引言
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。随着电源技术的发展,低电压,大电流的开关电源因其技术含量高,应用广,越来越受到人们重视。在开关电源中,正激和反激式有着电路拓扑简单,输入输出电气隔离等优点,广泛应用于中小功率电源变换场合。跟反激式相比,正激式变换器变压器铜损较低,同时,正激式电路副边纹波电压电流衰减比反激式明显,因此,一般认为正激式变换器适用在低压,大电流,功率较大的场合。
基本技术
1、有源钳位技术
正激DC/DC变换器其固有缺点是功率晶体管截止期间高频变压器必须磁复位。以防变压器铁心饱和,因此必须采用专门的磁复位电路。通常采用的复位方式有三种,即传统的附加绕组法、RCD钳位法、有源钳位法。三种方法各有优缺点:磁复位绕组**激变换器的优点是技术成熟可靠,磁化能量可无损地回馈到直流电路中去,可是附加的磁复位绕组使变压器结构复杂化,变压器漏感引起的关断电压尖峰需要RC缓冲电路来抑制,占空比D<0.5,功率开关管承受的电压应力与输入电源电压成正比。RCD钳位正激变换器的优点是磁复位电路简单,占空比D可以大于0.5,功率开关管承受电压应力较低,但大部分磁化能量消耗在钳位电阻中,因此它一般适用于变换效率不高且价廉的电源变换场合。有源钳位技术是三种技术中效率最高的技术,它的电路图如图1所示,工作原理如图2所示。在 DT时段之前,开关管S1 导通,激磁电流iM为负,即从Cr通过S1流向Tr,在DT阶段,开关管S的驱动脉冲ugs使其导通,同时ugs1=0,使S1 关断,在Vin的作用下,激磁电流由负变正,原边功率通过变压器传到副边,给输出端电感L充电;在(1-D)T时段,ugs=0,S关断,ugs1到来使 S1导通,iM通过S1的反并二极管向Cr充电,在Cr和Tr漏感构成的谐振电路的作用下,iM由正变负,变压器反向激磁。从以上分析中可以看出:有源钳位正激变换器变压器铁心工作在双向对称磁化状态,提高了铁心利用率,钳位电容的稳态电压随开关占空比而自动调节,因而占空比可大于50%;Vo一定时,主开关、辅助开关应力随Vin的变化不大;所以,在占空比和开关应力允许的范围内,能够适应较大输入电压变化范围的情况。不足之处是增加了一个管子,使得电路变得复杂。
图1 有源钳位同步整流正激式电路图
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