DC/DC钳位正激拓扑非常适合中小功率的DC/DC变换器电源设计。本文给出了有源钳位正激变换器的理论分析和设计方法。一台应用于通讯设备,宽范围输入电压的150W电源被设计出来,实验结果证实了理论分析。 1 引言 单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。在计算机、通讯、工业控制、技术'>仪器仪表、医疗设备等领域,这类电源具有广阔的市场需求。当今,节能和环保已成为全球对耗能设备的基本要求。所以,供电单元的效率和电磁兼容性自然成为开关电源技术'>开关电源的两项重要指标。而传统的单端正激拓扑,由于其磁特性工作在第一象限,并且是硬开关工作模式,决定了该电路存在一些固有的缺陷:变压器体积大,损耗大;开关器件电压应力高,开关损耗大;dv/dt和di/dt大,EMI问题难以处理。 为了克服这些缺陷,文献[1][2][3]提出了有源钳位正激变换器拓扑,从根本上改变了单端正激变换器的运行特性,并且能够实现零电压软开关工作模式,从而大量地减少了开关器件和变压器的功耗,降低了dv/dt和di/dt,改善了电磁兼容性。因此,有源钳位正激变换器拓扑迅速获得了广泛的应用。 然而,有源钳位正激变换器并非完美无缺,零电压软开关特性也并非总能实现。因而,在工业应用中,对该电路进行优化设计显得尤为重要。本文针对有源钳位正激变换器拓扑,进行了详细的理论分析,指出了该电路的局限性,并给出了一种优化设计方法。 2 正激有源钳位变换器的工作原理 如图1所示,有源钳位正激变换器拓扑与传统的单端正激变换器拓扑基本相同,只是增加了辅助开关Sa(带反并二极管)和储能电容Cs,以及谐振电容Cds1、Cds2,且略去了传统正激变换器的磁恢复电路。磁饱和电感Ls用来实现零电压软开关,硬开关模式用短路线替代。开关S和Sa工作在互补状态。为了防止开关S和Sa共态导通,两开关的驱动信号间留有一定的死区时间。下面就其硬开关工作模式和零电压软开关工作模式分别进行讨论。为了方便分析,假设: 1)储能电容Cs之容量足够大以至于其上的电压Vcs可视为常数; 2)输出滤波电感Lo足够大以至于其中的电流纹波可忽略不计; 3)变压器可等效成一个励磁电感Lm和一个匝比为n的理想变压器并联,并且初次级漏感可忽略不计; 4)所有半导体器件为理想器件。 2.1 有源钳位正激变换器硬开关工作模式 硬开