子相连接，第二半导体开关V2的源极端子与电源电压Vin的第二端子或与地相连接。变压器T1的初级绕组W1再次连接在第一半导体开关V1的源极端子和第二半导体开关V2的漏极端子之间，该变压器T1的次级绕组W2与次级侧的负载L1相连接。在次级侧还可以例如借助二极管D1和电容器C1设置整流器级和平滑级。
此外设置第一二极管D2，该第一二极管D2在阳极侧与在第二半导体开关V2的源极端子处电源电压的电位相连接，而在阴极侧与在变压器T1的初级绕组W1上的朝向第一半导体开关V1的第一接线端子1相连接。第二二极管D3在阴极侧与在第一半导体开关V1的漏极端子处电源电压的电位相连接，而在阳极侧与在变压器T1的初级绕组W1上的朝向第二半导体开关V2的第二接线端子2相连接。
根据本发明，现在设置变压器T1的第一辅助绕组W3，该第一辅助绕组串联在第一二极管D2和变压器T1的初级绕组W1上的第一接线端子1之间。此外，设置变压器T1的第二辅助绕组W4，该第二辅助绕组串联在第二二极管D3和变压器T1的初级绕组W1上的第二接线端子2之间。
半导体开关V1和V2又(几乎)同时切换。在半导体开关V1和V2的接通阶段期间，通过由半导体开关V1、初级绕组W1和半导体开关V2所组成的电路的电流特性曲线如同在公知的现有技术中那样表现。电流按照存在的驱动电压和变压器T1的阻抗而上升。在半导体开关V1和V2的关断的瞬间，在不与变压器T1的次级绕组W2相耦合的所述电路中的电感继续驱动电流，并导致在初级绕组W1上的快速电压上升。变压器T1的辅助绕组W3和W4是以与初级绕组W1良好耦合的方式缠绕的。在辅助绕组W3和辅助绕组W4上的电压因此也以各自的匝数比上升。
一旦在初级绕组W1、辅助绕组W3和辅助绕组W4上的电压的总和现在降低了二极管D2和D3的两个二极管阈值而达到中间回路电压的高度，则二极管D2和D3变为导通。由此限制了进一步的电压上升。在此瞬间，半导体开关V1的负荷的高度相当于中间回路和二极管D2的二极管阈值的总和减去在辅助绕组W3上的瞬时电压。
通过在二极管D2和D3上串联各一个辅助绕组W3和W4，可以降低在半导体开关V1和V2上的最大电压负荷。因此可以采用具有较小耐压强度的元件。这样的构件自然较便宜，或具有例如较小传导电阻或较小结构形状的另外的重要优点。

Claims (2)

1.用于在具有初级侧和次级侧的变压器电路中对半导体开关(V1，V2)卸载的电路装置，所述变压器电路在初级侧具有第一半导体开关(V1)和串联的第二半导体开关(V2)，其中，第一半导体开关(V1)的漏极端子与电源电压(Vin)的第一端子相连接，第二半导体开关(V2)的源极端子与电源电压(Vin)的第二端子相连接，并且变压器(T1)的初级绕组(W1)连接在第一半导体开关(V1)的源极端子和第二半导体开关(V2)的漏极端子之间，该变压器(T1)的次级绕组(W2)与次级侧的负载(L1)相连接，并且设置第一二极管(D2)，该第一二极管(D2)在阳极侧与在第二半导体开关(V2)的源极端子处电源电压(Vin)的电位相连接，在阴极侧与在变压器(T1)的初级绕组(W1)上的朝向第一半导体开关(V1)的第一接线端子(1)相连接，以及设置第二二极管(D3)，该第二二极管(D3)在阴极侧与在第一半导体开关(V1)的漏极端子处电源电压(Vin)的电位相连接，在阳极侧与在变压器(T1)的初级绕组(W1)上的朝向第二半导体开关(V2)的第二接线端子(2)相连接，其特征在于，设置变压器(T1)的具有相对于所述初级绕组(W1)相反的绕组方向的第一辅助绕组(W3)，所述第一辅助绕组(W3)串联在第一二极管(D2)和变压器(T1)的初级绕组(W1)上的第一接线端子(1)之间，和设置变压器(T1)的具有相对于所述初级绕组(W1)相反的绕组方向的第二辅助绕组(W4)，所述第二辅助绕组(W4)串联在第二二极管(D3)和变压器(T1)的初级绕组(W1)上的第二接线端子(2)之间。
2.开关电源，具有按照权利要求1的电路装置。
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