全负载范围ZVS有源箝位反激变换器研究

"本文介绍了一种全负载范围内实现零电压开关（ZVS）的有源箝位反激变换器，旨在解决传统反激变换器的电压应力问题、开关损耗和EMI问题。该电路通过循环利用漏感能量，不仅实现了主开关和辅助开关的ZVS，还限制了副边整流管的di/dt，降低开关损耗和噪声。文章详细分析了电路的工作模式，并提供了关键元件的设计依据。实验样机验证了其软开关特性。" 在电力电子领域，反激变换器因其简单结构和灵活的电压转换能力而广泛应用。然而，传统反激变换器存在一些固有问题，比如因变压器漏感导致的开关管电压尖峰和EMI干扰。为解决这些问题，本文提出了一种有源箝位反激变换器。与传统的RCD箝位电路不同，有源箝位电路能够更有效地管理和回收漏感能量，减少电压应力并提高效率。 有源箝位反激变换器的核心在于其箝位机制。如图1所示，这种电路通过一个附加的开关和电容，能够在开关管关断时将漏感能量回馈到输出，从而实现ZVS。此外，这种设计还减少了开关管的电压应力，降低了开关损耗，并能控制副边整流管的di/dt，减少了整流二极管的反向恢复造成的开关噪声。 在有源箝位反激变换器中，有两种主要工作状态，即电感电流连续（CCM）和电感电流断续（DCM）。在CCM状态下，变压器电感的电流在整个周期内保持连续，而DCM状态下电流会在某个时刻变为零。这两种工作模式对电路性能有不同的影响，设计时需要根据应用需求进行选择。 文章深入探讨了有源箝位反激变换器的工作原理，详细分析了各工作模态下的电路行为，并给出了元件选择和设计的指导原则。实验结果验证了100W样机在全负载范围内的ZVS特性，证明了该设计方案的有效性。 这种有源箝位反激变换器是一种优化的软开关解决方案，尤其适用于需要高效、低EMI特性和宽负载范围的应用，例如在高压输入或高功率密度的直流/直流转换器中。通过合理设计，它还可用于功率因数校正（PFC）电路，提高整体系统的性能和效率。