CN205596011U - 尖峰吸收电路以及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种尖峰吸收电路，运用于开关电源中，所述开关电源具有变压器，变压器初级线圈连接有开关驱动电路，变压器次级线圈连接有所述尖峰吸收电路，所述次级线圈包括与初级线圈电源输出端互为同名端的第一输出端，与所述初级线圈电源输入端互为同名端的第二输出端；所述尖峰吸收电路包括第一电容，第一二极管、第二电容，以及第二二极管；所述第一输出端通过第一电容与所述第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极通过所述第二电容与所述第二输出端相连；所述第二二极管的阳极与所述第一输出端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阴极相连。本实用新型还包括一种开关电源。本实用新型技术方案具有功耗低的特点。

Description

尖峰吸收电路以及开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关管关断瞬间尖峰能量吸收的技术领域，特别涉及一种尖峰吸收电路，以及具有尖峰吸收电路的开关电源。

背景技术

现有技术中的开关电源中具有吸收电路，吸收电路用于吸收二极管的反向电压以及开关管的尖峰能量，以防止开关电源电路中元器件因瞬间电流过大而烧毁，以提高开关电源电路的可靠性。

但是传统的吸收电路通常采用RC吸收电路，虽然能够对二极管的反向电压以及开关管的尖峰能量进行吸收。但是由于电容在利用电阻进行阻尼吸收的过程中，会有无用的电流流过该电阻，造成电能浪费。因此，传统的吸收电路存在能耗高的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种开关电源以及尖峰吸收电路，旨在降低设有尖峰吸收电路的开关电源的能耗。

本实用新型提供一种尖峰吸收电路，该尖峰吸收电路运用于开关电源中，所述开关电源具有变压器，变压器初级线圈连接有开关驱动电路，变压器次级线圈连接有所述尖峰吸收电路，所述次级线圈包括与初级线圈电源输出端互为同名端的第一输出端，与所述初级线圈电源输入端互为同名端的第二输出端；

所述尖峰吸收电路包括第一电容，第一二极管、第二电容，以及第二二极管；所述第一输出端通过第一电容与所述第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极通过所述第二电容与所述第二输出端相连；所述第二二极管的阳极与所述第一输出端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阴极相连。

在一实施例中，所述开关电源还包括PWM控制器和开关管及第三电容，所述初级线圈的电源输入端经所述第三电容接地，所述初级线圈的电源输出端与所述开关管的漏极连接，所述开关管的源极接地，所述开关管的栅极与所述PWM控制器连接。

在一实施例中，尖峰吸收电路还包括续流电路，所述续流电路包括与第一电容并联设置的电感以及第三二极管，所述电感与所述第三二极管串联，且所述第三二极管的阳极与所述第一输出端连接。

在一实施例中，所述第二输出端接地。

在一实施例中，所述开关管为N-MOS管。

在一实施例中，所述第二输出端上还连设有第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述第二输出端相连，所述第四二极管的阴极与所述第三二极管的阴极相连。

在一实施例中，所述开关电源的所述次级线圈还包括第三输出端，所述第三输出端与所述电源输入端互为同名端；所述第三输出端上连设有第四二极管，所述第四二极管阳极与所述第三输出端相连，所述第四二极管阴极与所述第三二极管的阴极相连。

本实用新型还提供一种开关电源，所述开关电源包括如上所述的尖峰吸收电路。

本实用新型具有尖峰吸收电路的开关电源中，当开关驱动电路断开，第一输出端以及第二输出端之间电压反向并升高，第一二极管以及第二二极管依次导通使第一输出端以及第二输出端之间电压钳位，从而达到了吸收开关管突然断开时的尖峰能量。由于该尖峰吸收电路不包括电阻元件，无论是充电、续流及能量吸收的过程中，都不会产生电能浪费，因此，相对于现有技术，本实用新型技术方案具有能耗低的特点。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获 得其他的附图。

图1为本实用新型具有尖峰吸收电路的开关电源一实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型具有尖峰吸收电路的开关电源另一实施例的电路结构示意图；

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				D1	第一二极管	C1	第一电容
D2	第二二极管	C2	第二电容
				D3	第三二极管	C3	第三电容
D4	第四二极管	L1	电感
				T	变压器	10	PWM控制器
GND	地线	Q	开关管

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种尖峰吸收电路，如图1所示，图1为本实用新型具有尖峰吸收电路的开关电源一实施例的电路结构示意图。

一种尖峰吸收电路，该尖峰吸收电路运用于开关电源中，所述开关电源具有变压器T，所述变压器T初级线圈连接有开关驱动电路，所述变压器T次级线圈连接有的尖峰吸收电路，所述次级线圈包括与初级线圈电源输出端(如图1所示的B端，)互为同名端的第一输出端(如图1所述的K端)，与所述电源输入端(如图1所示的A端)互为同名端的第二输出端(如图1所述的F端)；所述尖峰吸收电路包括第一电容C1，第一二极管D1、第二电容C2，以及第二二极管D2；所述第一输出端通过第一电容C1与所述第一二极管D1的阳极相连，所述第一二极管D1的阴极通过所述第二电容C2与所述第二输出端相连；所述第二二极管的阳极与所述第一输出端相连，所述第二二极管D2的阴极与所述第一二极管D1的阴极相连。其中所述第二输出端接地。

需要说明的是，所述开关电源还包括PWM控制器10和开关管Q及第三电容C3，所述变压器T的初级线圈包括如上所述电源输入端及电源输出端(也称开关驱动端)。所述电源输入端经所述第三电容C3接地GND，所述初级线圈的开关驱动端(电源输出端)与所述开关管Q的漏极连接，所述开关管Q的源极接地GND，所述开关管Q的栅极与所述PWM控制器10连接。其中所述开关管Q为N-MOS管。

所述尖峰吸收电路，还包括续流电路，所述续流电路包括与第一电容C1并联设置的电感L1以及第三二极管D3，所述电感L1与所述第三二极管D3串联，且所述第三二极管D3的阳极与所述第一输出端相连。

所述次级线圈还包括第三输出端(如图1的E端)，所述第三输出端与所述电源输入端互为同名端；所述第三输出端上连设有第四二极管，所述第四二极管D4阳极与所述第三输出端相连，所述第四二极管D4阴极与所述第三二极管D3的阴极相连。

该尖峰吸收电路运用于开关电源中时的具体工作原理为：当所述开关管Q导通时，所述第三电容C3放电，流经所述变压器T的初级线圈的电流方向为A端→B端，因所述变压器T的初级线圈呈感性，所述电流大小随着所述第三电容C3的放电逐渐变大。根据电磁感性定律，流经所述变压器T的次级线 圈K端和E端的电流方向为K端→E端，所述第一电容C1通过所述第四二极管D4为所述电感L1以及第一电容C1充电，所述第一电容C1两端的电势差由零增加到Vc1，所述第二二极管D2截止。与此同时，流经所述变压器T的次级线圈K端和F端的电流方向为K端→F端，F端电势＝0＞K端电势，由于所述K端电势＜0，导致所述第一电容C1的低电势端的电势被拉低，所述第一电容C1的高电势端的电势也随之拉低，进一步为所述第一电容C1储能，可知可以为第一电容C1储存更多的能量，使得Vc1较高。

当所述开关管Q关断时，流经所述变压器T的初级线圈的电流方向为B端→A端，所述B端的电势迅速增高。根据电磁感应定律，所述变压器T的次级线圈的K端的电势也随着增高，且K端电势＞F端电势＝0，此时，次级线圈K端以及F端、第一电容C1、第一二极管D1以及第二电容C2形成一回路；次级线圈K端以及F端、第二二极管D2以及第二电容C2形成另一回路。

将所述K端与所述F端的电势差记为Vkf，将所述第二电容C2的两端之间的电势差记为Vc2，将所述第一二极管D1的阳极与阴极之间的电势差记为Vd1。开关管Q关断时，Vkf持续升高，第一电容C1放电，在次级线圈K端以及F端、第一电容C1、第一二极管D1以及第二电容C2形成的回路中，当所述Vkf增高至满足条件Vkf+Vc1＞Vd1+Vc2后，所述第一二极管D1导通，所述K端电势被钳位。由于开关管Q断开时电感L1以及第三二极管D3以及第一电容C1组成的续流电路进一步为第一电容C1充电，增大了第一电容C1两端电压Vc1的值，使得k端被钳位时Vkf较低。

进一步，在次级线圈K端以及F端、第一电容C1、第一二极管D1以及第二电容C2形成的回路中，由于所述第一电容C1远小于所述第二电容C2，所述第一电容C1释放之前储存的能量给所述第二电容C2充电，使得所述Vc1下降，Vkf持续升高，直到Vkf＞Vc2+Vd2，此时第二二极管D2导通，所述K端的电势再次被钳位，与此同时，所述变压器T的初级线圈产生的漏感阻尼振荡也基本消耗完，从而抑制了所述变压器T的初级线圈的B端的电势，达到吸收所述开关管Q的尖峰能量的目的。

本实用新型具有尖峰吸收电路的开关电源中，当开关驱动电路断开，第一输出端以及第二输出端之间电压反向并升高，第一二极管D1以及第二二极管D2依次导通，使第一输出端以及第二输出端之间电压钳位，从而达到了吸 收开关管Q突然断开时的尖峰能量。由于该吸收电路不包括电阻元件，无论是充电、续流及能量吸收的过程中，都不会产生电能浪费，因此，相对于现有技术，本实用新型技术方案具有能耗低的特点。

如图2所示，图2为本实用新型的具有尖峰吸收电路的开关电源的另一实施例的电路结构示意图；

与第一实施例不同的是，该实施例的变压器T中不包括第三输出端，第四二极管D4的连接方式也与第一实施例中不同。此时第一输出端记做M端，第二输出端记做N端，相同之处便不再赘述。不同之处具体在于，所述第二输出端上还连设有第四二极管D4，所述第四二极管D4的阳极与所述第二输出端相连，所述第四二极管D4的阴极与所述第三二极管D3的阴极相连。

当所述开关管Q导通时，所述第三电容C3放电，流经所述变压器T的初级线圈的电流方向为A端→B端，因所述变压器T的初级线圈呈感性，所述电流大小随着所述第三电容C3的放电逐渐增大。根据电磁感应定律，流经所述变压器T的次级线圈的电流方向为M端→N端，此时N端电势＞M端电势，所述第一电容C1通过所述第四二极管D4及所述电感L1充电，如上所述电感L1本身也充电，所述第一电容C1储能,所述第一电容C1两端的电势差由0增加到Vc1，所述第二二极管D2截止。

当所述开关管Q关断时，流经所述变压器T的初级线圈的电流方向为B端→A端，所述B端的电势迅速增高。根据电磁感应定律，所述变压器T的次级线圈的M端的电势也随着增高，且M端电势＞N端电势＝0，此时，次级线圈M端以及N端、第一电容C1、第一二极管D1以及第二电容C2形成一回路。次级线圈M端以及N端、第二二极管D2以及第二电容C2形成另一回路。

将所述M端与所述N端的电势差记为Vmn，将所述第二电容C2的两端之间的电势差记为Vc2，将所述第一二极管D1的阳极与阴极之间的电势差记为Vd1。开关管Q关断时，Vmn持续升高，第一电容C1放电，当所述Vmn增高至满足条件Vmn+Vc1＞Vd1+Vc2后，所述第一二极管D1导通，所述M端电势被钳位。由于开关管Q断开时电感L1以及第三二极管D3以及第一电容C1组成的续流电路进一步为第一电容C1充电，增大了第一电容两端电压Vc1的值，使得M端被钳位时Vmn较低。

进一步，在次级线圈M端以及N端、第一电容C1、第一二极管D1以及第二电容C2形成的回路中，由于所述第一电容C1远小于所述第二电容C2，所述第一电容C1释放之前储存的能量给所述第二电容C2充电，使得所述Vc1下降，直到Vmn＞Vc2+Vd2，此时第二二极管D2导通，所述M端的电势再次被钳位，与此同时，所述变压器T的初级线圈产生的漏感阻尼振荡也基本消耗完，从而抑制了所述变压器T的初级线圈的B端的电势，达到吸收所述开关管Q的尖峰能量的目的。

如上可知，由于本实用新型提出的尖峰吸收电路既可以用于具有三个输出端的变压器T，又可以用于具有两个输出端的变压器T，因此，该吸收电路具有兼容性强的特点。

本实用新型还提出一种开关电源，该开关电源具有尖峰吸收电路，该尖峰吸收电路的具体结构参照上述实施例，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种尖峰吸收电路，其特征在于，该尖峰吸收电路运用于开关电源中，所述开关电源具有变压器，变压器初级线圈连接有开关驱动电路，变压器次级线圈连接有所述尖峰吸收电路，所述次级线圈包括与初级线圈电源输出端互为同名端的第一输出端，与所述初级线圈电源输入端互为同名端的第二输出端；

所述尖峰吸收电路包括第一电容，第一二极管、第二电容，以及第二二极管；所述第一输出端通过第一电容与所述第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极通过所述第二电容与所述第二输出端相连；所述第二二极管的阳极与所述第一输出端相连，所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阴极相连。

2.根据权利要求1所述的尖峰吸收电路，其特征在于，所述开关电源还包括PWM控制器和开关管及第三电容，所述初级线圈的电源输入端经所述第三电容接地，所述初级线圈的电源输出端与所述开关管的漏极连接，所述开关管的源极接地，所述开关管的栅极与所述PWM控制器连接。

3.根据权利要求1所述的尖峰吸收电路，其特征在于，还包括续流电路，所述续流电路包括与第一电容并联设置的电感以及第三二极管，所述电感与所述第三二极管串联，且所述第三二极管的阳极与所述第一输出端连接。

4.根据权利要求1所述的尖峰吸收电路，其特征在于，所述第二输出端接地。

5.根据权利要求2所述的尖峰吸收电路，其特征在于，所述开关管为N-MOS管。

6.根据权利要求3所述的尖峰吸收电路，其特征在于，所述第二输出端上还连设有第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述第二输出端相连，所 述第四二极管的阴极与所述第三二极管的阴极相连。

7.根据权利要求3所述的尖峰吸收电路，其特征在于，所述开关电源的所述次级线圈还包括第三输出端，所述第三输出端与所述电源输入端互为同名端；所述第三输出端上连设有第四二极管，所述第四二极管阳极与所述第三输出端相连，所述第四二极管阴极与所述第三二极管的阴极相连。

8.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括如权利要求1-7中任一项所述的尖峰吸收电路。