正激功率变换器磁复位技术分析研究

入电源电压Vi增大时，占空比d减少，功率开关S电压应力变化不大，如图3所示。一般选dmax=0.75。该特点(d>0.5，但Vds变化不大)使得它很适用于宽输入电源电压的场合。

这种电路的优点是：1、变压器双向对称磁化，提高铁心利用率，减少体积与重量;2、占空比d>0.5，开关管电压应力低，适合输入电压范围比较宽的应用场合;3、箝位开关管是零电压开关;4、励磁能量和漏感能量全部回馈电网。其不足是：1、增加了一个箝位开关管，增加了控制电路的复杂性;2、在电路设计上需要给出一个与主开关功率管驱动电路隔离能给出可控占空比的驱动电路;3、主功率开关管的零电压开通明显与负载有关。

5.自动复位技术

有源箝位虽然有着许多优点，但是如果有源箝位电路设计不准确，在输入电压和负载瞬间变化时，尖峰箝位电压和励磁电流会使初级侧开关承受过大的电压应力并使铁芯饱和。另外可能会产生的一个问题是，当主开关开通时，瞬间的正向励磁电流会使箝位开关的体二级管导通，又由于箝位电容和箝位开关体二级管的低阻抗电流路径，这样Vi、Cc、Dc、S就形成了通路，导致整个电路的失败。而采用自动复位技术不会产生上述的问题，同样也可消除变压器饱和。其电路原理图如图5所示。图中所示的正激变换器包括箝位电容Cr，同步整流管S2。从图中可以看出，与有源箝位复位电路相比，电路没有增加任何元件。使用同步整流管的目的是为了获得效率的充分增加。

下面把一个开关周期分为4个工作模态进行分析，对应的等效电路如图6，图8所示的是其相应的波形。

(1)开关模态1(图6(a))

在t1时段，S1导通，D1导通，输入电流流过箝位电容，iLo流过二次绕组，幅值为一次侧电流的1/n ，箝位电容上电压VCr为：

二次侧绕组上的电压为：

(2)开关模态2 (图6(b))

在t2时段，S1关断，在此阶段，开关S1寄生电容上的能量，变压器的漏磁和励磁能量通过S2的体二极管向Cr释放。此过程可以确保在下一个开关周期开始前，开关管ZVS开关，而且变压器复位。二次侧储存在输出电感上的能量通过续流二极管D2流动，以此来给负载提供能量。

(3)开关模态3　(图6(c))

在t3 时段，S2开通，励磁电流流过初级侧，二次侧电流以-Vo/Lo的斜率线性下降，直到主开关管再次开通。

(4)开关模态4 (图6(d))

在t4时段，S1，S2均关断，S1的体二极管导通，在此阶段，S2上寄生电容储存的能量释放完毕，励磁电感完全复位。

箝位电容电压的平均值，初级侧励磁电流的平均值，以及输出电容电压和输出电感电流的平均值分别表示如下：

上面式中rs1为S1的导通电阻，rD1是D1的导通电阻，Ro是负载电阻。

通过以上分析，可知此复位技术可使变压器自动复位，除了具有有源箝位技术的有点外，主开关管实现零电压开通，同时使用的同步整流管S2，也是零压开通，提高效率。其不足是主开关管和同步整流开关驱动之间需要一个延时电路，若同步整流使用外驱动，虽然能提高效率，但也会增加控制电路的复杂性。资料[7]显示在输出电压1.2伏，输出电流为10A，自动复位技术的效率将大于有源箝位技术如图(8)所示。

6.结 语

本文介绍了几种正激变换器的磁复位技术，其中多谐振复位技术利用谐振技术使得所有开关管实现软开关，但同时带来了主开关管电压应力高，导通损耗增大的缺点。一般用在开关频率高于250KHZ的场合;RCD复位技术电路简单，但磁场能量被电阻白白消耗，效率低，且开关管还要承受较大的电压电流应力;有源箝位技术使得开关管不承受过大的应力，变压器双向对称磁化，铁芯利用率高。但主开关管是硬开通，存在开通损耗，适合输入电压范围较宽的场合;自动复位技术在有源箝位电路的基础上，不增加任何元器件，可以实现开关管的软开通，变压器同样工作在一三象限，磁介质利用充分，同时使用同步整流技术能够使得效率充分提高。

参考文献

[1] 陈道炼,陈卫昀,严仰光. RCD箝位正激变换器的分析研究.南京航空航天大学学报,1997,(2)：26-28.

[2] Xiaogao Xie,J.M zhang,Guangyi Luo,Dezhi Jiao,Zhaoming Qian.“An improved

self-driven for a resonant reset forward converter .”IEEE 2003 pp：348-351.

[3] 邓干铭,陈容. 正激变换器拓扑形式分析龙岩师专学报,2003,(3)：56-58.

[4] 陈道炼,严仰光.有源箝位正激变换器的分析与设计【J.电气传动,1999,(1)：30-33.

[5] 朱新宇,沈颂华.正激功率变换器复位电路分析.电工技术杂志.2000.9.page26-28.

[6] Thilak Senanayake ,Tamotsu Ninomiya,“Forward type DC-DC converter with LC clamp for steep load transitions.”IEEE 2004 p