CN115021544A - 一种钳位模块及开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钳位模块及开关电源，钳位模块包括：钳位开关、供电控制开关、第一二极管、第二二极管、钳位控制电路和供电电容；钳位控制电路用于获取表征供电电容两端的电压大小的第一电压，以及获取表征第一开关处于关断时刻的关断信号，并按照如下逻辑执行控制动作：当第一电压≤第一阈值时，控制供电控制开关关断；当第一电压＞第二阈值时，控制供电控制开关导通；第一阈值小于第二阈值；根据关断信号，控制钳位开关导通，实现抑制第一开关管关断时产生的尖峰电压和吸收漏感能量，并将吸收的能量回收。本发明的钳位模块应用于开关电源，与钳位电容串联后能钳位开关管电压尖峰和回收漏感能量，并且无需自举供电，从而能拓展应用场景。

Description

一种钳位模块及开关电源

技术领域

本发明涉及开关电源领域，更具体地涉及一种钳位模块及开关电源。

背景技术

在小功率电源领域，反激变换器因其电路结构简单、控制技术成熟、成本很低而应用广泛，但传统的反激变换器如图1所示，需要类RCD钳位电路来抑制漏感电压尖峰和吸收漏感能量。要想电压尖峰抑制效果好，RCD损耗占比较大，特别是在漏感大的场合,极大地影响功率变换器的效率。

有源钳位反激变换器是一种能够很好地解决漏感电压尖峰和回收漏感能量的电路方案。图2所示有源钳位反激变换器成为近几年研究的热点，能够利用钳位电容Cr与钳位开关管QA回收漏感能量,并把部分能量转化成变压器初级侧绕组的负向电流，从而使主管实现ZVS。但是该方案钳位开关需要浮地驱动，浮地驱动电路通常需要自举供电，适合半桥结构的电路，应用灵活性受限。

上述开关浮地驱动应用灵活性受限在开关电源领域普遍存在，不限于反激变换器，正激变换器也存在同样问题。

发明内容

有鉴如此，本发明解决的技术问题在于提供一种钳位模块及开关电源，钳位模块用以与开关电源中的钳位电容串联，钳位开关管关断时的电压尖峰和回收漏感能量，且钳位模块无需自举供电，能拓展其应用场景，降低产品成本。

作为本发明的第一个方面，所提供的钳位模块的实施例方案如下：

一种钳位模块，应用于开关电源，所述开关电源包括第一开关和钳位电容，所述钳位模块包括：钳位开关、供电控制开关、第一二极管、第二二极管、钳位控制电路和供电电容；

所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极、所述供电控制开关的漏极和所述钳位控制电路的第一检测端连接在一起作为所述钳位模块一端，所述第二二极管的阴极同时连接所述钳位控制电路的正电源电压连接端和所述供电电容一端，所述供电电容另一端同时连接所述钳位控制电路的负电源电压连接端、所述供电控制开关的源极、所述第一二极管的阳极和所述钳位开关的源极，所述钳位开关的漏极作为所述钳位模块另一端，所述钳位控制电路的第一驱动电压输出端连接所述供电控制开关的栅极，所述钳位控制电路的第二驱动电压输出端连接所述钳位开关的栅极；

所述钳位控制电路用于获取表征所述供电电容两端的电压大小的第一电压，以及获取表征所述第一开关处于关断时刻的关断信号，并按照如下逻辑执行控制动作：

当所述第一电压≤第一阈值时，控制所述供电控制开关关断；当所述第一电压＞第二阈值时，控制所述供电控制开关导通；所述第一阈值小于所述第二阈值；

根据所述关断信号，控制所述钳位开关的导通，实现抑制所述第一开关管关断时产生的尖峰电压和吸收漏感能量，并将吸收的能量回收。

进一步地，所述第一二极管为所述供电控制开关的体二极管。

优选地，所述钳位控制电路通过检测所述正电源电压连接端的电压获取表征所述供电电容两端的电压大小的第一电压。

优选地，所述钳位控制电路在所述供电控制开关导通期间，通过检测所述第一检测端的电压获取所述关断信号；在所述供电控制开关关断期间，通过检测所述正电源电压连接端的电压获取所述关断信号。

进一步地，所述通过检测所述第一检测端的电压获取所述关断信号，根据所述关断信号，控制所述钳位开关导通，包括：

在第一次获取到所述关断信号之时或者延后第一延迟时间之后导通所述钳位开关，并在第二次获取到所述关断信号之时关断所述钳位开关。

进一步地，所述通过检测所述第一检测端的电压获取所述关断信号，根据所述关断信号，控制所述钳位开关导通，包括：

在第一次获取到所述关断信号之时或者延后第二延迟时间之后导通所述钳位开关，并在第二次获取到所述关断信号时之时或者延后第三延迟时间之后关断所述钳位开关。

进一步地，所述钳位控制电路设置有延时导通调节端，用于通过外部电阻设定所述第二延迟时间。

进一步地，基于设定的第二延迟时间，根据励磁电流的大小来自适应调节第二延迟时间，励磁电流越大，相应的第二延迟时间越长。

优选地，所述钳位开关导通第一时间后关断。

进一步地，所述反激变换器的漏感与所述钳位电容被配置为按一定的谐振周期谐振工作，所述第二时间为所述谐振周期的0.75～1倍。

进一步地，所述钳位控制电路设置有谐振周期调节端，用于通过外部电阻设定所述谐振周期。

作为本发明的第二个方面，所提供的开关电源的实施例方案如下：

一种开关电源，包括：

变压器，包括初级绕组和次级绕组；

初级侧电路，包括主开关管、第一钳位电容以及第一钳位模块，所述第一钳位模块为上述任一项所述钳位模块的实施例方案，所述主开关管通过所述初级绕组耦接到开关电源的输入侧，所述第一钳位模块与所述第一钳位电容串联后并联在所述初级绕组的两端；

次级侧电路，包括整流开关管，所述次级绕组通过所述整流开关管耦接到开关电源的输出侧。

一种开关电源，包括：

变压器，包括初级绕组和次级绕组；

初级侧电路，包括主开关管，所述主开关管通过所述初级绕组耦接到开关电源的输入侧；

次级侧电路，包括整流开关管、第二钳位电容以及第二钳位模块，所述第二钳位模块为上述任一项所述钳位模块的实施例方案，所述次级绕组通过所述整流开关管耦接到开关电源的输出侧，所述钳位模块与所述钳位电容串联后并联在所述整流开关管两端。

一种开关电源，包括：

变压器，包括初级绕组和次级绕组；

初级侧电路，包括主开关管、第一钳位电容以及第一钳位模块，所述第一钳位模块为上述任一项所述钳位模块的实施例方案，所述主开关管通过所述初级绕组耦接到开关电源的输入侧，所述第一钳位模块与所述第一钳位电容串联后并联在所述初级绕组的两端；

次级侧电路，包括整流开关管、第二钳位电容以及第二钳位模块，所述第二钳位模块为上述任一项所述钳位模块的实施例方案，所述次级绕组通过所述整流开关管耦接到开关电源的输出侧，所述钳位模块与所述钳位电容串联后并联在所述整流开关管两端。

优选地，上述开关电源为反激开关电源。

本发明实施例至少包括以下有益效果：

(1)用钳位模块代替现有技术的钳位开关管，钳位模块跟钳位电容结合形成的钳位结构也可以极大地抑制主开关的电压尖峰，同时回收变压器的漏感能量，较RCD钳位电路方案能提高功率变换器的效率，可直接替换RCD钳位，无需有源钳位芯片和高压自举驱动，采用普通反激芯片即可，较现有的有源钳位技术能降低产品成本和体积，尤其适合小功率小体积和低成本的反激变换器；

(2)钳位模块采取自供电、检测控制，可与普通反激变换器、谐振反激变换器结合，还可以与正激变换器等结合，抑制初级侧主开关管关断时的电压尖峰和回收漏感能量，提高开关电源的效率，实用性强；

(3)钳位模块可与副边钳位的开关电源结合，解决变压器漏感引起的主开关管电压尖峰和能量损耗问题；

(4)钳位模块与电容串联后并联在次级电路的整流开关管两端时，还能抑制副边整流开关管反向恢复引起的电压尖峰，回收整流开关管的反向恢复能量。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为现有RCD钳位反激变换器原理图；

图2为现有有源钳位反激变换器原理图；

图3为本发明第一实施例所提供的一种钳位模块的原理图；

图3a为图3钳位模块的关断通过检测第一检测端的电压获取关断信号来实现控制的第一种波形图；

图3b为图3钳位模块的关断通过检测第一检测端的电压获取关断信号来实现控制的第二种波形图；

图4为图3钳位模块中钳位控制电路逻辑处理的原理图；

图5为第一实施例所提供的另一种钳位模块的原理图；

图6为本发明第二实施例所提供的开关电源的原理图；

图7a、图7b为图6所示开关电源的关键工作过程波形；

图8为本发明第三实施例所提供的开关电源的原理图；

图9为本发明第四实施例所提供的开关电源的原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应该理解的是，在说明书、权利要求书以及说明书附图中，当描述有步骤接续至另一步骤时，该步骤可直接接续至该另一步骤，或者通过第三步骤接续至该另一步骤；当描述有元件/单元“接续”至另一元件/单元时，该元件/单元可“直接连接”至该另一元件/单元，或者通过第三元件/单元“连接”至该另一元件/单元。

此外，本公开附图仅为本公开的示意图，并非一定是按比例绘制。附图中相同的标记表示相同或类似的部分，因而将省略对其重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以运用软件来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制装置中实现这些功能实体。

第一实施例

图3为本发明第一实施例所提供的一种钳位模块的原理图,请参见图3，该钳位模块，应用于开关电源，开关电源包括第一开关和钳位电容。

其中钳位模块包括：钳位开关QA2、供电控制开关QA1、第一二极管D1、第二二极管D2、钳位控制电路和供电电容C1；

其中第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阳极、供电控制开关QA1的漏极和钳位控制电路的第一检测端VD1连接在一起作为钳位模块一端(即图3中的A端)，第二二极管D2的阴极同时连接钳位控制电路的正电源电压连接端Vcc和供电电容C1一端，供电电容C1另一端同时连接钳位控制电路的负电源电压连接端Vee、供电控制开关QA1的源极、第一二极管D1的阳极和钳位开关QA2的源极，钳位开关QA2的漏极作为钳位模块另一端(即图3中的B端)，钳位控制电路的第一驱动电压输出端Vg1连接供电控制开关QA1的栅极，钳位控制电路的第二驱动电压输出端Vg2连接钳位开关QA2的栅极；

钳位控制电路用于获取表征供电电容C1两端的电压大小的第一电压，以及获取表征第一开关处于关断时刻的关断信号，并按照如下逻辑执行控制动作：

当第一电压≤第一阈值时，控制供电控制开关QA1关断，使得电流能够依次流经第二二极管D2、供电电容C1以及钳位开关QA2，实现钳位的同时给供电电容C1充电；当第一电压＞第二阈值时，控制供电控制开关QA1导通，使得电流能够从供电控制开关QA1通过，从而旁路供电电容C1，钳位控制电路由供电电容C1上存储的电荷供电；第一阈值小于第二阈值；

根据获取到的关断信号，即钳位回路电流第一次过零增加的信号(如图3a所示)，控制钳位开关QA2导通，实现抑制第一开关管关断时产生的尖峰电压和吸收漏感能量，并将吸收的能量回收。

其中，第一二极管D1的作用为在供电控制开关QA1关断时，为钳位电容的负向电流提供一个通路，从而实现钳位电容电压的安秒平衡。

其中，第二二极管D2的作用为给供电电容C1提供充电路径，使得供电电容中能存储电荷，同时防止供电电容C1电压的反灌。

其中，供电电容C1的作用为在供电控制开关QA1导通时，通过其中存储的电荷为钳位控制电路供电。

其中，第一开关两端指的是开关中流入电流和流出电流的的端口，例如，对于MOS管指的是漏极和源极，对于二极管指的是阳极和阴极。

本实施例的钳位模块中设置有钳位开关QA2，通过时序配置本实施例的钳位模块能够代替现有技术的钳位开关管(例如代替图2中的钳位开关管QA)，钳位模块跟钳位电容结合形成的钳位结构也可以极大地抑制主开关的电压尖峰，同时回收变压器的漏感能量。

同时本实施例的钳位模块中还设置有供电控制开关QA1、第一二极管D1、第二二极管D2、钳位控制电路和供电电容C1，通过自供电、检测控制，可与普通反激变换器、谐振反激变换器结合，还可以与正激变换器结合，抑制初级侧主开关管关断时的电压尖峰和回收漏感能量，提高开关电源的效率，实用性强。

需要说明的是，本实施例的钳位模块可与副边钳位的开关电源结合，解决变压器漏感引起的主开关管电压尖峰和RCD钳位能量损耗问题。

此外，当次级电路的整流开关管为二极管时，二极管关断时会存在反向恢复能量较大，从而反向恢复电流较大，使得二极管两端需要承受较大的电压尖峰应力，进而影响开关电源的可靠性，当次级电路的整流开关管为MOS管同步整流时，MOS管中的同步整流管关断后也会存在反向恢复能量较大所带来的问题，本实施例的钳位模块与电容串联后并联在次级电路的整流开关管两端后，能抑制副边整流开关管反向恢复引起的电压尖峰，回收整流开关管的反向恢复能量。

进一步地，第一二极管D1为供电控制开关QA1的体二极管,从而可以使得钳位模块的电路有所简化。

优选地，钳位控制电路通过检测正电源电压连接端Vcc的电压获取表征供电电容C1两端的电压大小的第一电压。

优选地，钳位控制电路在供电控制开关QA1导通期间，通过检测第一检测端VD1的电压获取关断信号；在供电控制开关QA1关断期间，通过检测正电源电压连接端Vcc的电压获取所述关断信号。

其中，钳位控制电路的实现包括但不限于利用分立器件搭建该功能电路、设计独立的芯片，或者与开关电源的主控制芯片集成，具体如何实现，本实施不做限制，本领域的技术人员可以根据实际情况进行选择。图4为图3钳位模块中钳位控制电路逻辑处理的原理图，请参见图4，其中的比较器X2为滞回比较器，获得的检测结果实现对供电控制开关QA1的控制；比较器X3用于对正电源电压连接端VCC的电压进行检测，比较器X1用于对第一检测端VD1的电压进行检测，两个检测结果结合，获得的检测结果实现对钳位开关QA2的控制。

上述控制逻辑的设置目的在于将供电电容C1的电压控制在一定范围内，使得供电电容能够为控制电路提供足够的工作电压，实现钳位模块的自供电，代替浮地驱动电路通常所需要的自举供电，使得本实施例的钳位模块的应用场景得到拓展。

其中钳位模块的导通和关断如果通过检测第一检测端VD1的电压获取关断信号来实现控制，包括如下两种控制方案：

方案一，在第一次获取到关断信号之时或者延后第一延迟时间之后导通钳位开关QA2，并在第二次获取到关断信号之时关断钳位开关QA2。图3a为图3钳位模块的关断通过检测第一检测端的电压获取关断信号来实现控制的第一种波形图，请参考图3a，其中副边电流可能提前过零，从而造成检测式同步整流的提前关断，因此提出下述方案二。

方案二，在第一次获取到关断信号之时或者延后第二延迟时间之后导通钳位开关QA2，并在第二次获取到关断信号之时或者延后第三延迟时间之后关断钳位开关QA2。图3b为图3钳位模块的关断通过检测第一检测端的电压获取关断信号来实现控制的第二种波形图。

上述第二种控制方案能够精准控制钳位开关QA2的导通时间，并实现对开关电源输出电流波形的优化，减小输出电流有效值，避免同步整流管提前关断。

进一步地，针对上述第二种控制方案，钳位控制电路设置有延时导通调节端，用于通过外部电阻设定第二延迟时间。

进一步地，针对上述第二种控制方案，基于设定的第二延迟时间，根据励磁电流的大小来自适应调节第二延迟时间，励磁电流大小可由第一检测端检测得到；励磁电流越大，相应的第二延迟时间越长。

图5为第一实施例所提供的另一种钳位模块的原理图，请参见图5，该钳位模块就设置有延时导通调节端，通过外部电阻RI设定第二延迟时间，外部电阻RI连接在延时导通调节端与负电源电压连接端Vee之间，由于钳位开关管QA1导通时，反向电流会传递到整流端输出，这个个电流会叠加在常规的整流电流上形成电压尖峰，优选地，在励磁电流减小到约为峰值的1/2以下时导通钳位开关较好，因此励磁电流峰值越大，所需延迟时间越长，延迟时间优选Lm*Ipk/2nVo到2Lm*Ipk/3nVo之间(n为变压器原副边匝比，Ipk为原边峰值电流)，这样既减小了电流峰值和电流有效值，同时也不影响同步整流工作，因此电阻RI的取值应该遵循这个规律，峰值电流增加，第二延迟时间在设定的最小值的基础上自适应增加；频率越低、峰值电流越大、则所需第二延迟时间越大，反之则越小。

此外，本实施例的钳位开关QA2的关断还可以通过将钳位开关QA2设置为导通一个固定的时间来实现，即钳位开关导通第一时间后关断。

进一步地，针对上述钳位开关QA2设置为导通一个固定的时间的关断控制方案，反激变换器的漏感与钳位电容被配置为按一定的谐振周期谐振工作，第二时间为谐振周期的0.75～1倍，从而能够确保钳位开关零电压关断，不影响整个钳位过程。

进一步地，钳位控制电路设置有谐振周期调节端，用于通过外部电阻设定上述谐振周期。

第二实施例

图6为本发明第二实施例所提供的开关电源的原理图，请参见图6，本实施例的开关电源包括：

变压器TX，包括初级绕组P1和次级绕组S1；

初级侧电路，包括主开关管Q1、第一钳位电容Cr以及第一钳位模块，第一钳位模块为第一实施例的钳位模块，主开关管Q1通过初级绕组P1耦接到开关电源的输入侧，第一钳位模块与第一钳位电容Cr串联后并联在初级绕组P1的两端；

次级侧电路，包括整流开关管D3，次级绕组S1通过整流开关管D3耦接到开关电源的输出侧。

本实施例中的主开关管Q1即为第一实施例中的第一开关，第一钳位电容Cr即为第一实施例中的钳位电容。

其中的第一开关和钳位电容为串联连接关系，两者位置可以互换。

图7a、图7b为图6所示开关电源的关键工作过程波形，具体时序描述如下：

主开关管Q1导通，输入电压给变压器原边励磁电感Lm激磁；

主开关管Q1关断后，励磁电流ILm给主开关管Q1结电容充电到Vin+nVo后(n为变压器原副边匝比)，励磁电流ILm通过变压器传向副边绕组S1并经整流开关管D3给输出供电；同时，漏感电流通过第一钳位模块与第一钳位电容Cr串联的支路钳位；

当表征供电电容两端电压大小的第一电压≤第一阈值时，供电控制开关QA1被钳位控制电路控制关断，漏感电流通过第二二极管D2以及供电电容C1、钳位开关QA2给供电电容C1充电；

当供电电容C1被充电到表征供电电容两端电压大小的第一电压＞第二阈值时，第一阈值小于第二阈值，第一钳位模块中的钳位控制电路控制其中的电压控制开关QA1导通，旁路掉供电电容C1的充电回路，钳位控制电路由供电电容C1上存储的电荷供电；

图7a、图7b波形针对的是需要在供电控制开关QA1导通期间获取表征主开关管Q1处于关断时刻的关断信号，在此期间漏感电流从第一钳位电容Cr流入时，在供电控制开关QA1导通阻抗上会形成了一个电压上升的信号，该电压可以通过检测第一检测端的电压VD1的电压被检测到，该电压能够表征主开关管Q1的工作状态，从而能据此获取表征主开关管Q1处于关断时刻的关断信号，当获取到该关断信号时，由钳位控制电路依据该关断信号控制钳位开关QA2，如图7b S1区域所示，由此实现了在主开关管Q1关断时使得第一钳位电容Cr通过第一钳位模块中的钳位开关QA2和第一二极管D1吸收主开关管Q1关断时产生的尖峰电压，并将吸收的能量回收，钳位开关QA2的关断本发明第一实施例中例举了3种控制方案，具体如何控制钳位开关管的关断，本领域的技术人员可以根据实际情况进行选择，既可以是第一实施例的控制方案，也可以是其它的控制方案；

由于供电控制开关QA1漏源极电压低，通常在15V以内，属于低压工作，供电电容C1电压的变化状态能够被快速有效检地测到，包括：波峰、波谷、过零，因此很容易实现通过检测正电源电压连接端VCC的电压获取表征供电电容C1两端的电压大小的第一电压；

当供电电容C1放电使得表征供电电容C1两端的电压大小的第一电压≤第一阈值时，供电控制开关QA1关断，使得漏感电流能够依次流经第一钳位模块中的第二二极管D2、供电电容C1以及钳位开关QA2，实现钳位的同时给供电电容C1充电，供电控制开关QA1关断期间，请参见图7b S2区间所示。

需要说明的是，由于第二二极管D2的单向导电性，第一钳位电容Cr上被充的电荷只能通过第一二极管D1或者供电控制开关QA1的体二极管放电，从而维持第一钳位电容Cr的充放电平衡。

另外，如果在供电控制开关QA1关断期间需要获取表征主开关管Q1处于关断时刻的关断信号，此时由于供电控制开关QA1漏源极间的寄生电容很小，当漏感电流从第一钳位电容流入时，供电控制开关QA1电压迅速上升到第二阈值电压，使得主开关管Q1漏源极间电压出现两种明显的振荡现象，即：漏感与供电控制开关QA1漏源极间寄生电容的高频振荡、励磁电感与供电控制开关QA1漏源极间寄生电容的高频振荡，从而容易影响钳位控制电路的检测，造成钳位开关QA2驱动控制异常，因此，在供电控制开关QA1关断期间，当漏感电流从第一钳位电容Cr流入时，供电电容C1电容电压的上升容易被检测到，在这期间通过检测正电源电压连接端VCC的电压获取表征主开关管Q1处于关断时刻的关断信号，从而可靠控制钳位开关QA2的通断。

第三实施例

图8为本发明第三实施例所提供的开关电源的原理图，请参考图8，本实施例的开关电源，包括：

变压器TX，包括初级绕组P1和次级绕组S1；

初级侧电路，包括主开关管Q1，主开关管Q1通过初级绕组S1耦接到开关电源的输入侧；

次级侧电路，包括整流开关管Q2、第二钳位电容Cr2以及第二钳位模块，第二钳位模块为第一实施例的钳位模块，次级绕组S1通过整流开关管Q2耦接到开关电源的输出侧，第二钳位模块与第二钳位电容Cr2串联后并联在整流开关管Q2两端。

本实施例中的整流开关管Q2即为第一实施例中的第一开关，第二钳位电容Cr即为第一实施例中的钳位电容。

本实施例能有效抑制整流开关管Q2的电压尖峰，回收整流开关管Q2反向恢复漏能量，从而可以采取应力更低的整流MOS，提高效率和集成度。

第四实施例

图9为本发明第四实施例所提供的开关电源的原理图，请参考图9，本实施例的开关电源，包括：

变压器TX，包括初级绕组P1和次级绕组S1；

初级侧电路，包括主开关管Q1、第一钳位电容Cr以及第一钳位模块，第一钳位模块为第一实施例的钳位模块，主开关管Q1通过初级绕组P1耦接到开关电源的输入侧，第一钳位模块与第一钳位电容Cr串联后并联在初级绕组P1的两端；

次级侧电路，包括整流开关管Q2、第二钳位电容Cr2以及第二钳位模块，第二钳位模块为第一实施例的钳位模块，次级绕组S1通过整流开关管Q2耦接到开关电源的输出侧，第二钳位模块与第二钳位电容Cr2串联后并联在整流开关管Q2两端。

本实施例中有两组第一实施例中的第一开关和钳位电容。其中一组的主开关管Q1为第一实施例中的第一开关，第一钳位电容Cr为第一实施例中的钳位电容；另外一组整流开关管Q2为第一实施例中的第一开关，第二钳位电容Cr为第一实施例中的钳位电容。

本实施例为第二实施例和第三实施例的整合，从而使得开关电源的性能更加优越。

优选地，上述第二实施例，第三实施例和第四实施例的开关电源为反激开关电源，从而实现漏感能量的无损吸收，以及主开关管和/或整流开关管的电压钳位，避免使用更高电压规格的半导体器件，使得小功率电源领域使用反激变换器拓扑时获得更优的性能。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干等同电源、改进和润饰，这些等同电源、改进和润饰也应视为本发明的保护范围，这里不再用实施例赘述，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种钳位模块，应用于开关电源，所述开关电源包括第一开关和钳位电容，其特征在于，所述钳位模块包括：钳位开关、供电控制开关、第一二极管、第二二极管、钳位控制电路和供电电容；

所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极、所述供电控制开关的漏极和所述钳位控制电路的第一检测端连接在一起作为所述钳位模块一端，所述第二二极管的阴极同时连接所述钳位控制电路的正电源电压连接端和所述供电电容一端，所述供电电容另一端同时连接所述钳位控制电路的负电源电压连接端、所述供电控制开关的源极、所述第一二极管的阳极和所述钳位开关的源极，所述钳位开关的漏极作为所述钳位模块另一端，所述钳位控制电路的第一驱动电压输出端连接所述供电控制开关的栅极，所述钳位控制电路的第二驱动电压输出端连接所述钳位开关的栅极；

所述钳位控制电路用于获取表征所述供电电容两端的电压大小的第一电压，以及获取表征所述第一开关处于关断时刻的关断信号，并按照如下逻辑执行控制动作：

当所述第一电压≤第一阈值时，控制所述供电控制开关关断；当所述第一电压＞第二阈值时，控制所述供电控制开关导通；所述第一阈值小于所述第二阈值；

根据所述关断信号，控制所述钳位开关导通，实现抑制所述第一开关管关断时产生的尖峰电压和吸收漏感能量，并将吸收的能量回收。

2.根据权利要求1所述钳位模块，其特征在于：所述第一二极管为所述供电控制开关的体二极管。

3.根据权利要求1所述钳位模块，其特征在于：所述钳位控制电路通过检测所述正电源电压连接端的电压获取表征所述供电电容两端的电压大小的第一电压。

4.根据权利要求1所述钳位模块，其特征在于：所述钳位控制电路在所述供电控制开关导通期间，通过检测所述第一检测端的电压获取所述关断信号；在所述供电控制开关关断期间，通过检测所述正电源电压连接端的电压获取所述关断信号。

5.根据权利要求4所述钳位模块，其特征在于，所述通过检测所述第一检测端的电压获取所述关断信号，根据所述关断信号，控制所述钳位开关导通，包括：

在第一次获取到所述关断信号之时或者延后第一延迟时间之后导通所述钳位开关，并在第二次获取到所述关断信号之时关断所述钳位开关。

6.根据权利要求4所述钳位模块，其特征在于，所述通过检测所述第一检测端的电压获取所述关断信号，根据所述关断信号，控制所述钳位开关导通，包括：

在第一次获取到所述关断信号之时或者延后第二延迟时间之后导通所述钳位开关，并在第二次获取到所述关断信号之时或者延后第三延迟时间之后关断所述钳位开关。

7.根据权利要求6所述钳位模块，其特征在于：所述钳位控制电路设置有延时导通调节端，用于通过外部电阻设定所述第二延迟时间。

8.根据权利要求7所述钳位模块，其特征在于：基于设定的第二延迟时间，根据励磁电流的大小来自适应调节第二延迟时间，励磁电流越大，相应的第二延迟时间越长。

9.根据权利要求1所述钳位模块，其特征在于：所述钳位开关导通第一时间后关断。

10.根据权利要求9所述钳位模块，其特征在于：所述反激变换器的漏感与所述钳位电容被配置为按一定的谐振周期谐振工作，所述第一时间为所述谐振周期的0.75～1倍。

11.根据权利要求10所述钳位模块，其特征在于：所述钳位控制电路设置有谐振周期调节端，用于通过外部电阻设定所述谐振周期。

12.一种开关电源，其特征在于，包括：

变压器，包括初级绕组和次级绕组；

初级侧电路，包括主开关管、第一钳位电容以及第一钳位模块，所述第一钳位模块为权利要求1至11任一项所述钳位模块，所述主开关管通过所述初级绕组耦接到开关电源的输入侧，所述第一钳位模块与所述第一钳位电容串联后并联在所述初级绕组的两端；

次级侧电路，包括整流开关管，所述次级绕组通过所述整流开关管耦接到开关电源的输出侧。

13.一种开关电源，其特征在于，包括：

变压器，包括初级绕组和次级绕组；

初级侧电路，包括主开关管，所述主开关管通过所述初级绕组耦接到开关电源的输入侧；

次级侧电路，包括整流开关管、第二钳位电容以及第二钳位模块，所述第二钳位模块为权利要求1至11任一项所述钳位模块，所述次级绕组通过所述整流开关管耦接到开关电源的输出侧，所述钳位模块与所述钳位电容串联后并联在所述整流开关管两端。

14.一种开关电源，其特征在于，包括：

变压器，包括初级绕组和次级绕组；

初级侧电路，包括主开关管、第一钳位电容以及第一钳位模块，所述第一钳位模块为权利要求1至11任一项所述钳位模块，所述主开关管通过所述初级绕组耦接到开关电源的输入侧，所述第一钳位模块与所述第一钳位电容串联后并联在所述初级绕组的两端；

次级侧电路，包括整流开关管、第二钳位电容以及第二钳位模块，所述第二钳位模块为权利要求1至11任一项所述钳位模块，所述次级绕组通过所述整流开关管耦接到开关电源的输出侧，所述钳位模块与所述钳位电容串联后并联在所述整流开关管两端。

15.根据权利要求12至14所述开关电源，其特征在于：所述开关电源为反激开关电源。

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