多路精密稳压电源的研究

箝位电容C1上的电压uC1=DUin／(1-D)，VS1上的箝位电压Udc=Uin／(1-D)，D为占空比。为简化分析，假设输出滤波电感足够大，该变换器处于连续工作状态。变压器是等效励磁电感为Lm、次级漏感为Lr的理想变压器，VD1和VD2分别为VS1和VS2的体二极管。
传统有源箝位正激变换器很难实现VS1的ZVS。图3中在传统电路的次级整流二极管上串联了磁饱和电感，延缓了整流二极管的开通时间。在VS2关断后，磁化电流im将全部用于对Cs的放电，实现了VS1的ZVS。图4为改进后变换器的主要电量波形，其中由于磁放大器在t0～t1区间阻止了整流二极管导通，不仅实现了VS1的ZVS，而且达到了调节输出电压的目的。

11个区间电路变化过程如下：
t0～t1阶段 t0时刻，VS1为ZVS。由于磁放大器作用，输出整流二极管截止，续流二极管继续导通。
t1～t3阶段 磁放大器饱和，进入“磁开关”ON状态。整流和续流二极管同时导通，相当于变压器短路。t2时刻，续流二极管和整流二极管换流结束；
t3～t5阶段 t3时刻，VS1关断；t4时刻，VS1上电压uds上升到Uin；t5时刻，uds上升到Uin+uC1；
t5～t6阶段 VD2导通。im开始线性减小，变压器进入磁复位过程；
t6～t7阶段 t6时刻，VS2实现ZVS；
t7～t8阶段 t7时刻，im下降到零，然后反向增大。次级整流二极管截止，续流二极管导通，磁放大器反向复位；
t8～t9 t8时刻，VS2关断，uds开始减小；
t9～t10 t9时刻，uds下降到Uin，im开始减小。在t10时刻，uds下降到零；
t10～t11 VD1导通。在t11时刻，VS1实现ZVS，开始下一个开关周期。
其中t0～t1对应图2中S2，在t8～t11区间，磁放大器始终处于“磁开关”OFF状态。由于该电路工作在固定占空比的模式下，每路输出都通过磁放大技术进行独立调节，因此完全解决了以往多路输出变换技术存在的交叉调整率的难题。

3 实验
为验证上述分析，设计一款输出约为100 W的开关电源，主要参数：输入直流电压180～270 V，输出5 V／10 A和24 V／2 A，开关频率为45 kHz，变压器初级励磁电感为0．8 mH，漏感为0．016 mH，固定占空比为0．6，VS1，VS2选用IRF740，磁放大器采用超微晶磁环W760。图5为额定输入直流电压220 V，满载输出时，VS1，VS2的漏源极电压和驱动电压波形。可见，VS1，VS2均实现软开关。图6为24 V输出回路在满载和空载时磁饱和电感两端电压u1和u2的波形。图中波形验证了磁放大器稳压的工作原理。

实验样机在额定输入电压、满载输出时的效率达到88．9％。在整个输入电压和负载范围内，两路输出的稳压精度和交叉调整率小于0．5％，验证了系统的正确性。通过增加次级电路的组数，就可以很容易获得更多路高精度的输出电压。

4 结论
低压大电流多路输出是开关电源应用的发展趋势之一，磁放大器以其简单、可靠、高效等特点得到了广泛应用。在此结合磁放大器的稳压原理和有源筘位正激变换器实现软开关的条件，提出了一种固定占空比、峰值电流控制模式、各路输出电压独立调节的拓扑电路。实验结果表明，该电路在全负载范围内均实现了软开关变换，同时稳压精度和交叉调整率小于0．5％。实验表明该电路是一种较为理想的多路输出开关电源的解决方案。