一种有源钳位反激变换器

本发明涉及开关电源，具体涉及一种有源钳位反激变换器。

背景技术：

1、当前全球电子产品不断创新，特别是应用于usb pd快充的ac-dc变换器对功率密度和变换器效率提出了很高的要求，目前ac-dc变换器大部分采用反激拓扑，有源钳位反激变换器相比传统反激变换器提高了对漏感能量的利用率，可实现功率管的软开启，因此有效的提高了效率。

2、常规的反激拓扑系统的输入为市电，其经全桥整流后和稳压电容滤波后的母线电压(vbulk)为有源钳位反激变换器的输入，当母线电压过低时，反激变换器应停止工作。传统的母线电压检测方法为使用电阻分压进行检测，因为母线电压可高达400v，需要较大的电阻值以降低静态功耗，带来了额外的外部元件开销。

3、因此，有必要提供改进的母线电压采样技术方案以克服现有技术存在的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的为提供一种通用的适用于有源钳位反激变换器的母线电压采样电路，利用变压器辅助绕组两端电压的绝对值在特定时间周期内与母线电压线性相关的特点，将对母线电压采样从传统的几百伏的高电压域转移到了负几十伏的低压域，减小了所需分压电阻的阻值。

2、本发明的技术方案为：

3、一种有源反激变换器，包括变压器、第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一二极管、第二二极管、漏感和控制电路；

4、所述变压器具有原边绕组、副边绕组和辅助绕组，其中原边绕组的同名端通过漏感后接母线电压；第一电容的一端接母线电压，第一电容的另一端接地；

5、第一开关管的漏极通过第一电阻和第二电容并联构成的电路后接母线电压，第一开关管的栅极和源极接控制电路，第一开关管的源极还接第二开关管的漏极、原边绕组的异名端；

6、第二开关管的栅极和源极接控制电路，第二开关管的源极还通过第二电阻后接地；

7、辅助绕组的异名端接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极接控制电路和第三电容的一端，辅助绕组的同名端、第四电阻的一端和第三电容的另一端接地；

8、辅助绕组的异名端接第三电阻的一端，第三电阻的另一端接控制电路和第四电阻的另一端；

9、副边绕组的异名端接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极接第四电容的一端，副边绕组的同名端和第四电容的另一端接地；

10、所述控制电路包括驱动模块和母线电压采样模块；其中驱动模块连接第一开关管的栅极和源极和第二开关管的栅极和源极；驱动模块为传统有源钳位反激变换器中的必备电路模块，本发明并未对其改进，在此省略该部分不必要的描述；

11、所述母线电压采样模块的技术方案如图3所示，包括第一偏置电流、第二偏置电流、第一低压nmos管、第二低压nmos管、第三低压nmos管、第一高压nmos管、第一低压pmos管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第五电容、第六电容、第七电容、第一缓冲器、第一与门、第一反相器、第一传输门、第二传输门、第一运算放大器；

12、其中，第一偏置电流和第二偏置电流并联构成的电流接第一低压nmos管的栅端和第八电阻的一端；第八电阻的另一端接第一低压nmos管的漏端、第一低压pmos管的漏端和第二低压nmos管的栅端；第一低压nmos管的源端接地；

13、第五电阻的一端接第六电阻的一端、第一高压nmos管的栅端、第五电容的一端和第六电容的一端；第五电阻的另一端接第一低压pmos管的源端；第一低压pmos管的栅端接第六电阻的另一端、第二低压nmos管的漏端、第三低压nmos管的源端、第一传输门的输入；

14、第二二极管的阴极(vdd)接第一高压nmos管的漏端；第一高压nmos管的源端接第七电阻的一端；第七电阻的另一端接第三低压nmos管的漏端；第三低压nmos管的栅端接第一输入偏置电压；

15、第二低压nmos管的源端通过第九电阻后接第三电阻的另一端(vs)；第一传输门的输出接第五电容的另一端和第二传输门的输入；第一传输门的同相控制端接第一与门的输出、第一反相器的输入和第二传输门的反相控制端；第一传输门的反相控制端接第一反相器的输出和第二传输门的同相控制端；

16、第二传输门的输出接第六电容的另一端和第一运算放大器的正输入端；第一运算放大器的负输入端接第一运算放大器的输出；第一缓冲器的输入接第二开关管的控制信号vgs_q2(vgs_q2＝vg2-vs2)，第一缓冲器的输出接第一与门的第一输入和第十电阻的一端；第十电阻的另一端接第七电容的一端和第一与门的第二输入；第七电容的另一端接地。

17、本发明的有益效果至少包括：

18、本发明实施例的有源钳位反激变换器中的母线电压采样模块，通过利用反激变换器已有的辅助绕组，结合辅助绕组两端电压在特定时间周期与母线电压呈线性关系的特点，将对母线电压的采样从几百伏的高压域转移到了辅助绕组所处的负几十伏的较低的电压域；该模块还具有负压钳位功能，可将与辅助绕组相关的芯片引脚vs的电压在辅助绕组两端电压为负时钳位至-200mv，防止负压损坏芯片。

技术特征：

1.一种有源反激变换器，包括变压器、第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一二极管、第二二极管、漏感和控制电路；

技术总结
本发明公开了一种有源钳位反激变换器，包括：第一电容；第二电容和第一电阻；第一开关管、第二开关管和第二电阻；变压器，包括漏感、原边绕组、副边绕组、辅助绕组；第一二极管和第四电容；第二二极管和第三电容；第三电阻和第四电阻；控制电路，包括驱动模块和母线电压采样模块，母线电压采样模块利用辅助绕组电压为负时电压值与母线电压线性相关的特点，并将依次串联在辅助绕组两端的第三电阻和第四电阻的连接点钳位为‑200mV，从而将辅助绕组电压转换为Ivs电流采样至芯片内部，并结合开关时序，将Ivs电流信息转换为存储在电容上的电压信息。本发明将对母线电压的采样转移到电压较低的辅助绕组，从而在相同的静态电流下，减小了分压电阻的阻值。

技术研发人员：明鑫,黄江涛,孙天一,余寅实,王卓,张波
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13