CN219041636U - 一种应力限制装置及开关电源 - Google Patents
一种应力限制装置及开关电源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219041636U CN219041636U CN202222338658.6U CN202222338658U CN219041636U CN 219041636 U CN219041636 U CN 219041636U CN 202222338658 U CN202222338658 U CN 202222338658U CN 219041636 U CN219041636 U CN 219041636U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stress
- circuit
- power supply
- switching power
- switching tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种应力限制装置及开关电源，应力限制装置包括：应力钳制电路、BUCK电路和去磁电路；所述应力钳制电路一端连接所述开关管电压应力正端，所述应力钳制电路另一端连接所述开关管电压应力负端，所述应力钳制电路的能量输出端连接所述BUCK电路的输入端，所述BUCK电路的接地端连接所述开关电源的负输出端，所述BUCK电路的输出端连接所述去磁电路一端，所述去磁电路另一端连接所述开关电源的正输出端；所述应力钳制电路用于将所述开关管两端的电压钳位至一设定值之下，并吸收所述开关管两端应力所产生的能量，然后由所述buck电路将所述能量通过所述去磁电路转移到所述开关电源的输出端。本实用新型在开关电源输出短路时仍然能够正常工作。
Description
技术领域
本实用新型属于开关电源领域，尤其涉及一种应力限制装置及开关电源。
背景技术
随着电力电子技术的快速发展，开关电源正朝着高频化与高功率密度方向发展，为了提高开关电源的功率密度，提升工作频率是一种可行的方法。但是随着开关电源频率的提高，开关器件的开关损耗也会大大增加，同时随着开关频率的升高，开关电源系统中的寄生参数的影响越来越大。在开关动作的瞬间，电抗元件的能量充放会导致开关管两端承受较大的电压应力与电流应力，往往会形成过压的情况。出现这种情况往往需要选择耐压更高的开关器件，增加了开关电源的成本、降低了开关电源的可靠性，因此，在开关电源中，往往需要针对开关管设置应力吸收电路来限制开关管两端应力的大小，提高开关电源的可靠性。
在面对开关管电压应力这个问题时，有一些常规的手段可以解决这个问题，例如在开关管两端并联RC电路，这种情况适合开关管两端应力较小的情况，在应力稍大的场合，RC吸收能量损耗的功率太大，这种情况下，开关电源中常常使用RCD吸收的方式对应力进行钳制，上述两种情况适合开关管两端应力产生的能量不是很大的情况，而且这两种方案均是将电压尖峰的能量通过电阻直接损耗，对开关电源的影响较大且对器件的散热要求较高。
文献《DesignandAnalysisofaRegenerativeSnubberfora2.2kW Active-ClampForwardConverterwithLow-VoltageOutput》提到了一种限制开关电源中开关管应力的解决方案，图1所示为该解决方案的电路原理图，其中的开关管Q4的应力限制装置包括：二极管D1和电容C3组成的应力钳制电路，以及BUCK电路，用于限制开关管Q4两端的电压应力，开关管Q3的应力限制装置包括：二极管D2和电容C3组成的应力钳制电路，以及BUCK电路，用于限制开关管Q3两端的电压应力，其工作原理为采用应力钳制电路将开关管Q4/Q3两端电压钳制在钳位电容C3上，然后通过buck电路将钳位电容C3上的能量释放到开关电源的输出端，此方式采用开关电源的原理将开关管两端电压应力产生的能量吸收并转移到开关电源的输出端，能够以较大的功率对电压应力进行限制，且通过buck电路将能量转移至输出端，能够在一定程度上提升开关电源的效率。但是该文中采用的方案无法在短路时正常工作，原因在于在短路时开关电源的输出电压为零，buck电路中的电感无法去磁。
实用新型内容
有鉴如此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种应力限制装置及开关电源，使得其中的buck电路在开关电源短路时也可以工作。
作为本实用新型的第一个方面，所提供的应力限制装置的实施例如下：
一种应力限制装置，用于限制开关管的应力，所述开关管为开关电源副边电路中的开关管，所述应力限制装置包括：
应力钳制电路、buck电路和去磁电路；所述应力钳制电路一端用于连接所述开关管电压应力正端，所述应力钳制电路另一端用于连接所述开关管电压应力负端，所述应力钳制电路的能量输出端连接所述buck电路的输入端，所述buck电路的接地端用于连接所述开关电源的负输出端，所述buck电路的输出端连接所述去磁电路一端，所述去磁电路另一端用于连接所述开关电源的正输出端；
所述应力钳制电路用于将所述开关管两端的电压钳位至一设定值之下，并吸收所述开关管两端应力所产生的能量，然后由所述buck电路将所述能量通过所述去磁电路转移到所述开关电源的输出端。
作为所述应力钳制电路的一种具体的实施方式，包括第一二极管和第一电容，所述第一二极管的阳极为所述应力钳制电路一端，所述第一二极管的阴极和所述第一电容一端连接在一起后作为所述应力钳制电路的能量输出端，所述第一电容另一端为所述应力钳制电路另一端。
作为所述去磁电路的一种具体的实施方式，包括第一电阻，第一电阻一端为所述去磁电路，第一电阻另一端为所述去磁电路另一端。
进一步地，所述应力限制装置还包括第一开关管，所述第一开关管与所述去磁电路并联，所述第一开关管被配置为当所述开关电源输出电压低于或等于一定阈值时为断开，当所述开关电源输出电压高于一定阈值时为闭合。
作为本实用新型的第二个方面，所提供的开关电源的实施例如下：
一种开关电源，所述开关电源副边电路包括M个开关管，所述M为大于或等于1的自然数，所述开关电源副边电路还包括一个上述第一个方面中任一项所述应力限制装置，所述应力钳制电路一端连接其中一个开关管电压应力正端，所述应力钳制电路另一端连接对应开关管电压应力负端，所述去磁电路另一端连接所述开关电源的正输出端，所述BUCK电路的接地端连接所述开关电源的负输出端。
进一步地，所述开关电源副边电路还包括N个上述第一个方面中任一项所述应力限制装置中的应力钳制电路，所述N为大于或等于1的自然数，且(N-1)≤M，(N+1)个应力钳制电路中各应力钳制电路的一端分别与一个开关管的电压应力正端连接，各应力钳制电路的另一端分别与对应开关管的电压应力负端连接，各应力前置电路的能量输出端连接在一起。
本实用新型的有益效果如下：
增加了去磁电路，开关管两端应力所产生的能量不是直接由buck电路转移至开关电源的输出端，而是由buck电路通过去磁电路转移到开关电源的输出端，从而在开关电源输出短路时，去磁电路第二端相当于接开关电源的负输出端，此时去磁电路作为应力限制装置的负载，吸收开关电源短路时开关管两端产生的电压应力，对buck电路的电感去磁，使得应力限制装置仍然能够正常工作，将开关管两端应力限制在合适的范围内。从而在开关电源短路时既能够钳制开关管两端的应力，又可以将应力产生的能量转移至输出端，实现图1现有技术的应力限制装置在开关电源短路时也能正常工作。
附图说明
图1为背景技术提供的论文中解决开关管应力问题的电路示意图；
图2为本实用新型第一例实施例的应力限制装置的电路示意图；
图3为本实用新型第二例实施例的应力限制装置的电路示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。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中描述的术语“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，包含了一系列元器件、单元电路或控制时序不必限于清楚地列出的那些元器件、单元电路或控制时序，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些电路固有的元器件、单元电路或控制时序。
另外，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。
应该理解的是，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件；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。
第一实施例
如图2为本实用新型第一实施例的应力限制装置的电路示意图，本实施例的应力限制装置，用于限制开关管Q1的应力，开关管Q1为开关电源副边电路中的开关管，例如可以为图1中的开关电源电路副边的开关管Q3或者Q4，应力限制装置包括：应力钳制电路11、buck电路22和去磁电路33；应力钳制电路11一端用于连接开关管Q1电压应力正端，应力钳制电路11另一端用于连接开关管Q1电压应力负端，应力钳制电路11的能量输出端连接buck电路22的输入端，buck电路22的接地端用于连接开关电源的负输出端Vo-，buck电路22的输出端连接去磁电路33一端，去磁电路33另一端用于连接开关电源的正输出端Vo+；应力钳制电路11用于将开关管Q1两端的电压钳位至一设定值之下，并吸收开关管Q1两端应力所产生的能量，然后由buck电路22将能量通过去磁电路33转移到开关电源的输出端。
图2电路中的应力限制装置由于较图1增加了去磁电路33，从而开关管Q1两端应力所产生的能量不是直接由buck电路22转移至开关电源的输出端，而是由buck电路22通过去磁电路33转移到开关电源的输出端，从而在开关电源输出短路时，去磁电路33第二端相当于接开关电源的负输出端Vo-，此时去磁电路作为应力限制装置的负载，吸收开关电源短路时开关管两端产生的电压应力，对buck电路的电感去磁，使得应力限制装置仍然能够正常工作，将开关管两端应力限制在合适的范围内。
请继续参见图2，其中，应力钳制电路11由钳位二极管D1与钳位电容C1组成，其中钳位二极管D1阳极与被钳位开关管Q1的电压应力正端相连，钳位电容C1第一端与钳位二极管Q1的阴极相连；钳位电容C1的第二端与开关管Q1电压应力负端相连，应力钳位电路用来钳位开关管两端电压应力。
buck电路22由开关管Q2、电感L1、电容C2、续流二极管D2、检测电路和驱动电路组成，开关管Q2的漏极为buck电路的输入端，开关管Q2的源极、续流二极D2的阴极同时与电感L1的第一端相连，电感L1的第二端与滤波电容C2的第一端相连后作为buck电路22的输出端，续流二极管D2的阳极与滤波电容C2的第二端相连后作为buck电路的接地端；开关管Q2的栅极连接驱动电路；检测电路用于检测应力钳制电路11的能量输出端的电压(即钳位电容C1两端的电压)，图2电路，当钳位电容C1两端电压超过一定阈值时，驱动电路驱动buck电路22开始工作，将钳位电容C1上的能量输出到滤波电容C2中；当钳位电容C1上的电压低于阈值时，驱动电路不驱动buck电路22工作。
去磁电路33由去磁电阻R1组成，去磁电阻R1一端为去磁电路33的输入端，去磁电阻R1的另一端为去磁电路33的输出端。
本实施例由于增加了去磁电路33，使得开关电源在输出短路时，buck电路22的电感L1可以通过去磁电路33正常去磁，从而应力限制装置仍然能够正常工作，对开关管Q1两端应力进行有效的限制。
第二实施例
图3为本实用新型第二例实施例的应力限制装置的电路示意图，图3在图2的基础上进行了改进，具体地，在去磁电阻R1上并联一个开关管S1，当检测到输出电压低于或等于一定阈值时，开关管S1断开，去磁电阻R1串接进buck电路的输出端与开关电源的输出端之间的线路中，当检测到输出电压高于一定阈值时，开关管S1闭合，去磁电阻R1被开关管S1短路掉，buck短路输出端直接作为开关电源的输出端，在此种模式下，可以减小buck电路输出的损耗，提升开关电源的工作效率。
第三实施例
本实施例提供的为一种开关电源，开关电源副边电路包括M个开关管，M为大于或等于1的自然数，以及一个第一实施例和第二实施例中任一个应力限制装置的具体实施方式，应力限制装置中包括有一个应力钳制电路，应力钳制电路一端连接其中一个开关管电压应力正端，应力钳制电路另一端连接对应开关管电压应力负端，去磁电路另一端连接开关电源的正输出端，BUCK电路的接地端连接开关电源的负输出端。
进一步地，开关电源副边电路还包括N个第一实施例和第二实施例中任一个应力限制装置中的应力钳制电路，N为大于或等于1的自然数，且(N-1)≤M，即开关电源副边电路一共包括(N+1)个应力钳制电路，(N+1)个应力钳制电路中各应力钳制电路的一端分别与一个开关管的电压应力正端连接，各应力钳制电路的另一端分别与对应开关管的电压应力负端连接，各应力前置电路的能量输出端连接在一起。当应力限制装置中的应力钳制电路采用图2或图3中的具体电路时，各应力钳制电路的电容可以被复用。
需要说明的是，本实施例的开关电源所采用的电路不限于图1中的开关电源所采用的电路拓扑，也可以采用其它类型的电路拓扑，如正激、反激、全桥等；开关电源副边的M个开关管不限于图1中的MOS管，也可以是其它类型的开关管，如三极管、二极管等。
以上仅是本实用新型的实施方式，需要特别指出的是，上述实施方式不应视为对本实用新型的限制，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种应力限制装置，用于限制开关管的应力，所述开关管为开关电源副边电路中的开关管，其特征在于，所述应力限制装置包括：
应力钳制电路、buck电路和去磁电路；所述应力钳制电路一端用于连接所述开关管电压应力正端，所述应力钳制电路另一端用于连接所述开关管电压应力负端，所述应力钳制电路的能量输出端连接所述buck电路的输入端，所述buck电路的接地端用于连接所述开关电源的负输出端，所述buck电路的输出端连接所述去磁电路一端，所述去磁电路另一端用于连接所述开关电源的正输出端；
所述应力钳制电路用于将所述开关管两端的电压钳位至一设定值之下，并吸收所述开关管两端应力所产生的能量，然后由所述buck电路将所述能量通过所述去磁电路转移到所述开关电源的输出端。
2.根据权利要求1所述应力限制装置，其特征在于，所述应力钳制电路包括第一二极管和第一电容，所述第一二极管的阳极为所述应力钳制电路一端，所述第一二极管的阴极和所述第一电容一端连接在一起后作为所述应力钳制电路的能量输出端，所述第一电容另一端为所述应力钳制电路另一端。
3.根据权利要求1所述应力限制装置，其特征在于，所述去磁电路包括第一电阻，第一电阻一端为所述去磁电路，第一电阻另一端为所述去磁电路另一端。
4.根据权利要求1至3任一项所述应力限制装置，其特征在于，所述应力限制装置还包括第一开关管，所述第一开关管与所述去磁电路并联，所述第一开关管被配置为当所述开关电源输出电压低于或等于一定阈值时为断开，当所述开关电源输出电压高于一定阈值时为闭合。
5.一种开关电源，所述开关电源副边电路包括M个开关管，所述M为大于或等于1的自然数，其特征在于，所述开关电源副边电路还包括一个权利要求1至4任一项所述应力限制装置，所述应力钳制电路一端连接其中一个开关管电压应力正端，所述应力钳制电路另一端连接对应开关管电压应力负端，所述去磁电路另一端连接所述开关电源的正输出端，所述BUCK电路的接地端连接所述开关电源的负输出端。
6.根据权利要求5所述开关电源，其特征在于，所述开关电源副边电路还包括N个权利要求1至4任一项所述应力限制装置中的应力钳制电路，所述N为大于或等于1的自然数，且(N-1)≤M，(N+1)个应力钳制电路中各应力钳制电路的一端分别与一个开关管的电压应力正端连接，各应力钳制电路的另一端分别与对应开关管的电压应力负端连接，各应力前置电路的能量输出端连接在一起。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222338658.6U CN219041636U (zh) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | 一种应力限制装置及开关电源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222338658.6U CN219041636U (zh) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | 一种应力限制装置及开关电源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219041636U true CN219041636U (zh) | 2023-05-16 |
Family
ID=86287018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202222338658.6U Active CN219041636U (zh) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | 一种应力限制装置及开关电源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219041636U (zh) |
-
2022
- 2022-09-02 CN CN202222338658.6U patent/CN219041636U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5841268A (en) | Multi-resonant soft switching snubber network for DC-to-DC converter | |
| CN103701326B (zh) | 直流-直流转换器 | |
| CN110971115B (zh) | 雷击浪涌防护电路、方法、系统、存储介质及电子装置 | |
| US8120936B2 (en) | DC-to-AC power converting device | |
| CN101714815A (zh) | 耦合电感实现高增益倍压升压型变换器 | |
| US20090219006A1 (en) | Electric power converter | |
| CN110112917A (zh) | 控制电路及应用其的有源箝位电路 | |
| KR100531923B1 (ko) | 액티브 스너버 회로를 구비하는 파워 컨버터 모듈 | |
| CN109217660B (zh) | 直流/直流升压变换器 | |
| CN101018015A (zh) | Dc－dc转换器 | |
| CN110995003B (zh) | 一种正反激式开关电源电路 | |
| CN115021544A (zh) | 一种钳位模块及开关电源 | |
| US8139379B2 (en) | Reverse energy recovery circuit | |
| EP2221951B1 (en) | Boost converter for voltage boosting | |
| CN219041636U (zh) | 一种应力限制装置及开关电源 | |
| JP2008206283A (ja) | スナバ回路 | |
| CN107154727B (zh) | 一种有源吸收自驱动电路 | |
| CN108667301B (zh) | 一种带续流通路的全桥变换器 | |
| CN106571743B (zh) | 一种双管正激开关电源电路 | |
| CN216216500U (zh) | 一种晶闸管的驱动电路、制氢电源 | |
| CN213243819U (zh) | 一种高压输入反激变换器 | |
| CN210629336U (zh) | 一种反激有源钳位驱动电路 | |
| KR200266522Y1 (ko) | 2-스위치포워드컨버터용에너지재생스너버회로 | |
| CN101854115B (zh) | 防止电流反抽的保持时间电路和功率变换器 | |
| CN212463071U (zh) | 缓冲电路及应用其的开关电源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |