一种用于有源钳位正激变换器的负高压过零采样电路

本发明属于集成电路，具体涉及一种用于有源钳位正激变换器的负高压过零采样电路。

背景技术：

1、正激变换器适用于隔离型低压大电流供电应用场景，具有广泛的应用需求。但其隔离变压器工作过程中的磁芯复位是一个难以避免的问题。有源钳位技术在实现变压器磁芯无损复位的同时突破了50％最大占空比的限制从而提高了输入电压的范围，但同时额外接入的功率管和钳位电容将为驱动电路带来挑战。

2、有源钳位正激变换器的损耗主要集中在原边主功率管和辅助功率管，虽然零电压启动能够避免功率管启动时出现电压电流交叠的现象从而降低功耗，但有源钳位正激变换器的钳位电容两端电压差在正常工作时将会达到几十伏甚至几百伏，这使得对于功率管工作状态的判断变为极其困难，具体的：有源钳位正激变换器辅助功率管的漏端电压在主功率管关断时将由负高压迅速上升而超过零电位，直至达到辅助功率管体二极管的导通压降。辅助功率管开启于漏端电压处于负压或其体二极管导通的状态都将会降低系统效率，故需要对辅助功率管的工作状态进行检测。

技术实现思路

1、本发明所要解决的，就是针对上述问题，提出一种用于有源钳位正激变换器的负高压过零采样电路，用于检测辅助功率管的工作状态。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于有源钳位正激变换器的负高压过零采样电路，其主体结构包括正激变换器控制芯片外的初级耐压电路和芯片内的次级耐压电路；初级耐压电路位于正激变换器控制芯片外，次级耐压电路位于正激变换器控制芯片内；所述电路解决了对于辅助功率管漏极负高压采样点采样时采样电路的耐压问题，并通过电压跟随电路保证了过零电压采样的线性度。

4、正激变换器控制芯片外初级耐压电路的输入端连接负高压采样点sw、主功率管控制信号drivea和功率地pgnd信号，输出端连接正激变换器控制芯片内次级耐压电路，定义正激变换器控制芯片外初级耐压电路输出第一信号sw_1；正激变换器控制芯片内次级耐压电路由芯片内vdd电源轨供电，地线接于芯片内模拟地agnd信号，正激变换器控制芯片内次级耐压电路接收来自正激变换器控制芯片外初级耐压电路的产生的第一信号sw_1，最终输出信号第二信号sw_2作为最终的过零采样信号，第二信号sw_2作为判断辅助功率管工作状态的依据而接入正激变换器控制芯片中死区/交叠时间控制单元，再经由驱动电路产生主功率管控制信号drivea和辅助功率管控制信号driveb分别控制主功率管和辅助功率管从而提高系统的工作效率；正激变换器控制芯片由总输入电压vin供电，同时vin接于变压器原边侧绕组的正输入端，；

5、正激变换器控制芯片外初级耐压电路包括负压驱动电路和耐压电路；其中负压驱动电路包括驱动电容c1、第一电阻r1和第一二极管d1，耐压电路包括第一功率mos管m1、第二电阻r2和第一齐纳二极管d2；主功率管控制信号drivea连接驱动电容c1的一端；驱动电容c1的另一端连接第一电阻r1的一端和第一二极管的正输入端并作为负压驱动电路的输出连接到耐压电路中第一功率mos管m1的栅极；第一电阻r1的另一端和第一二极管并联的另一端连接功率地pgnd；第一功率mos管m1的漏极连接负高压采样点sw，其源极连接第二电阻r2的一端和第一齐纳二极管d2的正输入端并作为耐压电路的输出端输出第一信号sw_1接入正激变换器控制芯片内次级耐压电路，第二电阻r2的另一端和第一齐纳二极管d2并联的另一端连接功率地pgnd；

6、正激变换器控制芯片内次级耐压电路包括次级耐压和电压跟随电路；其中次级耐压包括第三电阻r3、第四电阻r4、第二齐纳二极管d3、第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4、第五mos管m5和第一电流源i1；第三电阻r3的一端和第二齐纳二极管的正输入端相连并连接正激变换器控制芯片外初级耐压电路输出的第一信号sw_1；第三电阻r3的另一端连接第二mos管m2的源极；第二mos管m2的漏极连接第三mos管m3的源极；第三mos管m3的漏极连接第四mos管m4的源极；第四mos管m4的漏极连接第五mos管m5的源极；第五mos管m5的漏极连接第一电流源i1的正输入端并作为输出连接到电压跟随电路；第二mos管m2、第三mos管m3、第四mos管m4、第五mos管m5的栅极和第二齐纳二极管d3的负输入端连接于第四电阻r4的一端；第四电阻r4的另一端连接片内vdd电源轨；第一电流源i1的负输入端连接正激变换器控制芯片内模拟地agnd；次级耐压的输出信号经由电压跟随器而得到过零采样信号即第二信号sw_2。

7、本发明的有益效果为，本发明提出了一种用于有源钳位正激变换器的负高压过零采样电路，通过二次耐压的方式，解决了有源钳位正激变换器辅助功率管漏极负高压不易采样的问题；通过采样过零电压信号可以判断辅助功率管的工作状态从而调节主功率管栅驱动信号drivea与辅助功率管栅驱动信号driveb的死区/交叠时间，实现功率管的零电压启动，提高系统的工作效率。

技术特征：

1.一种用于有源钳位正激变换器的负高压过零采样电路，设定负高压采样点sw位于辅助功率管的漏极，其特征在于：所述采样电路包括位于正激变换器控制芯片外的初级耐压电路和位于正激变换器控制芯片内的次级耐压电路两部分；采样信号先经过芯片外的初级耐压电路进行初步处理，再经过芯片内的次级耐压电路从而得到过零采样信号；

技术总结本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种用于有源钳位正激变换器的负高压过零采样电路。具体包括正激变换器控制芯片外的初级耐压电路和芯片内的次级耐压电路；初级耐压电路通过检测有源钳位正激变换器辅助功率管的漏端电压获得SW采样点的初级采样信号，再经由正激变换器控制芯片内次级耐压电路二次处理，得到了仅保留采样信号过零部分的电压信号。对有源钳位正激变换器辅助功率管的漏极进行过零采样能够有效地检测辅助功率管的工作状态，为设计正激变换器控制芯片工作时功率管栅驱动信号的死区/交叠时间提供了基础。技术研发人员：罗萍,王壮壮,李成鑫,齐烨宁,冯皆凯,胡家轩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：2024/7/25