本发明涉及一种包括双极有源箝位的开关模式电源以及一种操作开关模式电源的方法。
背景技术：
电源被很好地表征和理解，因为所有电子系统需要某种功率。对于从移动装置到线路供电硬件的应用，因为趋向于较小的尺寸、较高的效率、较高的可靠性和较大的功率完整性，所以电源设计和选择仍然继续对工程师造成挑战。随着比如5g的高速数据通信系统的出现，定时和噪声容限要求正变得极端。为了解决较小尺寸外型中的有效且可靠的功率递送问题，电源设计者可以使用具有反激拓扑的开关模式电源(smps)。此类反激拓扑(即，电路设计)可以用于高达150瓦的功率电平，并且可以在较小的尺寸和较低的成本下提供具有较低组件计数的设计。电路设计中的反激拓扑还可以提供输入/输出隔离，并且通常提供良好的效率。
smps或“切换器(switcher)”是使用切换调节器以维持来自ac或dc源的稳定输出电压的电源。切换调节器通常使用在“接通”和“关断”状态之间切换以维持输出电压调节的一个或多个半导体装置，例如双极结型晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)或绝缘栅极双极晶体管(igbt)。半导体装置可以以固定的“接通”时间和可变的频率操作，或者更通常地，以固定的频率和可变的占空比操作。当切换装置“接通”或“关断”时，切换装置的低功耗引起高效率。半导体装置通常在状态之间的转变期间耗散功率。而且，因为切换频率通常为几十千赫，所以变压器、电感器和电容器可以小得多，从而提供高容积效率。
有源箝位电路正用于开关模式电源中以回收泄漏电感损耗。对于离线反激开关模式电源，有源箝位电路通常是用n型mosfet开关装置制成，并包括高压侧驱动器。因为高压侧驱动器通常需要电平移位电路，所以高压侧驱动器会给有源箝位smps拓扑增加显著的成本。高压侧驱动器通常还需要昂贵的高压ic技术。离线有源箝位反激(acf)技术是昂贵的，因为它通常使用n型mosfet开关装置，与双极装置相比，n型mosfet开关装置更昂贵。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，提供一种开关模式电源，包括：
串联连接的双极结型晶体管，所述双极结型晶体管包括集电极、基极、发射极和电容器，所述电容器被配置为有源箝位电路并适用于通过使与所述双极结型晶体管相关联的集电极-基极结正向偏压而使所述双极结型晶体管接通。
在一个或多个实施例中，所述开关模式电源进一步包括用于由控制ic驱动的低压侧开关的漏极，所述漏极还与变压器的初级绕组的第一末端连接件和所述有源箝位电路连接。
在一个或多个实施例中，所述双极结型晶体管的存储电荷使所述双极结型晶体管保持导通并作为有源箝位进行操作。
在一个或多个实施例中，所述双极结型晶体管的导通时间取决于所述双极结型晶体管的存储电荷。
在一个或多个实施例中，所述开关模式电源进一步包括具有短路的基极和发射极的所述双极结型晶体管。
在一个或多个实施例中，所述开关模式电源进一步包括：
用第一末端连接到所述集电极的第一电阻器；以及
包括阳极和阴极的至少一个二极管，所述至少一个二极管用所述阳极连接到所述第一电阻器的第二末端并用所述阴极连接到所述基极。
在一个或多个实施例中，所述第一电阻器和所述至少一个二极管用于通过将电流从所述集电极-基极结偏转到所述至少一个二极管而减少所述双极结型晶体管的电荷存储时间。
在一个或多个实施例中，所述开关模式电源进一步包括与所述电容器并联连接的第二电阻器。
在一个或多个实施例中，所述开关模式电源进一步包括：
与所述电容器串联连接到变压器的初级绕组的第一末端连接件的所述集电极；
连接到接地或所述初级绕组的输入电压和第二末端连接件中的至少一个的所述发射极；以及
连接到所述发射极的所述基极。
在一个或多个实施例中，所述开关模式电源进一步包括：
与所述电容器串联连接到变压器的初级绕组的第一末端连接件的所述发射极；
连接到接地或所述初级绕组的输入电压和第二末端连接件中的至少一个的所述集电极；以及
连接到所述发射极的所述基极。
在一个或多个实施例中，所述双极结型晶体管的所述基极由第一电阻器连接到所述发射极。
根据本发明的第二方面，提供一种开关模式电源，包括：
双极结型晶体管，所述双极结型晶体管包括集电极、基极和发射极，所述双极结型晶体管与电容器串联连接，所述电容器被配置为有源箝位电路并适用于通过使与所述双极结型晶体管的所述集电极和所述基极相关联的集电极-基极结正向偏压而使所述双极结型晶体管接通；
连接到所述集电极的第一电阻器的第一末端；以及
包括阳极和阴极的至少一个二极管，所述至少一个二极管用所述阳极连接到所述第一电阻器的第二末端，并且所述至少一个二极管用所述阴极连接到所述基极。
在一个或多个实施例中，所述双极结型晶体管的存储电荷使所述双极结型晶体管保持导通并作为有源箝位进行操作。
在一个或多个实施例中，所述开关模式电源进一步包括：
与所述电容器串联连接到变压器的初级绕组的第一末端连接件的所述集电极；
连接到接地或所述初级绕组的输入电压和第二末端连接件中的至少一个的所述发射极；以及
连接到所述发射极的所述基极。
在一个或多个实施例中，所述开关模式电源进一步包括：
与所述电容器串联连接到变压器的初级绕组的第一末端连接件的所述发射极；
连接到接地或所述初级绕组的输入电压和第二末端连接件中的至少一个的所述集电极；以及
连接到所述发射极的所述基极。
根据本发明的第三方面，提供一种操作开关模式电源的方法，包括：
在开关模式电源的次级冲程开始时，使包括基极、发射极和集电极的双极结型晶体管的集电极-基极结正向偏压，从而使电流能够从所述集电极流向所述基极，其中所述双极结型晶体管的集电极电流对基极电流的比率使电流从所述集电极流向所述发射极；以及
当将与变压器中的泄漏电感相关联的能量传送到电容器时，使流过所述双极结型晶体管的电流能够使存储在所述双极结型晶体管中的电荷反向，由此随着电流从所述发射极流向所述集电极而使所述双极结型晶体管保持导通。
在一个或多个实施例中，存储在所述双极结型晶体管中的所述电荷使所述双极结型晶体管保持导通并作为有源箝位进行操作。
在一个或多个实施例中，所述双极结型晶体管的导通时间取决于存储在所述双极结型晶体管中的电荷。
在一个或多个实施例中，连接到所述集电极的电阻器和连接到所述基极的至少一个二极管用于通过将电流从所述集电极-基极结偏转到所述至少一个二极管来从所述集电极到所述基极限制所述电流而减少所述双极结型晶体管的存储时间。
在一个或多个实施例中，通过使与所述双极结型晶体管相关联的所述集电极-基极结正向偏压，使所述双极结型晶体管接通以由此作为有源箝位电路进行操作，以使所述双极结型晶体管的存储电荷能够在所述集电极-基极结偏压反向时使所述双极结型晶体管保持导通。
本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。
附图说明
图1被标记为现有技术，描绘了当前可用的无源箝位反激的电路图。
图2描绘了对应于图1所描绘的现有技术电阻器电容器二极管(rcd)箝位漏极电压电路设计的示例信号。
图3描绘了用于pnp箝位漏极电压电路设计的示例信号。
图4被标记为现有技术，描绘了有源箝位反激(acf)电路设计的电路图，所述有源箝位反激(acf)电路设计可以用于从与有源箝位反激电路相关联的变压器回收泄漏电感中的能量。
图5被标记为现有技术，描绘了对应于有源箝位反激电路的示例信号。
图6被标记为现有技术，描绘了具有负电源电压的低压侧有源箝位的电路图。
图7被标记为现有技术，描绘了电容性耦合低压侧有源箝位的电路图。
图8a描绘了根据本发明的实施例的使用用作双极箝位开关的p型双极装置的有源箝位反激电路的电路图。
图8b描绘了根据本发明的实施例的使用图8a的p型双极装置的有源箝位反激电路中的电流流动。
图9描绘了根据本发明的实施例的对应于有源箝位反激电路的示例性信号，所述有源箝位反激电路具有用作双极箝位开关的双极装置。
图10描绘了根据本发明的实施例的有源箝位反激电路的电路图，所述有源箝位反激电路具有用作双极箝位开关的p型双极装置，所述双极箝位开关具有连接到双极装置以减少其存储时间的附加电阻器和二极管。
图11描绘了根据本发明的实施例的有源箝位反激电路的电路图，所述有源箝位反激电路具有用作双极箝位开关装置的p型双极，所述双极箝位开关装置具有连接到双极装置以减少其存储时间的附加电阻器r1、二极管d7和d8，以及连接在双极装置和变压器之间以用于管理dc偏压的电阻器r2和电容器c3。
图12描绘了根据本发明的实施例的有源箝位反激电路的电路图，所述有源箝位反激电路具有用作双极箝位开关的n型双极装置。
图13描绘了根据本发明的实施例的有源箝位反激电路的电路图，所述有源箝位反激电路具有用作双极箝位开关的n型双极装置，以及连接到双极装置以延长其存储时间的附加电阻器r1。
图14描绘了根据本发明的实施例的有源箝位反激电路的电路图，所述有源箝位反激电路具有用作双极箝位开关的p型双极装置，以及连接到双极型装置以减少其存储时间的附加电阻器r1和二极管d7和d8，以及用于dc偏压的电阻器r2，所述电路图在外观上类似于图11的电路图，但是组件c3和s2的顺序相反。
图15描绘了根据本发明的实施例的有源箝位反激电路的电路图，所述有源箝位反激电路具有用作双极箝位开关的p型双极装置，以及连接到双极装置以减少其存储时间的附加电阻器r1和二极管d7和d8，所述电路图在外观上类似于图11的电路图，但是一系列组件c3和s2连接到用于s1的源极端。
图16描绘了根据本发明的替换实施例的有源箝位反激电路的电路图，所述有源箝位反激电路具有用作双极箝位开关的p型双极装置，以及连接到双极装置以减少存储时间的附加电阻器r1和二极管d7和d8，所述电路图在外观上类似于图15的电路图，但是组件c3和s2的顺序相反。
图17描绘了操作开关模式电源的方法的流程图。
具体实施方式
应容易理解，本文总体上所描述的和附图所示的实施例的组件可以以各种各样的不同配置来布置和设计。因此，以下对如图所表示的各种实施例的更详细描述并不意图限制本公开的范围，而是仅仅表示各种实施例。虽然在附图中呈现了实施例的各种方面，但是附图不一定按比例绘制，除非有特定指示。
在不脱离本发明的主旨或基本特性的情况下，可以以其它特定形式来体现本发明。所描述的实施例在所有方面都应被视为仅仅是说明性的，而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由此具体实施方式指示。在权利要求书的等效含义和范围内的所有变化都包括在权利要求书的范围内。
本说明书通篇中提及特征、优点或类似语言并不暗示可以借助本发明实现的所有特征和优点应在或是在本发明的任何单个实施例中。更确切地说，涉及特征和优点的语言应被理解为意味着结合实施例所描述的特定特征、优点或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书通篇中的特征和优点以及类似语言的论述可以但不一定是指同一个实施例。
此外，本发明的所描述的特征、优点和特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。相关领域的技术人员根据本文的描述应认识到，可以在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实施本发明。在其它情况下，在某些实施例中可以认识到可能未存在于本发明的所有实施例中的附加特征和优点。
本说明书通篇中提及“一个实施例”、“实施例”或类似语言意味着结合所指示的实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书通篇中的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可以但不一定全部是指同一个实施例。
电源领域中需要改进的用于开关模式电源的箝位电路，所述箝位电路可以有效且低成本地回收泄漏电感损耗。现在将描述作为有源箝位装置进行操作的双极开关装置，其中双极装置的存储电荷性质可以用于使开关保持导通和工作，就好像它是有源箝位一样，而不需要驱动器电路。当前解决方案还不知道利用双极开关的存储电荷实现有源箝位作用。
参考被标记为现有技术的图1，示出了现有技术无源箝位反激电路100的示意图。在没有有源箝位的应用中，来自泄漏电感的能量通常会在电阻器r1中耗散。电阻器电容器二极管(rcd)箝位通常包括二极管d5、电容器c3和电阻器r1。与有源箝位解决方案相比，使用无源rcd箝位的应用通常是以较低的成本被提供，因为泄漏能量耗散而不是被回收，所以会得到较低的效率。除了效率优点之外，有源箝位反激电路设计通常还会引起较低的峰值漏极电压和较少的高频振铃。
图2用图形描绘了对应于图1所描绘的现有技术无源rcd箝位漏极电压电路设计的示例信号。在图2中，示出了具有rcd箝位的反激smps电路的漏极电压。在次级冲程开始时，存在高峰值电压210和高频振铃信号220。高峰值电压210(例如10mhz)需要s1的较高击穿电压额定值。高频振铃信号220增加电磁干扰(emi)。
参考图3，在图形300中提供了漏极信号的例子，但是现在包括有源筘位反激的影响。漏极电压尖峰310被示出为已显著减小，此外，与图2相比，不再存在高频振铃，从而引起较低的emi。
参考被标记为现有技术的图4，描绘了acf电路400设计(有源箝位反激电路)的示意图。acf电路400可以包括控制ic410ic1，其用于管理来自变压器t1的泄漏电感的能量的回收。在t1中，初级绕组413和次级绕组414可以经由t1所提供的互感而耦合。这种耦合可能是不完美的。泄漏电感可以在转换器的切换期间存储可能不被传送到次级侧的一些能量。控制ic410ic1可以进一步包括高压侧驱动器415(hs驱动器)、低压侧驱动器417(ls驱动器)和电平移位器420。除了控制ic410之外，acf电路400还可以包括有源箝位电路系统，所述有源箝位电路系统可以包括箝位电容器c3、箝位开关s2，箝位开关s2可以连接在控制ic410和变压器t1的初级绕组413的第一末端连接件之间。初级绕组413的第二末端连接件被示出为连接到vin。
在操作期间，控制ic410可以管理在acf电路400中的次级冲程开始时，呈泄漏电感形式的能量从t1处的初级绕组413到箝位电容器c3的传送，然后在次级冲程的其余部分期间，将此能量通过变压器t1释放到次级绕组414处的输出。为acf电路400供电的主ac输入401可以经由桥式整流器二极管d1、d2、d3和d4连接到输入存储电容器c1。控制ic410从脉宽调制器405(pwm)驱动mosfet开关s1和s2。pwm交替地驱动s1和s2：当使s1导通时，使s2不导通。当s2导通时，s1不导通。通常，当两个开关都不导通时，在将一个开关切换到不导通和将另一个开关切换到导通之间存在小的时间段。实施这种所谓的“非重叠时间”以防止不期望的直通状态。s1由低压侧驱动器417驱动。高压侧驱动器415通过电平移位器420驱动s2。实施电平移位器420是因为高压侧驱动器415参考漏极电压而不是接地。控制ic410由电源电压vcc供电。高压侧驱动器415由电源电压vcc_hs供电。在s1导通且漏极电压下降到零伏之后，高压侧供电电容器c4通过二极管d5充电。然后，在转换器的次级冲程期间，能量经由变压器t1和整流器二极管d6传送到输出电容器c5。输出电压可以由ic2经由光电耦合器o1控制。afc电路400的输入侧和输出侧由t1和o1电隔离。
参考被标记为现有技术的图5，描绘了具有对应于acf电路400的示例信号的图形500。所绘制的相关信号用于1s_栅极、hs_栅极和漏极。注意，hs_栅极信号参考漏极：低电平不是接地(0)，而是漏极电压。在ls_栅极为高的时间期间，能量存储在变压器t1中。在ls栅极已切换到零之后，hs_栅极被示出为高，并且存储在t1中的能量被示出为传送到次级冲程侧。存储在泄漏电感中的能量被示出为在次级冲程开始期间传送到箝位电容器c3。因为由高hs_栅极信号使s2导通，所以传送到c3的能量被示出为在次级冲程的其余部分期间传送到输出。
参考被标记为现有技术的图6，描绘了具有负电源电压的低压侧有源箝位600的电路图。低压侧开关s1由低压侧驱动器617驱动。箝位开关s2现在是p型开关。用于s2的驱动器615输出相对于接地的负电压以使s2导通。附加负电源电压vcc_neg和电平移位器420再次用于这种类型的驱动器。
图7中示出了低压侧有源箝位反激转换器电路700，图7也被标记为现有技术。为了克服对负电源电压的需要，p型箝位开关s2可以由电容器c4电容性地耦合到驱动器715。尽管未使用负电源电压，但是添加了附加组件c4和r1以用于电平移位。p型mosfet装置很少用于高压应用，因为p型高压mosfet比n型高压mosfet昂贵得多。然而，p型高压双极结型晶体管比mosfet装置便宜得多，并且与n型高压bjt相当。先前的解决方案使用驱动器来控制有源箝位开关，并且还需要由有源硅电平移位器或电容性地使用电容器进行电平移位。
电荷存储效应决定了例如bjt的半导体装置的速度。在大多数情况下，电荷存储效应会使性能退化，因为电荷存储效应降低了最大切换速度。然而，电荷存储可以有利地用于本实施例。
参考图8a，示出了根据实施例的特征的有源箝位电路800的示意图。这里，双极箝位开关s2可以以p型高压双极结型晶体管(bjt)装置的形式被提供，并被示出为与t1的初级绕组并联安置，并且具有短路的基极-发射极连接件810，其中基极和发射极都连接到vin。双极箝位开关s2可以以例如nexperiapbhv9560或ststn9260或stn9360的形式被提供。电容器c3可以安置在双极箝位开关s2的集电极和t1的初级绕组的第一末端连接件之间。t1的第二末端连接件被示出为连接到vin。
如图8b所示，再次示出了有源箝位电路800的示意图，所述示意图示出了由三条虚线描绘的与双极箝位开关s2相关联的有源箝位电流的路径。参考图9，示出了具有图8a所描绘的有源箝位电路800的示例信号的图形900。在图9所示的次级冲程开始时，集电极-基极结正向偏压，并且电流最初从集电极流向基极，如图8b中从集电极向上流向位于s2左侧的短路的基极的第一虚线所示。如图8b中位于s2右侧的向上流动的第二虚线箭头所示，用于s2的双极晶体管的反向hfe(集电极电流对基极电流的比率)也可以使一些电流从集电极流向短路的发射极。当泄漏电感的能量传送到箝位电容器c3时，其由图9中的初级冲程表示，则通过s2的电流方向反向。尽管基极-发射极连接件短路，但是随着电流如由第三虚线箭头所示从发射极流向集电极，存储在c3中的基极存储电荷可以使晶体管保持导通达一段时间，所述第三虚线箭头被示出为向下流动并在图8a中位于s2的右侧。
通常，如图9所示，在初始正电流脉冲和负电流脉冲之后存在小电流振铃信号910。振铃可以由泄漏电感和箝位电容器c3的共振造成。在双极箝位开关s2的基极区中的存储电荷重组之后，双极箝位开关s2将再次变得不导通。对于例如bjt的高压p型双极装置，存储电荷会太大而不能允许smps的高频切换操作。存储时间应小于次级冲程的长度：在使s1在下一个初级冲程导通的时刻，双极箝位开关s2应不导通。
参考图10，描绘了有源箝位反激电路1000的示意图，有源箝位反激电路1000具有被配置成充当双极箝位开关s2的p型双极装置，双极箝位开关s2具有连接在电容器c3和集电极之间的附加电阻器r1，以及串联连接在电容器c3和基极之间的二极管d7和d8，以减少存储时间。至少一个二极管可以由其阴极连接到基极，其中二极管的阳极连接到电容器c3。如图10所示，为了限制电荷存储时间，可以实施二极管d7和d8连同电阻器r1以限制集电极到基极电流。电流的部分可以从集电极-基极结偏转到二极管d7和d8，如向上流动并位于d7和d8左侧的虚线所示。当集电极-基极结导通时，横越电阻器r1的电压等于：
u(r1)＝u(d7) u(d8)-ucb，
其中u(d7)和u(d8)是d7和d8的正向电压降，ucb是s2的集电极-基极结的正向电压降。通过集电极-基极结的电流则可以是：
icb＝u(r1)/r1，
其中r1是r1的电阻值。如果u(d7)、u(d8)和ucb是约0.7v的二极管电压，则集电极-基极结电流可以是：
icb＝0.7v/r1。
因此，r1的电阻值可以用于设置最大集电极基极电流和最大存储时间。图10所描绘的解决方案可以与n型bjt以及p型bjt一起使用。
图11描绘了使用双极箝位开关s2的有源箝位反激电路1100的示意图，双极箝位开关s2具有用于减少存储时间的附加电阻器r1和二极管d7和d8，以及用于控制dc偏压的电阻器r2。可以与箝位电容器c3并联添加电阻器r2。如果箝位电容器c3充电使得电压电平太高，则集电极-基极结在次级冲程开始时将不再正向偏压。然后，s1的漏极电压将不再被箝位。为了解决这种情况，可以选择具有高欧姆值并且可以并联连接到箝位电容器c3的电阻器r2。r2的值可以是例如1兆欧姆。如果仅使用一个二极管(d7或d8)，则所述二极管可以由其阴极连接到基极，并且所述二极管可以由其阳极连接到电阻器r2的末端(第一末端或第二末端)。
参考图12，描绘了有源箝位反激电路1200的示意图，有源箝位反激电路1200具有用作双极箝位开关s2的n型双极装置。此电路的操作类似于p型双极装置的操作。这里，双极箝位开关s2的基极和集电极端短路。在次级冲程开始时，基极-集电极结将会正向偏压，从而在双极箝位开关s2的基极区中产生存储电荷。此存储电荷将在电流的极性反向之后使双极箝位开关s2保持导通达一段时间。通常，n型bjt的存储时间比p型bjt少得多。
参考图13，描绘了使用n型双极装置作为双极筘位开关s2和附加电阻器r1的有源箝位反激电路1300的示意图。为了减少存储时间，将电阻器r1作为双极箝位开关的基极-发射极连接件插入，而不是如图12所示的基极-集电极的完全短路。此电阻器可以是低欧姆的(例如1欧姆)，并且可以延长双极箝位开关s2由存储电荷保持导通的时间。如图10所示，取决于bjt的存储时间和期望的导通时间，可以通过在双极箝位开关s2的基极和集电极之间添加r1来延长导通时间，或者可以通过限制s2的基极电流来减少导通时间。
其它连接也是可能的。参考图14，描绘了有源箝位反激(acf)电路1400的示意图，有源箝位反激(acf)电路1400具有作为双极箝位开关s2的p型双极装置、用于减少存储时间的附加电阻器r1和二极管d7和d8，以及用于dc偏压的电阻器r2。acf电路1400类似于图11的电路图，但是组件c3和s2的顺序可以相反，其中箝位电容器c3连接到vin。因为s2和c3串联，所以位置可以相反。因此，如图14所示，c3可以连接到vin，而s2可以连接在c3的其它端和漏极节点之间。
参考图15，描绘了acf电路1500的另一示意图，acf电路1500具有作为其双极箝位开关s2的p型双极装置，以及附加电阻器r1和二极管d7和d8，以减少存储时间。再次，所述电路在外观上类似于图11的电路图，然而，组件c3和s2可以接地而不是连接到vin。因为c3不传导dc电流，所以接地是可能的，因此，箝位可以连接到任何合适的节点。
参考图16，描绘了acf电路1600的又一个示意图，acf电路1600具有作为其双极箝位开关s2的p型双极装置，以及附加电阻器r1和二极管d7和d8，以减少存储时间。再次，所述电路在外观上类似于图15的电路图，但是组件c3和s2的顺序可以相反，并且c3可以接地，如关于图15中的电路所讨论。
参考图17，描绘了操作开关模式电源的方法的流程图1700。参考框1710，在开关模式电源的次级冲程开始时，使包括基极、发射极和集电极的双极结型晶体管的集电极-基极结正向偏压，从而使电流能够从集电极流向基极，并且双极结型晶体管的集电极电流对基极电流的比率使电流从集电极流向发射极。然后，如框1720所示，当将与变压器中的泄漏电感相关联的能量传送到电容器时，使流过双极结型晶体管的电流能够使存储在双极结型晶体管中的电荷反向，由此随着电流从发射极流向集电极而使双极结型晶体管保持导通。考虑到前述内容可以了解，存储在双极结型晶体管中的电荷可以使双极结型晶体管保持导通并作为有源箝位进行操作。此外，双极结型晶体管的导通时间可以取决于存储在双极结型晶体管中的电荷。而且，通过将电流从集电极-基极结偏转到连接到基极时的至少一个二极管来限制集电极到基极电流，连接到集电极时的电阻器和所述至少一个二极管可以用于减少双极结型晶体管的存储时间。因此，通过使与双极结型晶体管相关联的集电极-基极结正向偏压，可以使双极结型晶体管接通以由此作为有源箝位电路进行操作，并使双极结型晶体管的存储电荷能够在集电极-基极结偏压反向时使双极结型晶体管保持导通。
实施例的一个特征是提供一种双极装置(即，双极结型晶体管)，其被配置成作为用于开关模式电源的有源箝位开关(“双极箝位开关”)进行操作。
实施例的另一个特征是提供一种双极装置，其可作为双极箝位开关进行操作，其中所述双极箝位开关的存储电荷性质可以用于使开关模式电源保持导通和工作，而不需要通常与有源箝位开关相关联的高压侧驱动器。
实施例的另外一个特征是提供一种双极装置，其被配置成作为双极箝位开关进行操作，其中所述双极箝位开关的存储电荷性质可以用于使用所述双极装置的存储电荷使开关模式电源保持导通和工作，就好像它是有源箝位一样。
实施例的又一个特征是提供一种用于用作双极箝位开关的双极结型晶体管，其中双极装置的存储电荷性质可以用于使开关模式电源保持导通和工作，以作为用于基于反激拓扑的开关模式电源的有源箝位，如例如在智能手机中、在平板电脑中、针对笔记本电脑充电器、在路由器中和针对媒体盒电源所使用。
实施例的另一个特征是将p型或n型双极装置用作用于有源箝位的双极箝位开关，其中通过使基极-集电极结正向偏压而使所述双极装置接通，并且其中当使基极-集电极结偏压反向时，所述双极装置的存储电荷将使开关模式电源保持导通达有限的时间。
实施例的另一个特征是在用作双极箝位开关的双极装置的基极和发射极之间插入电阻器，以延长电荷存储时间并延长由存储电荷使所述箝位开关保持导通的时间。为了缩短导通时间，可以通过将所述双极装置的正向偏压基极-集电极结的电流的部分从所述双极箝位开关偏转到另一电路来限制所述电流，所述另一电路可以以至少一个二极管或串联连接的二极管的形式被提供。
实施例的另外一个特征是提供一种操作开关模式电源的方法。因此，在开关模式电源的次级冲程开始时，可以使包括基极、发射极和集电极的双极结型晶体管的集电极-基极结正向偏压，从而使电流能够从所述集电极流向所述基极，并且所述双极结型晶体管的集电极电流对基极电流的比率可以使电流从所述集电极流向所述发射极。然后，当将与变压器中的泄漏电感相关联的能量传送到电容器时，使流过所述双极结型晶体管的电流能够使存储在所述双极结型晶体管中的电荷反向，由此随着电流从所述发射极流向所述集电极而使所述双极结型晶体管保持导通。
实施例的另外一个特征是，存储在双极结型晶体管中的电荷可以使所述双极结型晶体管保持导通并作为有源箝位进行操作。
实施例的另外一个特征是，双极结型晶体管的导通时间可以取决于存储在所述双极结型晶体管中的电荷。
实施例的另外一个特征是，当电阻器连接到至少一个二极管的集电极和阳极时，并且当所述二极管由其阴极进一步连接到基极时，所述电阻器可以用于通过将电流从集电极-基极结偏转到所述至少一个二极管来限制集电极到基极电流而减少双极结型晶体管的存储时间。
实施例的另外一个特征是，通过使与双极结型晶体管相关联的集电极-基极结正向偏压，可以使所述双极结型晶体管接通以由此作为有源箝位电路进行操作，并使所述双极结型晶体管的存储电荷能够在集电极-基极结偏压反向时使所述双极结型晶体管保持导通。
尽管已描述和示出了本发明的特定实施例，但是本发明并不限于如此描述和示出的部分的特定形式或布置。本发明的范围应由至此所附的权利要求书及其等效物限定。
1.一种开关模式电源，其特征在于，包括：
串联连接的双极结型晶体管，所述双极结型晶体管包括集电极、基极、发射极和电容器，所述电容器被配置为有源箝位电路并适用于通过使与所述双极结型晶体管相关联的集电极-基极结正向偏压而使所述双极结型晶体管接通。
2.根据权利要求1所述的开关模式电源，其特征在于，进一步包括用于由控制ic驱动的低压侧开关的漏极，所述漏极还与变压器的初级绕组的第一末端连接件和所述有源箝位电路连接。
3.根据权利要求1所述的开关模式电源，其特征在于，所述双极结型晶体管的存储电荷使所述双极结型晶体管保持导通并作为有源箝位进行操作。
4.根据权利要求1所述的开关模式电源，其特征在于，所述双极结型晶体管的导通时间取决于所述双极结型晶体管的存储电荷。
5.根据权利要求1所述的开关模式电源，其特征在于，进一步包括具有短路的基极和发射极的所述双极结型晶体管。
6.根据权利要求1所述的开关模式电源，其特征在于，进一步包括：
用第一末端连接到所述集电极的第一电阻器；以及
包括阳极和阴极的至少一个二极管，所述至少一个二极管用所述阳极连接到所述第一电阻器的第二末端并用所述阴极连接到所述基极。
7.根据权利要求1所述的开关模式电源，其特征在于，进一步包括：
与所述电容器串联连接到变压器的初级绕组的第一末端连接件的所述集电极；
连接到接地或所述初级绕组的输入电压和第二末端连接件中的至少一个的所述发射极；以及
连接到所述发射极的所述基极。
8.根据权利要求1所述的开关模式电源，其特征在于，进一步包括：
与所述电容器串联连接到变压器的初级绕组的第一末端连接件的所述发射极；
连接到接地或所述初级绕组的输入电压和第二末端连接件中的至少一个的所述集电极；以及
连接到所述发射极的所述基极。
9.一种开关模式电源，其特征在于，包括：
双极结型晶体管，所述双极结型晶体管包括集电极、基极和发射极，所述双极结型晶体管与电容器串联连接，所述电容器被配置为有源箝位电路并适用于通过使与所述双极结型晶体管的所述集电极和所述基极相关联的集电极-基极结正向偏压而使所述双极结型晶体管接通；
连接到所述集电极的第一电阻器的第一末端；以及
包括阳极和阴极的至少一个二极管，所述至少一个二极管用所述阳极连接到所述第一电阻器的第二末端，并且所述至少一个二极管用所述阴极连接到所述基极。
10.一种操作开关模式电源的方法，其特征在于，包括：
在开关模式电源的次级冲程开始时，使包括基极、发射极和集电极的双极结型晶体管的集电极-基极结正向偏压，从而使电流能够从所述集电极流向所述基极，其中所述双极结型晶体管的集电极电流对基极电流的比率使电流从所述集电极流向所述发射极；以及
当将与变压器中的泄漏电感相关联的能量传送到电容器时，使流过所述双极结型晶体管的电流能够使存储在所述双极结型晶体管中的电荷反向，由此随着电流从所述发射极流向所述集电极而使所述双极结型晶体管保持导通。
技术总结