一種新型有源鉗位正激變換器的研究

馮倩++卜瑩++張守鵬++王棟

摘 要：提出了一種新型的有源鉗位正激變換器的拓撲結構。新的變換器通過次級諧振飽和電感使最大勵磁電流大于傳統(tǒng)變換器的最大勵磁電流，并且使新的變換器的主開關管S1在軟開通時不再受輸出電流的影響，在軟開通方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的變換器；有效占空比等方面都優(yōu)于其他拓撲結構。

關鍵詞：有源鉗位正激變換器 拓撲結構 研究

中圖分類號：TM46 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0032-02

近年來，隨著開關電源技術的不斷發(fā)展，有源鉗位拓撲結構的應用越來越多。次級諧振有源鉗位正激變換器更進一步提升電源的效率。新型有源鉗位正激變換器引入了諧振飽和電感，使得主開關管S1在軟開通時不再受輸出電流的影響，在軟開關方面明前優(yōu)于傳統(tǒng)有源鉗位變換器；并且最大勵磁電流大于傳統(tǒng)有源鉗位變換器的最大勵磁電流。利用這種有源鉗位變換器可以通過鉗位電路使變壓器自動復位，使磁芯工作在磁化曲線第一及第三象限運行，并且可以使激磁電流正負方向流通，從而有效提高了磁心利用率。

1 次級諧振有源鉗位正激變換器工作原理

次級諧振有源鉗位正激變換器的主電路結構如圖1所示。在圖1中，為輸入電壓、為輸出電壓、S1、S2為開關管、L1、L2為變壓器T1的初次級繞組、為濾波電感、為諧振電感（飽和電感）、D1為整流二極管、D2為續(xù)流二極管、為輸出濾波電容、Cc為鉗位電容。

2 次級諧振有源鉗位正激變換器同傳統(tǒng)有源鉗位變換器比較

在相同的輸入電壓、匝比、輸出功率、輸出電壓的情況下，次級諧振有源鉗位正激變換器和傳統(tǒng)有源鉗位變換器相比有以下幾點。

（1）兩者的鉗位電壓、開關管的電壓應力相同，但是傳統(tǒng)有源鉗位變換器的鉗位開關管的電流應力明顯小于新型變換器的鉗位開關管的電流應力。

（2）傳統(tǒng)的有源鉗位變換器的最大勵磁電流小于次級諧振有源鉗位變換器的最大勵磁電流。

（3）零電壓條件的比較。

在引入了諧振飽和電感后，新型變換器的主開關管S1在軟開通時不再受輸出電流的影響，在軟開通方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)有源鉗位變換器。

（4）新型變換器是通過調節(jié)開關頻率來實現(xiàn)有效占空比的調節(jié)，從而調節(jié)輸出電壓。

當變換器占空比一定時，通過調節(jié)開關頻率來獲得不同的輸出電壓。即：輸出電壓的高低隨著工作頻率的升高而降低。從而該變換器可以工作在變頻模式。這是傳統(tǒng)有源鉗位變換器所不具有的。

3 次級諧振有源鉗位正激變換器的工作過程

新型有源鉗位變換器一個工作周期是由八個工作模式完成的。

表1為新型有源鉗位正激變換器一個開關周期各階段穩(wěn)態(tài)運行模式，圖2為一個開關周期中電路各主要電量波形。

4 結語

在電力電子技術的不斷發(fā)展下，該文的新型變換器技術被用于各種不同的拓撲結構中。該文的新型變換器不僅將主功率開關管電壓鉗位在一定的水平，還能實現(xiàn)主功率開關管和輔助開關管的零電壓開通，從而提高了效率、提高了開關電源高功率密度，降低了電源損耗和體積減小。由于變壓器工藝和器件性能的影響，有源鉗位技術還很難在高壓到低壓的變換中實現(xiàn)，而國外一些先進企業(yè)已將軟開關技術應用于有源鉗位變換器中，這也成為國內未來研究的方向。

參考文獻

[1] 沙占友.開關電源設計與應用系列書[M].中國電力出版社，2009.

[2] 劉鳳君.現(xiàn)代高頻開關電源技術及應用[M].電子工業(yè)出版社，2008.

[3] 張興柱.開關電源功率變換器拓撲與設計[M].中國電力出版社，2010.

[4] 劉勝利，李龍文.高頻開關電源新技術應用[M].中國電力出版社，2008.

[5] 王增福.軟開關電源原理與應用[M].電子工業(yè)出版社，2006.

[6] 張占松.開關電源的原理與設計[M].電子工業(yè)出版社，1999.