新型DC-DC正激变换器：有源钳位电路优化设计与实验验证

在电源技术中，DC-DC正激变换器次级有源钳位电路是一种创新的设计，其核心目的是提高转换效率并减小次级功率二极管的电压应力。这种电路主要应用于小型化DC-DC变换器中，以改善其性能并降低电磁干扰（EMI）。 电路的基本工作原理基于图1所示的正激变换器次级拓扑，包含整流二极管VD1和续流二极管VD2。在开关管的工作周期中，能量通过整流过程从初级传输到负载。然而，实际操作中会遇到功率二极管反向恢复特性带来的问题，即当开关管关闭时，二极管可能会经历反向电压冲击，导致电压应力增加、设备耐压需求上升以及可能的电磁噪声。 传统的解决方案是采用无源RC缓冲电路，但这种方式会消耗较多的能量，限制了变换器的高频运行和效率。有源钳位电路的引入则是对这一问题的改进。图3展示了有源钳位电路的结构，包括变压器次级的漏感L2，以及由四个二极管VDI、VD2、VD3和VD4构成的全桥结构，加上电容C1。这个电路的关键在于它能够有效地钳位反向电压，使得二极管承受的电压应力显著降低。 钳位电路的作用机制是在二极管反向恢复期间，通过调整电路设计，将部分存储在漏感中的能量转移至负载，而不是通过二极管，从而减少电压冲击。这样不仅减少了对高耐压二极管的需求，还降低了EMI，同时通过能量回收提高了系统效率。此外，这种设计有助于降低变压器的绕组电阻造成的热量损失，进一步优化了系统的热管理。 文章详细地探讨了该电路在一个周期内的工作原理，包括理论分析和2.8kW DC-DC变换器的实际实验结果，以及相应的波形展示。这些实验数据证明了新型有源钳位电路的有效性，并为进一步的研究和应用提供了坚实的基础。 DC-DC正激变换器次级有源钳位电路是电源技术领域的一项重要创新，它通过优化能量传输和管理，提升了变换器的性能，对于提高电力电子设备的能效和可靠性具有重要意义。