CN112928904A - 降低返驰式转换器功耗的缓冲电路 - Google Patents

Abstract

一种降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，设置于一返驰式电路中；包含：一吸收电路，包含：一钳位二极管；一阻尼电容，其中一端电性连接该钳位二极管的负极；一阻尼电阻，其中一端与该阻尼电容的另一端电性连接，该阻尼电阻的另一端则电性连接该钳位二极管的正极；一阻尼二极管，串联该吸收电路；其中，该电源及该变压器的一次侧电性连接互相串联的该吸收电路、该阻尼二极管及该钳位电路；其中，当该钳位二极管截止时，由于该阻尼电容所吸收的能量由该钳位电路提供，使该钳位电路的功耗与传统钳位电路相同，使本发明不会增加额外功耗，亦能滤除电磁噪声。

Description

降低返驰式转换器功耗的缓冲电路

技术领域

一种缓冲电路，尤其是指一种可降低返驰式转换器功耗的缓冲电路。

背景技术

请参见图7，为传统的返驰式电路。如图所示，传统的返驰式电路由一电源Vin、一变压器T2、一返驰二极管Do、一返驰电容Co、一返驰电阻Ro及一磁化电感Lm所组成，该电源Vin连接于该变压器T2的一次侧，该变压器T2的另一端连接一开关Q2；该返驰二极管Do的正极连接该变压器T2的二次侧，该返驰电容Co与该返驰电阻Ro并联，该返驰电容Co连接该返驰二极管Do的负极，该磁化电感Lm与该变压器T2并联。

一般而言，现有的返驰式电路因该变压器T2非理想匹配而会有漏电感Llk，使该开关Q2可能因瞬间的电流变化产生的高压造成损坏。为克服该漏电感Llk对该开关造成的影响，常会使用如图中的一钳位电阻Rc、一钳位电容Cc及一钳位二极管Dc所形成的RCD钳位电路(clamping)保护该开关Q2，避免该开关Q2受到过高电压冲击而故障。同时，在该开关Q2并联一RC缓冲电路(snubber circuit)，其中该RC缓冲电路包含互相串联的一缓冲电容Cs及一缓冲电阻Rs，通过该RC缓冲电路降低电磁干扰(EMI)的噪声。

但由于在此种返驰式电路中，该RC缓冲电路的功耗正比于该电源Vin的平方，当该返驰式电路运作于较高的电源Vin时，该RC缓冲电路会消耗大量的功耗，增加使用的成本以及产生大量的热能，使现有的返驰式电路在应用于高电源Vin的状态下容易有功耗较高及散热的问题需考虑。

请参见图8，为另一种现有的返驰式电路，与前一返驰式电路的差异在于以该钳位二极管Dc取代该RCD钳位电路的位置；在该钳位二极管Dc与该磁化电感Lm及该漏电感Llk之间连接该钳位电容Cc，并在该钳位二极管Dc的正极与接地之间串接一能量回收二极管Der及一能量回收电感Ler。

同样地，在这种返驰式电路中，为了降低电磁干扰的噪声，常会使用RC缓冲电路消除电磁噪声，但也会造成功耗增加，在应用于高电源Vin的状态下亦会产生功耗较高及散热的问题。

发明内容

为解决现有的返驰式电路具有功耗较高的问题，本发明提出一种降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，采用钳位电路并联吸收电路的方式，既能保有滤除电磁干扰噪声的功能，亦能降低缓冲电路所造成的功耗。

为达成上述目的，本发明提出一种降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，设置于一返驰式电路中，其中，该返驰式电路包含一电源、一变压器、一返驰二极管及一返驰电容，该变压器的一次侧并联一磁化电感，该变压器的一次侧连接该电源，另一端串联一漏电感后电性连接一开关；该降低返驰式转换器功耗的缓冲电路进一步电性连接一钳位电路；该降低返驰式转换器功耗的缓冲电路包含：

一吸收电路，包含：

一钳位二极管；

一阻尼电容，其中一端电性连接该钳位二极管的负极；

一阻尼电阻，其中一端与该阻尼电容的另一端电性连接，该阻尼电阻的另一端则电性连接该钳位二极管的正极；

一阻尼二极管，串联该吸收电路；

其中，该电源及该变压器的一次侧电性连接互相串联的该吸收电路、该阻尼二极管及该钳位电路。

本发明另提出一种降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，设置于一返驰式电路中，其中，该返驰式电路包含一电源、一变压器、一返驰二极管、一返驰电容，该变压器的一次侧并联一磁化电感，该变压器的其中一端连接该电源，另一端串联一漏电感后电性连接一开关；该漏电感与一钳位电容的其中一端电性连接，该钳位电容的另一端连接互相串联的一能量回收二极管及一能量回收电感，该互相串联的该能量回收二极管及该能量回收电感连接后接地；该降低返驰式转换器功耗的缓冲电路包含：

一吸收电路，包含：

一钳位二极管；

一阻尼电容，其中一端与该钳位二极管的负极电性连接；

一阻尼电阻，其中一端与该阻尼电容的另一端电性连接，该阻尼电阻的另一端则电性连接该钳位二极管的正极；

一阻尼二极管，串联该吸收电路；

其中，该电源及该变压器的一次侧电性连接互相串联的该吸收电路及该阻尼二极管。

该阻尼电容并联该阻尼电阻以形成本发明的电路，应用于返驰式电路时可滤除开关的电磁噪声。而本发明的电路不会因该返驰式电路的电源升高而导致该缓冲电路的功耗增加，维持与无本发明的电路的功耗相同。

附图说明

图1：本发明的第一较佳实施例电路图；

图2：本发明应用的波形图；

图3：本发明的第二较佳实施例电路图；

图4：本发明的第三较佳实施例电路图；

图5：本发明的第四较佳实施例电路图；

图6：本发明的第五较佳实施例电路图；

图7：现有技术中具滤除电磁干扰噪声的返驰式电路架构图；

图8：现有技术中另一具滤除电磁干扰噪声的返驰式电路架构图。

具体实施方式

请参见图1，本发明提供降低返驰式转换器功耗的缓冲电路用于一返驰式电路中。

其中，该返驰式电路可包含一电源Vin、一变压器T1、一返驰二极管Do、一返驰电容Co以及一钳位电路10。该变压器T1的一次侧并联一磁化电感Lm，该变压器T1的其中一端连接该电源Vin及该钳位电路10，另一端串联一漏电感Llk后电性连接一开关Q1，其中该开关Q1并联一寄生电容Cx。在本发明的较佳实施例中，该开关Q1为一场效应晶体管，且该漏电感Llk串联该场效应晶体管的漏极(D)。该场效应晶体管的栅极(G)可连接一脉冲宽度调制控制单元30(PWM controllor)，该场效应晶体管的射极(S)接地。

该返驰二极管Do的正极连接该变压器T1的二次侧，负极则连接该返驰电容Co的其中一端。该返驰电容Co可进一步并联一负载电阻Ro。

该钳位电路10可包含互相并联的一钳位电阻Rc及一钳位电容Cc。

该返驰式转换器功耗的缓冲电路20(以下简称缓冲电路)包含一阻尼二极管Ds及一吸收电路20，该吸收电路20与该钳位电路10、该阻尼二极管Ds串联，且包含以下元件：一钳位二极管Dc、一阻尼电容Cs及一阻尼电阻Rs。在本发明的第一较佳实施例中，该阻尼电容Cs与该阻尼电阻Rs串联后再与该钳位二极管Dc并联，且该钳位二极管Dc的负极连接该钳位电阻Rc及该钳位电容Cc。该吸收电路20进一步与该阻尼二极管Ds串联后与该场效应晶体管的该漏极电性连接。

请参见图2，首先介绍该返驰式电路的运作方式：当该开关Q1导通时，该返驰式电路将能量储存于该变压器T1；在该开关Q1截止时，流经该漏电感Llk的电流为Ipk。接着该返驰二极管Do导通将能量输出至该返驰电容Co。

此时在该变压器T1的一次侧会有一反射电压Vf，且该开关Q1的漏极电压Vds会达到Vin+Vf，该漏电感Llk会经由该阻尼二极管Ds及该钳位二极管Dc对该钳位电容Cc充电，充电的电压为Vf+Vx。一般会选择适当的该钳位电容Cc，让Vin+Vf+Vx小于VDSS达到保护开关元件的功能，并挑选适当地该钳位电阻Rc将当次该钳位电容Cc上的能量消耗掉。

接着介绍该缓冲电路的运作方式。其中，该阻尼二极管Ds的逆回复时间(trr)需大于该钳位二极管Dc的逆回复时间(trr)有足够的时间吸收杂散元件(寄生元件)的能量。本发明的电路在该开关Q1截止时，该变压器T1的二次侧会放电，该返驰二极管Do导通，使该变压器T1的跨压为V1+Vf+该返驰二极管Do的跨压，该漏电感LlK的电压升高，并对该钳位电容Cc充电，此时该钳位二极管Dc、该阻尼二极管Ds会顺偏导通，该钳位电路10开始运作，因为该阻尼二极管Ds的逆回复时间需要大于该钳位二极管Dc的逆回复时间，因此该钳位二极管Dc会先截止，接着该缓冲电路开始运作。接下来该阻尼电容Cs在上一周期储存的能量会在该钳位二极管Dc导通时由该阻尼电阻Rs消耗掉；当该钳位二极管Dc截止时，该阻尼二极管Ds依然处于导通状态，此时该阻尼电容Cs会将该寄生电容Cx、该漏电感Llk的能量完全吸收，且该钳位电容Cc对该阻尼电容Cs充电，使该阻尼电容Cs由该钳位电容Cc吸取能量。由于该阻尼电容Cs所吸收的能量是由该钳位电容Cc提供，使该钳位电容Cc、该钳位电阻Rc所吸收、释放的能量与传统的钳位电路相同，因此该阻尼电阻Rs、该阻尼电容Cs并没有额外消耗能量。

请参见图3，在本发明的第二较佳实施例中，与第一实施例的差别在于该钳位二极管Dc的正极连接该钳位电阻Rc及该钳位电容Cc的其中一端，该钳位电阻Rc的另一端及该钳位电容Cc的另一端进一步电性连接该阻尼二极管Ds的负极。

请参见图4，在本发明的第三较佳实施例中，与第一实施例的差别在于该吸收电路20电性连接该阻尼二极管Ds后与电性连接该钳位电路10，其中该阻尼二极管Ds的正极电性连接该钳位二极管Dc的负极，该阻尼二极管Ds的负极电性连接该钳位电路10。

请参见图5，在本发明的第四较佳实施例中，与第一实施例的差别在于将本发明的电路取代该钳位电路10，使该吸收电路20串联该阻尼二极管Ds，其中该钳位二极管Dc的负极电性连接该电源Vin的正极以及该变压器T1的一次侧；该钳位二极管Dc的正极电性连接该阻尼二极管Ds的负极，该阻尼二极管Ds的正极电性连接该钳位电容Cc及互相串联的一能量回收二极管Der及一能量回收电感Ler，同样能达到具有滤除电磁干扰的功能，同时不会增加额外的功耗。

请参见图6，在本发明的第五较佳实施例中，与第四实施例的差别在于其中该阻尼二极管Ds的正极电性连接该钳位二极管Dc的负极，以及电性连接该阻尼电容Cs的另一端；该阻尼二极管Ds的负极电性连接该电源Vin的正极及该变压器T1的一次侧。

由以上说明及图式可知，本发明的该吸收电路20可在该返驰式电路中任意调整与该阻尼二极管Ds、该钳位电路10的连接关系。以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，设置于一返驰式电路中，其特征在于，所述返驰式电路包含一电源、一变压器、一返驰二极管及一返驰电容，所述变压器的一次侧并联一磁化电感，所述变压器的一次侧连接所述电源，另一端串联一漏电感后电性连接一开关；所述降低返驰式转换器功耗的缓冲电路进一步电性连接一钳位电路；所述降低返驰式转换器功耗的缓冲电路包含：

一吸收电路，包含：

一钳位二极管；

一阻尼电容，其中一端电性连接所述钳位二极管的负极；

一阻尼电阻，其中一端与所述阻尼电容的另一端电性连接，所述阻尼电阻的另一端则电性连接所述钳位二极管的正极；

一阻尼二极管，串联所述吸收电路；

其中，所述电源及所述变压器的一次侧电性连接互相串联的所述吸收电路、所述阻尼二极管及所述钳位电路。

2.如权利要求1所述的降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，其特征在于，所述钳位电路包含互相并联的一钳位电阻及一钳位电容，所述钳位二极管的负极连接所述钳位电阻及所述钳位电容的其中一端，所述钳位二极管的正极进一步电性连接所述阻尼二极管的负极。

3.如权利要求1所述的降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，其特征在于，所述钳位电路包含互相并联的一钳位电阻及一钳位电容，所述钳位二极管的正极连接所述钳位电阻及所述钳位电容的其中一端，所述钳位电阻及所述钳位电容的另一端进一步电性连接所述阻尼二极管的负极。

4.如权利要求1所述的降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，其特征在于，所述吸收电路电性连接所述阻尼二极管后与电性连接所述钳位电路，其中所述钳位电路包含互相并联的一钳位电阻及一钳位电容，所述阻尼二极管的负极电性连接所述钳位电阻及所述钳位电容的其中一端，所述阻尼二极管的正极电性连接所述钳位二极管的正极，所述钳位电阻及所述钳位电容的另一端电性连接所述电源及所述变压器的一次侧。

5.一种降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，设置于一返驰式电路中，其特征在于，所述返驰式电路包含一电源、一变压器、一返驰二极管、一返驰电容，所述变压器的一次侧并联一磁化电感，所述变压器的其中一端连接所述电源，另一端串联一漏电感后电性连接一开关；所述漏电感与一钳位电容的其中一端电性连接，所述钳位电容的另一端连接互相串联的一能量回收二极管及一能量回收电感，所述互相串联的所述能量回收二极管及所述能量回收电感连接后接地；所述降低返驰式转换器功耗的缓冲电路包含：

一吸收电路，包含：

一钳位二极管；

一阻尼电容，其中一端与所述钳位二极管的负极电性连接；

一阻尼电阻，其中一端与所述阻尼电容的另一端电性连接，所述阻尼电阻的另一端则电性连接所述钳位二极管的正极；

一阻尼二极管，串联所述吸收电路；

其中，所述电源及所述变压器的一次侧电性连接互相串联的所述吸收电路及所述阻尼二极管。

6.如权利要求5所述的降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，其特征在于，所述阻尼二极管的负极电性连接所述钳位二极管的正极，所述阻尼二极管的正极电性连接所述能量回收二极管的负极。

7.如权利要求5所述的降低返驰式转换器功耗的缓冲电路，其特征在于，所述阻尼二极管的正极电性连接所述钳位二极管的负极，以及电性连接所述阻尼电容的另一端；所述阻尼二极管的负极电性连接所述电源及所述变压器的一次侧，所述钳位二极管的正极电性连接所述能量回收二极管的负极。

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