一种吸收电路及开关电容电路的制作方法

本技术涉及开关电源领域，特别涉及一种吸收电路及开关电容电路。

背景技术：

1、开关电容电路由于在精度、易于移植、可重新配置和编程等方面的优势而被广泛应用，如图1和图2所示，图1为现有梯型开关电容电路的基本电路拓扑图、图2为现有串并联型开关电容电路的基本电路拓扑图，开关电容电路的基本电路通常由电容和晶体管连接组成，电容与晶体管不同的连接关系形成不同类型的开关电容电路，具体可见图1和图2，在此不做赘述。

2、开关电容电路中，如图3所示，三电平开关电容电路具有器件应力小、整体体积小、输出纹波小的优势，其中各mos管的电压应力是输入电压的一半，因此受到广泛的关注。但是在实际应用中由于主功率布线和器件本身不可避免存在的杂散电感，同步整流mos管反向恢复时，过高的电流变化率会使mos管两端产生电压尖峰并引起振荡，严重时会超出器件的安全工作区，从而可能造成功率管的损坏。

3、为了解决上述开关电容电路中的器件应力问题，现有的解决方式通常是在mos管ds之间并联如图4中由r1和c1串联的钳位电路，mos管的最大电压应力降低较少，但r1和c1串联的钳位电路却带来了较大的损耗，使开关电容电路效率降低明显，因此进一步优化，采用图5和图6的rcd钳位电路，虽然mos管的最大电压应力和效率均有改善，但依然效果不理想。

4、为了进一步改善效率的下降的问题，采用如图7的钳位电路，但钳位二极管z1即使选用响应速度非常快的tvs二极管(瞬态电压抑制二极管：transientvoltagesuppressiondiode)，由于钳位动作存在延时，对mos管最大电压应力的钳位效果依然不理想。

技术实现思路

1、鉴于现有钳位电路存在损耗大和钳位效果不理想的问题，本实用新型提出一种吸收电路，在开关电容电路工作时能较好地钳位mos管最大电压应力的同时，不降低电路的效率，且成本低，无需控制。

2、为了实现上述实用新型的目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、第一方面，提供一种吸收电路，一种吸收电路，应用于开关电容电路，所述开关电容电路包括n个功率器件和m个第一电容，所述开关电容电路设有电源输入端，功率器件与电源输入端连接的节点及第一电容的正极作为等效电源端，其中，n≥4且n为偶数，m为小于n的整数；所述吸收电路包括第二电容、第一二极管和第二二极管，第二电容的一端作为所述吸收电路的第一端，与一功率器件的第二端连接；第二电容的另一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极连接，所述第一二极管的阳极作为所述吸收电路的第二端，与同一功率器件的第一端连接，第二电容与第一二极管组成的串联网络用于吸收功率器件的电压；所述第二二极管的阴极作为所述吸收电路的第三端，与电源输入端或一等效电源端连接，所述等效电源端的电压值与所吸收的功率器件的平台电压相等。

4、第二方面，提供一种开关电容电路，包括n个功率器件和m个第一电容，所述开关电容电路设有电源输入端，第一电容的正极作为等效电源端，其中，n≥4且n为偶数，m为小于n的整数；还包括如上所述的吸收电路。

5、优选地，所述开关电容电路为梯型开关电容电路，n个所述功率器件串联连接，第一个所述功率器件的第一端作为电源输入端；一个所述第一电容的正极与一个所述功率器件的第一端连接，负极与后一个所述功率器件的第二端连接。

6、优选地，所述第二二极管的阴极作为所述吸收电路的第三端，与电源输入端或一等效电源端连接，具体为，所述第二二极管与电源输入端或一等效电源端连接，所述电源输入端或等效电源端为被吸收电压的功率器件供电。

7、优选地，同时与所述吸收电路的第一端和第二端连接的功率器件为整流二极管、ganfet、sicfet、igbt或mos管。

8、第三方面，提供一种开关电容电路，包括四个功率器件、一第一电容、一第一滤波电容、一第二滤波电容、一电感、负载和吸收电路，四个功率器件串联连接，且第一个功率器件的第一端与第一滤波电容的一端连接后，作为开关电容电路的电源输入端，第四个功率器件的第二端与第一滤波电容的一端、第二滤波电容的一端接地；第一电容的正极与第一个功率器件的第二端、第二个功率器件的第一端连接，作为等效电源端，第一电容的负极与第三个功率器件的第二端、第四个功率器件的第一端连接；电感的一端与第二个功率器件的第二端、第三个功率器件的第一端连接，电感的另一端与第二滤波电容的另一端、负载的另一端连接；所述吸收电路包括第二电容、第一二极管和第二二极管，第二电容的一端作为所述吸收电路的第一端，与一功率器件的第二端连接；第二电容的另一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极连接，所述第一二极管的阳极作为所述吸收电路的第二端，与同一功率器件的第一端连接，第二电容与第一二极管组成的串联网络用于吸收功率器件的电压；所述第二二极管的阴极作为所述吸收电路的第三端，与电源输入端或一等效电源端连接。

9、优选地，当所述吸收电路的第一端与第一个功率器件的第二端连接时，所述吸收电路的第二端、第三端均与第一个功率器件的第一端连接。

10、优选地，所述功率器件为mos管，功率器件的第一端为漏极，第二端为源极。

11、优选地，同时与所述吸收电路的第一端和第二端连接的功率器件为整流二极管、ganfet、sicfet、igbt或mos管。

12、与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

13、吸收电路的第二电容可快速吸收与吸收电路第一端、第二端连接的功率器件两端过高的电压尖峰能量，第一二极管可确保只吸收大于设定值的电压尖峰能量，第二二极管可在单周期内实现第二电容尖峰能量释放给与吸收电路第三端连接的等效电源端的第一电容或电源输入端，从而使开关电容电路在启机、关机、动态或异常状态下电压应力满足设计要求，同时实现稳态高效率工作，改善了被吸收电压的功率器件的选型，降低了成本。

技术特征：

1.一种吸收电路，应用于开关电容电路，所述开关电容电路包括n个功率器件和m个第一电容，所述开关电容电路设有电源输入端，功率器件与电源输入端连接的节点及第一电容的正极作为等效电源端，其中，n≥4且n为偶数，m为整数；其特征在于，所述吸收电路包括第二电容、第一二极管和第二二极管，第二电容的一端作为所述吸收电路的第一端，与一功率器件的第二端连接；第二电容的另一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极连接，所述第一二极管的阳极作为所述吸收电路的第二端，与同一功率器件的第一端连接，第二电容与第一二极管组成的串联网络用于吸收功率器件的电压；所述第二二极管的阴极作为所述吸收电路的第三端，与一等效电源端连接，所述等效电源端的电压值与所吸收的功率器件的平台电压相等。

2.一种开关电容电路，其特征在于，包括n个功率器件和m个第一电容，所述开关电容电路设有电源输入端，第一电容的正极作为等效电源端，其中，n≥4且n为偶数，m为小于n的整数；还包括如权利要求1所述的吸收电路。

3.根据权利要求2所述的开关电容电路，其特征在于，所述开关电容电路为梯型开关电容电路，n个所述功率器件串联连接，第一个所述功率器件的第一端作为电源输入端；一个所述第一电容的正极与一个所述功率器件的第一端连接，负极与后一个所述功率器件的第二端连接。

4.根据权利要求3所述的开关电容电路，其特征在于，所述第二二极管的阴极作为所述吸收电路的第三端，与电源输入端或一等效电源端连接，具体为，所述第二二极管与电源输入端或一等效电源端连接，所述电源输入端或等效电源端为被吸收电压的功率器件供电。

5.根据权利要求2-4任一项所述的开关电容电路，其特征在于，同时与所述吸收电路的第一端和第二端连接的功率器件为整流二极管、ganfet、sicfet、igbt或mos管。

6.一种开关电容电路，其特征在于，包括四个功率器件、一第一电容、一第一滤波电容、一第二滤波电容、一电感、负载和吸收电路，四个功率器件串联连接，且第一个功率器件的第一端与第一滤波电容的一端连接后，作为开关电容电路的电源输入端，第四个功率器件的第二端与第一滤波电容的一端、第二滤波电容的一端接地；第一电容的正极与第一个功率器件的第二端、第二个功率器件的第一端连接，作为等效电源端，第一电容的负极与第三个功率器件的第二端、第四个功率器件的第一端连接；电感的一端与第二个功率器件的第二端、第三个功率器件的第一端连接，电感的另一端与第二滤波电容的另一端、负载的另一端连接；所述吸收电路包括第二电容、第一二极管和第二二极管，第二电容的一端作为所述吸收电路的第一端，与一功率器件的第二端连接；第二电容的另一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极连接，所述第一二极管的阳极作为所述吸收电路的第二端，与同一功率器件的第一端连接，第二电容与第一二极管组成的串联网络用于吸收功率器件的电压；所述第二二极管的阴极作为所述吸收电路的第三端，与电源输入端或一等效电源端连接。

7.根据权利要求6所述的开关电容电路，其特征在于，当所述吸收电路的第一端与第一个功率器件的第二端连接时，所述吸收电路的第二端、第三端均与第一个功率器件的第一端连接。

8.根据权利要求6-7任一项所述的开关电容电路，其特征在于，所述功率器件为mos管，功率器件的第一端为漏极，第二端为源极。

9.根据权利要求6所述的开关电容电路，其特征在于，同时与所述吸收电路的第一端和第二端连接的功率器件为整流二极管、ganfet、sicfet、igbt或mos管。

技术总结
本技术涉及一种吸收电路及开关电容电路，吸收电路第一端、第二端分别与被吸收功率器件的两端连接，吸收电路的第三端与一供电端连接，供电端与所吸收的电压相等；可将MOSFET的最大电压应力维持在设定值Vx，对低于设定值Vx的电压不进行钳位动作，所以本技术钳位电路不但不降低开关电源稳态效率，由于整流管的最大电压应力降低可以选用更低耐压的MOSFET，所以效率得到了进一步提升，同时降低了成本。

技术研发人员：付垚,卢鹏飞,刘继翔
受保护的技术使用者：广州金升阳科技有限公司
技术研发日：20220915
技术公布日：2024/1/12