基于LM5025的大功率有源箝位逆变电源

基于LM5025的大功率有源箝位逆变电源
1引言正激变换器由于拓扑的简单性，被广泛的应用在电源行业，但是变压器开关关断时需要磁复位【1】。

一般都是用第三复位绕组、RCD 箝位电路以及LCD 缓冲器等，但是由于这几种复位方式都有其自身的缺点导致正
激变换器不适用于大功率和高频场合。

和这些传统的复位方式相比，有源
箝位有许多优点：①变压器对称双向磁化，工作在B-H 曲线的第一和第三象限，变压器得到充分利用；②箝位开关管是零电压开关，主开关管虽然不容易实现
零电压开关，但是由于有箝位装置和缓冲电容使得其开通与关断时的电压应力
大大减小；③励磁能量和漏感能量全部回馈电网，占空比可以大于0.5。

以前，由于有源箝位专用IC 较少，实现起来比较困难，限制了有源箝位的广
泛应用。

近年有源箝位与同步整流的结合，更是大大促进了有源箝位在低电压
输出场合的应用。

随着国际上相关专利的到期以及专用IC 的发展，有源箝位
的技术必将得到越来越广泛的应用。

本文在此基础上，利用NS 最新推出的有
源箝位专用芯片LM5025 研制了一台单相220V 输入，输出为24V/120A 的大
功率逆变电源。

2有源箝位正激变换器工作原理为了方便分析，做如下
假设：Lf 足够大，对负载可认为是恒流源；所有的半导体器件都是理想器件；
变压器是变比为n 的理想变压器；主开关管S1 只有漏源极间的电容C1,其他寄生参数不考虑；箝位开关管仅有反并二极管，其他寄生参数不考虑；箝位电容Cc 足够大箝位电压基本不变，原理图如图1 所示。

下面分为10 个工作区间分别论述，各区间工作波形如图2 所示。

t0-t1:t0 时刻，S1 导通，它是硬开通，此时D3 和D4 同时导通，ip 快速上升。

t1-t2:t1 时刻，D4 关断，ip 以一个缓坡上上升。

此时箝位管漏源极间电压U-S2 为箝位电压Uin+Ucc。

t2-t3:t2 时刻，S1 关断，由于有C1 的存在，主开关管S1 漏源极间电压U-S1 缓
缓上升，可以减轻S1关断时的电压应力；同时U-S2就在缓缓下降，由于变压器原边电压还处在正向状态，故ip仍在缓缓上升。

t3-t4:t3时刻，U-S1升
至Uin，变压器开始承受反向电压，副边D3和D4同时导通，ip开始快速下降，U-S1继续上升。

t4-t5:t4时刻，U-S1升至箝位电压Uin+Ucc，二极管D2 开始导通给箝位电容Cc充电，此时箝位开关管S2漏源极间电压为零。

t5- t6:t5时刻，S2零电压开通，但是由于此时电流方向仍是给Cc充电，故S2中
没有电流流过。

t6-t7:t6时刻，副边反向电压致使D3完全关断，副边电流
依靠D4续流；原边电流ip以更加缓慢的速度减小。

t7-t8:t7时刻，原边电流降为零，由于箝位电压高于Uin电流开始反向缓缓增加；这些电流全部来自
箝位电容，由于Cc足够大，可以认为箝位电压基本不变。

t8-t9:t8时刻，
S2关断，icc变为零，原边电流通过抽取C1维持，由于有缓冲电容C1的存在且此时电流很小，故箝位开关管S2是零电压关断。

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