创新DC-DC正激变换器：无损耗能量转移与低电压应力设计

本文主要探讨了一种创新的DC-DC正激变换器次级有源钳位电路的设计和原理。传统的DC-DC变换器在初级开关管关断时，由于功率二极管的反向恢复特性和变压器电阻，会导致漏感能量转化为热量，影响效率和小型化。为解决这个问题，作者提出了一种有源钳位电路，通过全桥结构（由VD1、VD2、VD3和VD4以及电容C1组成）来限制二极管承受的反向电压，从而实现安全钳位。 电路工作原理的关键在于利用L2（变压器次级漏感）和C1构成的钳位电路。在一个工作周期内，分为五个阶段进行分析： 1. t0-t1阶段：初级开关管开启，初级直流电压Vp通过变压器传输到次级，初级线圈电压U2翻转为Up2。 2. t1-t2阶段：由于电感的作用，电流在L2中保持稳定，而钳位二极管VD1和VD2导通，为续流二极管VD3和VD4提供钳位保护，防止反向电压过高。 3. t2-t3阶段：VD3和VD4导通，形成升压过程，能量从电感L2传递到电容C1。 4. t3-t4阶段：钳位电路中的VT3、L3和C2组合成升压-降压转换，将部分能量回收至负载，同时钳位二极管承受的反向电压减小。 5. t4-t5阶段：VD1和VD2关断，VD3和VD4断开，钳位电路进入下一个周期的准备阶段，此时次级电压恢复到初始值，但电容C1上的电压已为后续工作周期提供了钳位参考。 通过这种有源钳位电路，不仅消除了功率二极管的电压应力，还实现了漏感能量的高效回收，使得变换器能够运行在较高的频率下，提升整体效率，从而有利于实现DC-DC变换器的小型化设计。文章还给出了2.8kW DC-DC变换器的实验结果和波形，证实了新设计的有效性和实用性。