CN204271904U - 一种电压尖峰无损吸收电路与开关电源 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电压尖峰无损吸收电路与开关电源，当所述BOOST升压电路内的寄生电感产生反向电压使功率开关管两端产生电压应力时，第一二极管导通，使得第一电容两端电压上升，吸收所述寄生电感的能量；当所述第一电容两端电压大于所述BOOST升压电路内负载端电容两端的电压时，所述第一电容通过第二二极管及第一电阻为所述BOOST升压电路内负载端的电容充电，即将所述BOOST升压电路内所述寄生电感的能量转移至负载端，实现了所述BOOST升压电路内功率开关管的电压尖峰无损吸收；且本申请提供的所述电压尖峰无损吸收电路无需大体积的电感且无需较多的外围器件，解决了现有技术电感器体积大且外围器件多的问题。

Description

一种电压尖峰无损吸收电路与开关电源

技术领域

本实用新型涉及电压尖峰吸收电路技术领域，尤其涉及一种电压尖峰无损吸收电路与开关电源。

背景技术

BOOST升压电路因其结构简单、高可靠性、高效率、低成本等特点，广泛应用于各种功率场合。但是在中大功率场合应用中，由于工作电流增大，PCB线路上的寄生电感对电路的影响也相应增大。当其中的功率开关管关断时，PCB线路上的寄生电感存在大电流的突变，从而产生很高的电压尖峰，造成功率开关管的电压应力大。

为了保证BOOST升压电路的可靠性，必须要降低功率开关管的电压应力。现有降低BOOST升压电路功率开关管的电压应力主要采用LCD无损吸收电路。LCD无损吸收电路较RCD有损吸收电路虽然整机效率高，但同时其电感器体积大，且外围器件多。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种电压尖峰无损吸收电路与开关电源，以解决现有技术电感器体积大且外围器件多的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：

一种电压尖峰无损吸收电路，应用于输入输出均为正电压的BOOST升压电路，与所述BOOST升压电路内的功率开关管及功率二极管相连；所述电压尖峰无损吸收电路包括：

阳极与所述BOOST升压电路内功率二极管的阳极及功率开关管的集电极相连的第一二极管；

一端与所述第一二极管的阴极相连的第一电容；所述第一电容的另一端与所述BOOST升压电路内功率开关管的发射极及地相连；

阳极与所述第一二极管阴极相连的第二二极管；

连接于所述第二二极管阴极与所述BOOST升压电路内功率二极管的阴极之间的第一电阻。

优选的，还包括：连接于所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极之间的第二电容。

一种电压尖峰无损吸收电路，应用于输入输出均为负电压的BOOST升压电路，与所述BOOST升压电路内的功率开关管及功率二极管相连；所述电压尖峰无损吸收电路包括：

阴极与所述BOOST升压电路内功率二极管的阴极及功率开关管的发射极相连的第一二极管；

一端与所述第一二极管的阳极相连的第一电容；所述第一电容的另一端与所述BOOST升压电路内功率开关管的集电极及地相连；

阴极与所述第一二极管阳极相连的第二二极管；

连接于所述第二二极管阳极与所述BOOST升压电路内功率二极管的阳极之间的第一电阻。

优选的，还包括：连接于所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极之间的第二电容。

一种开关电源，包括输入输出均为正电压的BOOST升压电路和如上所述的电压尖峰无损吸收电路。

优选的，所述BOOST升压电路包括：

一端接收输入正电压的电感；

集电极与所述电感另一端相连的功率开关管；所述功率开关管的发射极接地；

阳极与所述功率开关管的集电极相连的功率二极管；

一端与所述功率二极管阴极相连的电容；所述电容的另一端接地；

与所述电容并联的电阻。

一种开关电源，包括输入输出均为负电压的BOOST升压电路和如上所述的电压尖峰无损吸收电路。

优选的，所述BOOST升压电路包括：

一端接收输入负电压的电感；

发射极与所述电感另一端相连的功率开关管；所述功率开关管的集电极接地；

阴极与所述功率开关管的发射极相连的功率二极管；

一端与所述功率二极管阳极相连的电容；所述电容的另一端接地；

与所述电容并联的电阻。

本申请提供一种电压尖峰无损吸收电路，当所述BOOST升压电路内的寄生电感产生反向电压使功率开关管两端产生电压应力时，第一二极管导通，使得第一电容两端电压上升，吸收所述寄生电感的能量；当所述第一电容两端电压大于所述BOOST升压电路内负载端电容两端的电压时，所述第一电容通过第二二极管及第一电阻为所述BOOST升压电路内负载端的电容充电，即将所述BOOST升压电路内所述寄生电感的能量转移至负载端，实现了所述BOOST升压电路内功率开关管的电压尖峰无损吸收；且本申请提供的所述电压尖峰无损吸收电路无需大体积的电感且无需较多的外围器件，解决了现有技术电感器体积大且外围器件多的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种BOOST升压电路图；

图2为本申请另一实施例提供的一种BOOST升压电路图；

图3为本申请另一实施例提供的一种BOOST升压电路图；

图4为本申请另一实施例提供的一种BOOST升压电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种电压尖峰无损吸收电路，以解决现有技术电感器体积大且外围器件多的问题。

具体的，如图1所示，电压尖峰无损吸收电路100应用于输入输出均为正电压的BOOST升压电路，与所述BOOST升压电路内的功率开关管Q及功率二极管D相连；电压尖峰无损吸收电路100包括：

阳极与所述BOOST升压电路内功率二极管D的阳极及功率开关管Q的集电极相连的第一二极管D1；

一端与第一二极管D1的阴极相连的第一电容C1；第一电容C1的另一端与所述BOOST升压电路内功率开关管Q的发射极及地相连；

阳极与第一二极管D1阴极相连的第二二极管D2；

连接于第二二极管D2阴极与所述BOOST升压电路内功率二极管D的阴极之间的第一电阻R1。

具体的工作原理为：

当所述BOOST升压电路内功率开关管Q导通，所述BOOST升压电路内电流流经电感L及功率开关管Q，电感L存储能量，功率二极管D截止。第一电容C1两端电压等于所述BOOST升压电路内负载端电容C两端的电压。

当所述BOOST升压电路内功率开关管Q关断，功率开关管Q两端电压上升，当功率开关管Q两端电压等于负载端电容C两端电压时，功率二极管D导通，在此时刻功率开关管Q和功率二极管D换流，此时线路上的寄生电感产生反向电压，使得功率开关管Q两端电压继续上升，当功率开关管Q两端电压大于负载端电容C两端电压，第一二极管D1导通，第一电容C1通过第一二极管D1吸收所述寄生电感的能量，从而降低功率开关管Q两端的电压应力，同时第一电容C1两端电压上升，直至第一电容C1两端电压大于负载端电容C两端电压，第一电容C1通过第一电阻R1给负载端电容C充电，即将所述寄生电感的能量转移至负载端，实现了功率开关管Q电压尖峰的无损吸收。

本实施例提供的所述电压尖峰无损吸收电路无需大体积的电感且无需较多的外围器件，解决了现有技术电感器体积大且外围器件多的问题。

值得说明的是，现有技术中存在将所述寄生电感的能量转移至输入端的无损吸收电路，主要应用于输入为直流，输入与输出可隔离或不隔离，输出为直流或交流的开关电源拓扑；而本实施例主要应用于输出为直流，输入与输出不隔离，输入为直流或交流的开关电源拓扑；且本实施例将所述寄生电感的能量转移至负载端，以实现功率开关管Q电压尖峰的无损吸收，能量损耗小于将所述寄生电感的能量转移至输入端的无损吸收电路，整机效率高。

优选的，如图2所示，所述电压尖峰无损吸收电路还包括：连接于第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极之间的第二电容C2。

具体的工作原理为：

当所述BOOST升压电路内功率开关管Q导通，电感L电流流经功率开关管Q，电感L存储能量，当功率开关管Q两端电压低于负载端电容C两端电压时，功率二极管D截止，线路上的寄生电感形成反向电压，对功率二极管D形成电压应力。第二电容C2及第一电阻R1组成RC吸收电路为所述寄生电感提供续流回路，谐振衰减寄生电感的能量；从而降低功率二极管D的电压应力。同时负载端电容C通过第一电阻R1给第二电容C2充电，第二电容C2两端电压等于负的负载端电容C两端电压，第一电容C1两端电压等于负载端电容C两端电压。

当功率开关管Q关断，功率开关管Q两端电压上升，在功率开关管Q两端电压上升的过程中，第二电容C2两端的电压通过第一电阻R1给负载端电容C充电，当功率开关管Q两端电压等与负载端电容C两端电压时，第二电容C2的能量全部转移至负载端电容C，此时功率二极管D导通，在此时刻功率开关管Q和功率二极管D换流，此时线路上的寄生电感产生反向电压，使得功率开关管Q两端电压继续上升，当功率开关管Q两端电压大于负载端电容C两端电压，第一二极管D1导通，第一电容C1通过第一二极管D1吸收线路寄生电感的能量，从而降低功率开关管Q两端的电压应力，同时第一电容C1两端电压上升，直至第一电容C1两端电压大于负载端电容C两端电压，第一电容C1通过第一电阻R1给负载端电容C充电，即将寄生电感的能量转移至负载端，实现了功率开关管Q电压尖峰的无损吸收。

本实施例提供的所述电压尖峰无损吸收电路，无需大体积的电感且无需较多的外围器件，解决了现有技术电感器体积大且外围器件多的问题；且通过增加第二电容C2，实现了功率二极管D的电压应力的降低。

本实用新型另一实施例提供了另外一种电压尖峰无损吸收电路，应用于输入输出均为负电压的BOOST升压电路，与所述BOOST升压电路内的功率开关管Q及功率二极管D相连；所述电压尖峰无损吸收电路包括：

阴极与所述BOOST升压电路内功率二极管D的阴极及功率开关管Q的发射极相连的第一二极管D1；

一端与第一二极管D1的阳极相连的第一电容C1；第一电容C1的另一端与所述BOOST升压电路内功率开关管Q的集电极及地相连；

阴极与第一二极管D1阳极相连的第二二极管D2；

连接于第二二极管D2阳极与所述BOOST升压电路内功率二极管D的阳极之间的第一电阻R1。

具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

优选的，如图4所示，所述电压尖峰无损吸收电路还包括：连接于第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极之间的第二电容C2。

具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

本实用新型另一实施例还提供了一种开关电源，包括输入输出均为正电压的BOOST升压电路及如图1或图2所述的电压尖峰无损吸收电路100。

优选的，所述BOOST升压电路包括：

一端接收输入正电压的电感；

集电极与所述电感另一端相连的功率开关管；所述功率开关管的发射极接地；

阳极与所述功率开关管的集电极相连的功率二极管；

一端与所述功率二极管阴极相连的电容；所述电容的另一端接地；

与所述电容并联的电阻。

具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

优选地，所述开关电源为不间断电源(Uninterrupted Power Supply，UPS)。

本实用新型另一实施例还提供了一种开关电源，包括输入输出均为负电压的BOOST升压电路及如图3或图4所述的电压尖峰无损吸收电路100。

优选的，所述BOOST升压电路包括：

一端接收输入负电压的电感；

发射极与所述电感另一端相连的功率开关管；所述功率开关管的集电极接地；

阴极与所述功率开关管的发射极相连的功率二极管；

一端与所述功率二极管阳极相连的电容；所述电容的另一端接地；

与所述电容并联的电阻。

具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

优选地，所述开关电源为不间断电源(Uninterrupted Power Supply，UPS)。

本实用新型中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电压尖峰无损吸收电路，其特征在于，应用于输入输出均为正电压的BOOST升压电路，与所述BOOST升压电路内的功率开关管及功率二极管相连；所述电压尖峰无损吸收电路包括：

阳极与所述BOOST升压电路内功率二极管的阳极及功率开关管的集电极相连的第一二极管；

一端与所述第一二极管的阴极相连的第一电容；所述第一电容的另一端与所述BOOST升压电路内功率开关管的发射极及地相连；

阳极与所述第一二极管阴极相连的第二二极管；

连接于所述第二二极管阴极与所述BOOST升压电路内功率二极管的阴极之间的第一电阻。

2.根据权利要求1所述的电压尖峰无损吸收电路，其特征在于，还包括：连接于所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极之间的第二电容。

3.一种电压尖峰无损吸收电路，其特征在于，应用于输入输出均为负电压的BOOST升压电路，与所述BOOST升压电路内的功率开关管及功率二极管相连；所述电压尖峰无损吸收电路包括：

阴极与所述BOOST升压电路内功率二极管的阴极及功率开关管的发射极相连的第一二极管；

一端与所述第一二极管的阳极相连的第一电容；所述第一电容的另一端与所述BOOST升压电路内功率开关管的集电极及地相连；

阴极与所述第一二极管阳极相连的第二二极管；

连接于所述第二二极管阳极与所述BOOST升压电路内功率二极管的阳极之间的第一电阻。

4.根据权利要求3所述的电压尖峰无损吸收电路，其特征在于，还包括：连接于所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极之间的第二电容。

5.一种开关电源，其特征在于，包括输入输出均为正电压的BOOST升压电路和如权利要求1或2所述的电压尖峰无损吸收电路。

6.根据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述BOOST升压电路包括：

一端接收输入正电压的电感；

集电极与所述电感另一端相连的功率开关管；所述功率开关管的发射极接地；

阳极与所述功率开关管的集电极相连的功率二极管；

一端与所述功率二极管阴极相连的电容；所述电容的另一端接地；

与所述电容并联的电阻。

7.一种开关电源，其特征在于，包括输入输出均为负电压的BOOST升压电路和如权利要求3或4所述的电压尖峰无损吸收电路。

8.根据权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述BOOST升压电路包括：

一端接收输入负电压的电感；

发射极与所述电感另一端相连的功率开关管；所述功率开关管的集电极接地；

阴极与所述功率开关管的发射极相连的功率二极管；

一端与所述功率二极管阳极相连的电容；所述电容的另一端接地；

与所述电容并联的电阻。