有源箝位正激变换器：Flyback拓扑设计与优化

"Flyback正激变换器设计[1]" Flyback正激变换器是一种常见的隔离型DC/DC变换器，常用于中小功率输出场合，如计算机、通讯、工业控制等多个领域。相比于双端变换器（如全桥、半桥、推挽），单端正激变换器具有线路简单、无功率管共导通问题以及无高频变压器单向偏磁和瞬间饱和问题的优势。然而，由于其仅在磁滞回线一侧工作，效率相对较低。 单端正激变换器的核心在于高频变压器，它不仅提供隔离功能，还极大地扩展了变换器的设计可能性，增强了变换器的多样性和功能性，使其能在不同电压和功率需求的场景下使用。这种变换器的拓扑结构简单、成本较低，因此在离线式电源设计中尤为常见。 尽管如此，传统的单端正激变换器存在一些固有问题，如变压器体积大、损耗高、开关器件承受的电压应力大、开关损耗大以及dv/dt和di/dt值较大，影响了效率和电磁兼容性。为解决这些问题，有源钳位正激变换器应运而生。有源钳位支路由箝位开关和箝位电容串联构成，与主开关或变压器原边绕组并联。通过箝位电容和开关管的输出电容与变压器的激磁电感谐振，实现主开关和箝位开关的零电压软开关（ZVS）工作模式，降低损耗，减小dv/dt和di/dt，改善电磁兼容性。 有源箝位技术还使得主开关两端的电压得以钳位，减轻电压应力，同时允许变压器铁芯在正负两个方向上磁化，提升铁芯利用率。这样，不仅优化了开关性能，还实现了变压器的自动磁复位，进一步提升了整体变换器的效率和可靠性。 在设计Flyback型有源箝位正激变换器时，需要考虑的关键因素包括：主开关和箝位开关的选择，变压器设计（包括磁芯材料、线圈匝数和耦合系数），以及箝位电容的选取，确保在不同的工作条件下，变换器能够稳定、高效地运行。同时，考虑到电磁兼容性，设计中还需考虑滤波电路和噪声抑制措施，以满足严格的电磁干扰（EMI）标准。 Flyback正激变换器通过引入有源钳位技术，克服了传统单端正激变换器的不足，实现了更高效、更可靠的电源转换，为现代电子设备提供了理想的供电解决方案。在设计过程中，深入理解其工作原理和关键技术，将有助于开发出性能优异、符合市场需求的电源产品。