Flyback变换器的ZVS软开关实现与分析

"一种Flyback软开关实现方法，通过附加辅助绕组实现ZVS软开关，降低开关损耗，适用于电源轻量化设计。" 在电力电子领域，软开关技术是一种旨在减少开关损耗并提高效率的方法，特别是在高开关频率下。Flyback变换器是一种常见的隔离式直流-直流转换器，广泛应用于电源供应器和通信设备中。然而，随着开关频率的提升，开关管的开关损耗会显著增加，限制了系统的性能。因此，引入软开关技术是解决这一问题的有效途径。 本篇研究提出了一种针对Flyback变换器的ZVS（Zero-Voltage Switching，零电压开关）软开关实现方法，通过在原边添加一个辅助绕组来实现。辅助绕组与输出绕组的匝数相同，其目的是在开关转换过程中改变激磁电感的电流方向，从而在开关器件开启或关闭时避免电压过冲，实现零电压开关状态，降低了开关损耗。 工作原理分析如下： 1）在轻负载条件下，电路的一个周期被划分为7个阶段。在第一阶段（t0至t1），主开关S1导通，激磁电感Lm中的电流从负值线性增加到正值。当S1在t1时刻关断时，iLm达到峰值。 2）第二阶段（t1至t2），S1关断后，iLm开始下降，同时通过变压器耦合，一部分电流用于为S1的输出结电容充电，另一部分使S2的输出结电容放电，直至S2的漏源电压在t2时刻降至零。 3）第三阶段（t2至t3），S2的漏源电压因寄生二极管的导通而被钳位在零电压，为S2的零电压导通做好准备。 接下来的阶段涉及S2的导通和反向过程，以及能量的传输和存储。在满载条件下，尽管工作原理类似，但具体细节略有不同，例如，电感电流的反向过程可能会更快，以满足更高的负载需求。 实验结果证实了该设计的有效性，表明附加辅助绕组的Flyback变换器能够成功实现软开关操作，提高了转换效率，尤其在高开关频率下，有利于电源产品的轻量化和小型化。这种创新方法对于电源设计者来说具有重要的实践意义，因为它提供了一种优化开关损耗，同时保持系统性能的解决方案。