有源钳位正激同步整流电路图
用有源钳位正激转换器闭环(下)
6补偿策略在手上有完整的Type3传递函数的情况下，我们可根据我们想要稳定的转换器的功率级响应来想出一种补偿策略。
我们有几种选择来获得这一响应。
我们可以用Mathcad 和我们给出的解析表达式（1）来计算它，也可在工作台上计算它。
对于后一个选择，我们需要一个可以工作的硬件。
另一个可行的选择是图7所示的SIMPLIS 仿真电路。
SIMPLIS 是个分段线性（PWM ）仿真器，它可支持您从开关转换器中提取小信号响应。
考虑到简单的模拟电路，控制-输出响应或V out (s)/D (s)可在几秒钟内从演示版本元素（https:///）获得。
图8给出了相位图和幅值图。
该响应对应于从36-72-V 输入线输出3.3V/30A 的转换器的响应。
主控制器是安森美半导体的NCP1566，以500kHz 的开关频率工作。
变压器匝比为6:1，二次侧电感为0.5μH 。
有源钳位谐振网络产用有源钳位正激转换器闭环（下）Christophe Basso （法国图卢兹安森美半导体）图7该简单的闭环ACF 模板使用演示版本元素生的毛刺得到了很好的控制，可安全地进行交越。
本例中我们将选择一个30千赫的交越频率f c。
从这些图中可提取出如下信息：30kHz的幅值衰减约为11.8dB，而该频率的相位滞后达到133°。
有了这些数据，补偿策略如下：1、将双零点置于略低于以8.7千赫计算的输出滤波器谐振。
通常情况下，如果转换器在DCM下转换，您可把一个零点置于谐振处，另一个置于更低频率处。
这确保了在轻负载条件下好的相位裕度。
在本例中，自驱动同步整流器将确保即使在空载时以CCM运行。
2、将极点ƒp2置于开关频率的一半或250kHz。
3、考虑60°的相位裕度目标[16]，评估必要的相位升压。
boost=φm-argHƒc()-90°=70--103()-90≈105°（21）该值确认需要Type3补偿器，因为90°是Type2的最大限值。
单端反激有源钳位和同步整流技术研究
单端反激有源钳位和同步整流技术研究桑泉;涂俊杰;许育林【摘要】The active clamp techniques is usually used in the forwad topology of DC/DC power supply. Study of active clamp and synchronous rectifying techniques in single out of flyback topology is introduced. By means of principle,de-signing of active clamp and synchronous rectifying techniques apply to single out of flyback topology, mixed assembling techniques of thick flim and modules to achieve the purpose of high efficiency and high power density. By the 5 V/20 W power sample machining and simulation testing,power density of the power sample is 50.8 W/inch3, power efficiency of the power sample is 89.2%,nose ripple of the power sample is 43 mV. The power sample proves that this techniques is efficient apptoaches to increase the power density of isolation DC/DC power supply.%有源钳位技术通常只在正激DC/DC功率电源拓扑结构中。
有源钳位正激电路的分析设计
有源箝位正激变换器电路分析设计1.引言有隔离变换器的DC/DC变换器按照铁芯磁化方式，可分为双端变换器和单端变换器。
和双端变换器比较，单端变换器线路简单、无功率管共导通问题、也不存在高频变换器单向偏磁和瞬间饱和问题，但由于高频变换器工作在磁滞回线一侧，利用率低。
因此，它只适用于中小功率输出场合。
单端正激变换器是一个隔离开关变换器，隔离型变换器的一个根本特点是有一个用于隔离的高频变压器，所以可以用于高电压的场合。
由于引入了高频变压器极大的增加了变换器的种类，丰富了变换器的功能，也有效的扩大了变换器的使用范围。
单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。
在计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、医疗设备等领域，这类电源具有广阔的市场需求。
当今，节能和环保已成为全球对耗能设备的基本要求。
所以，供电单元的效率和电磁兼容性自然成为开关电源的两项重要指标。
而传统的单端正激拓扑，由于其磁特性工作在第一象限，并且是硬开关工作模式，决定了该电路存在一些固有的缺陷：变压器体积大，损耗大；开关器件电压应力高，开关损耗大；dv/dt和di/dt大等。
为了克服这些缺陷，提出了有源钳位正激变换器拓扑，从根本上变了单端正激变换器的运行特性，并且能够实现零电压软开关工作模式，从而大量地减少了开关器件和变压器的功耗，降低了dv/dt和di/dt，改善了电磁兼容性。
因此，有源钳位正激变换器拓扑迅速获得了广泛的应用。
本文主要介绍Flyback 型有源箝位正激变换器的稳态工作原理与电路设计。
2. 有源箝位正激变换器电路的介绍有源箝位正激变换器由有源箝位支路和功率输出电路组成。
有源箝位支路由箝位开关和箝位电容串联组成，并联在主开关或变压器原边绕组两端。
利用箝位电容及开关管的输出电容与变压器绕组的激磁电感谐振创造主开关和箝位开关的Z VS工作条件，并在主开关关断期间，利用箝位电容的电压限制主开关两端的电压基本保持不变，从而避免了主开关过大的电压应力；另一方面，在正激变换器中采用有源箝位技术还可实现变压器铁芯的自动磁复位，并可以使激磁电流沿正负两个方向流动，使其工作在双向对称磁化状态，提高了铁芯的利用率。
有源钳位电路
进主管,略微小于一半流进ZVT开关.
第九页，共20页。
t2<t<t3 在t2时刻,变压器原边电压已经降到0,这也反映 到其副边.导致整个负载电流从D1向D2转移按照 基本上由次级漏感决定的斜率,但是在时间t2所 有电流流动在D2.变压器电压持续其翻转从0到钳 位电压 Vcr.这个变换是一个谐振过程,因为先前 映射的负载电流现在沿D2流动.D1的反偏也允许 T1电压从t2到t3持续反向,直到复位电压出现.在 这一个阶段QC上的电流是负的因为其输出电容在 放电(fàng diàn).注意在t3时刻QC上的电流为0, 但是一般来说会略微为负以确保有足够的能量贮 存在系统中to reach the clamp voltage.类似 的情形在主管出现.其输出电容被充电到钳位电 压Vcr.在钳位开关(at t3)打开之前一些在原边 流动的电流使得钳位电容电压增加.
为
C=(CA+CC)*4/3+Cpri(T1).
T1时刻的原边电流可以近似为输出负载电流(或电感电流)除以变比N.
考虑到输出Ripple电流和变压器磁化电流较小,简化为:
Ipri(t1)=Iout/N.
此过程时间近似等式为:
(CACC)*4Cpr1iT
d(t21)
3 Iout
*Vin
N
注意当原边电流幅值没有很大改变时第十页，共20页。
Passive Reset / Imag>0: t3<t<t4 在t3时刻,原边电压上有钳位电压出现以利于磁 化电感复位.同时在t3,QC开通(kāitōng),使得复 位电流从其体二级管转移到channel,提供一个低 阻抗路径.然而,复位开关开通(kāitōng)的主要 目的是提供一个路径,使稍后的电流从钳位电容 反向流到变压器原边,以实现ZVS.但是从t3到t4, 贮存在变压器磁化电感上的能量导致电流正从变 压器流回到钳位电容. 在这整个阶段来看,原边电流下降直到0.也许更 详细的描述t4时刻的波形不是必析.这个阶段来 说明这是整个转换周期的一个转折点,这时变压 器已经复位,下一个开关循环将在t4开始.
基于有源钳位同步整流技术的正激变换器
基于有源钳位同步整流技术的正激变换器发布时间：2022-10-18T05:48:31.079Z 来源：《福光技术》2022年21期作者：冯杨1 朱明君2[导读] 为更好的实现节能减排，提高正激变换器的转换效率，提出了转换效率高、可靠性高的330KHz、50W输出正激变换器设计方案。
1.海军装备部驻西安地区军事代表局陕西西安 7100432. 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所陕西西安 710065摘要：为更好的实现节能减排，提高正激变换器的转换效率，提出了转换效率高、可靠性高的330KHz、50W输出正激变换器设计方案。
变换器以PWM控制芯片UCC2891为控制芯片，有源钳位为作为变压器磁复位技术，同步整流为副边整流技术，集成了过温保护、欠压保护等功能。
通过II型补偿电压反馈电路进行输出电压调节，对最后的样机进行带载测试，实验证明该样机的效率为93.6％，达到了预期的效果。
关键词：PWM控制；有源钳位；同步整流；电压反馈Forward Converter Based On Active Clamp Synchronous Rectification TechnologyAbstract：In order to achieve better energy conservation and emission reduction，and improve the conversion efficiency of the forward converter，a 330KHz，50W output forward converter design scheme with high conversion efficiency and high reliability is proposed. The converter uses PWM control chip UCC2891 as the control chip，active clamping as the magnetic reset technology of the transformer，and synchronous rectification as the secondary side rectification technology，integrating functions such as over temperature protection and under voltage protection. The output voltage is regulated by type II compensation voltage feedback circuit，and the final prototype is tested on load. The experiment shows that the efficiency of the prototype is 93.6%，and the expected effect is achieved.Key words：PWM control；Active Clamp；Synchronous rectification；V oltage feedback1 引言十四五规划中，国家强调了坚持创新驱动发展、塑造发展新优势、推动绿色发展等新发展理念。
有源钳位的发展
有源箝位技术的发展及应用有源箝位正激电路技术虽然已经历十余载，且发展到二次侧新的有源箝位专利第二代及第三代，然而最具有创造力，最有应用价值的仍为第一代初级侧的有源箝位技术。
自从八十年代末以来，VICOR产品的有源箝位ZVS软开关正激拓扑，现在仍旧广泛应用,而且仍旧具有极其旺盛的生命力。
但到二十一世纪，其应用的着眼点不仅在于软开关,而且更着重在磁芯的复位上,以及如何进一步扩展占空比，提高磁心的利用率。
这里将两个典型的P沟MOSFET箝位及N沟MOSFET箝位电路列出，见图1，图2。
图1 P沟MOSFET有源箝位正激DC/DC变换器参考电路图2 N沟MOSFET有源箝位正激DC/DC变换器参考电路其控制IC典型都采用UCC3580这是一个Bi CMOS的电压型有源箝位控制IC。
也是一颗专利IC,盛行于上个世纪九十年代,此外也可以采用UC3843+UC3714来低成本地组合一个有源箝位正激拓朴的控制系统。
此为电流型控制。
然而，今年美国三家公司又都先后推出了新的控制IC。
这就是TI公司的UCC2891~2894，ONSEMI公司的NCP1560以及国家半导体公司的LM5025。
此外，ONSEMI公司还设计了一颗高压有源箝位控制IC,型号为NCP1280。
TI公司又新给出了UCC2897, 这几款有源箝位主控制IC的主要改进之处在于因采用DMOS技术，都可直接接高压（100V ）启动，而NCP1280可以直接接到425V 高压。
此外，还都同时给出控制好二次侧同步整流的控制信号。
以大幅度提高DC/DC的转换效率。
有源箝位的着眼点不仅为了实现软开关，减少开关损耗。
而且还为了减少磁能损失，更好地实现磁芯复位，使软磁材料的磁滞性能造成的能量损失减到最小,并进一步扩展可用占空比。
我们首先讨论LM5025，这是2003年12月才正式面市的产品，它的原理方框图如下，技术上主要进步点在于：图1 LM5025原理方框图① DMOS组成高压恒流源，给出Vcc，继而给出5V基准电压，同时控制逻辑给出过压，欠压锁定，用以保护IC 。
有源钳位DC／DC正激变换器硬件电路及参数的设计
有源钳位DC／DC正激变换器硬件电路及参数的设计摘要：开关稳压电源取代晶体管线性稳压电源已有30多年历史。
最初的开关电源一问世其电能转换效率就已经达到了60%-70%，转换效率可达到线性电源的一倍。
因此开关电源引起了人们的广泛关注。
随着社会进步，开关电源应用越来越广泛，对开关电源也提出新的要求。
开关电源要小型轻量，包括磁性元件和电容的体积重量要小。
此外要求开关电源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。
DC-DC变换器是开关电源的主要组成部分，它是电能转换的核心，涉及到体积，转换效率等各方面的要求。
本文主要介绍有源钳位单端正激式DC/DC变换器的设计方法。
关键词：DC-DC变换器；有源钳位；设计；输入电压为28.5±5V，输出电压为12V，输出功率为50W。
一、占空比的设计当主开关管Q1开通时，变压器原方绕组所承受的电压为，Q1截止时，原方绕组承受的反向电压为钳位电容上的电压。
假设足够大，则在Q1截止期间，可以认为保持不变，则根据伏-秒积平衡可以得到：（5-1）则不难得到：（5-2）当主开关管Q1关断时，漏源电压应力为：（5-3）综合式（5-1）、（5-2）、（5-3）式可得（5-4）在相同的N、下，当输入电源电压增大时，占空比D减小。
从式（5-4）可以看出，当D变化时，开关管电压应力也随之变化。
当D=0.5左右变化时，的值变化不大，也就是说，当输入电压变化比较大时，开关管电压应力变化不大，因此有源钳位正激变换器特别适用于宽输入电源电压场合。
一般D最大可以取到0.75左右。
在设计开关电源时，应该合理选择占空比，使得当输入电压为最大和最小值，开关管的电压应力相等。
由式（4-4）可得：，（5-5）由式（5-2）可知，欲使得输入最大电压和最小电压时开关管电压应力相等，则须满足以下条件：（5-6）则可以算得=0.412，=0.588，N=1.15为了便于高频变压器的制作，取N=1，则根据式（4-4）可以得到：=0.358，=0.511二、主开关管的选择选择MOSFET的原则是：MOSFET的额定电压和电流值不小于变换器中MOSFET所承受的最大电压和最大电流，一般应该为两倍。
有源箝位正激式电路的特点及其参数设计
Science &Technology Vision科技视界0引言在烟草工业电气设备中,各种电路板和模块上的大量集成电路,需要直流5V 电源供电,通常我们用高于5V 的直流电再通过DC-DC 三端稳压模块变换(一般压差为2V)得到稳定的5V 电源。
实验室用的电源电流一般只有5A,10A,且体积偏大,不适合安装。
有源钳位正激式拓扑电路适合中小功率开关电源的设计,而且结构简单,性能好,适合在烟草工业电气设备中使用。
1有源箝位正激式电路的特点图1有源箝位正激式模型电路有源钳位正激变换器拓扑与传统的单端正激变换器拓扑基本相同,只是增加了辅助开关Qc(带反并二极管)和储能电容Cc,且略去了传统正激变换器的磁恢复电路。
开关Q1和Qc 工作在互补状态。
为了防止开关Q1和Qc 共态导通,两开关的驱动信号间留有一定的死区时间。
采用有源箝位的正激变换器的特点是:变压器是双向对称磁化的,工作在B-H 回线的第一和第三象限,变压器得到了充分利用,因此占空比可以大于0.5,而且开关管的电压应力低,适合与输入电压范围比较宽的应用场合,箝位开关管是零电压开关的,励磁能量和漏感能量全部回馈到电网。
2参数设计2.1功率变压器的设计1)工作频率的设定开关频率的提高有助于开关电源的体积减小,重量减轻。
开关频率提高又增加了开关损耗和磁芯损耗。
本方案通初步确定工作频率和最大占空比如下:工作频率f=170kHz 最大占空比=75%2)根据设计输出功率选择磁芯P O =7.5×20=150(W)考虑有20%裕量和效率,取η=80%,则150×1.2×1.25=225瓦,选择一个传递功率可达300瓦的磁芯,通过Ferroxcube 公司的磁芯手册,选材料代号为3F3的锰锌铁氧体磁芯,材料的损耗曲线如图2所示。
比损耗为100Mw/cm 3对应磁通密度摆幅为0.09T。
这里是第一次选择磁通密度摆幅。
图2比损耗与频率和峰值磁感应关系T=100℃应用面积粗略估计公式:AP=A e A w =P OK ΔBf T()4/3cm4其中:P O ———输出功率(W);ΔB ———磁通密度变化量(T);f T ———变压器工作频率(Hz);K ———0.014(正激变换器)得到AP=2720.014×0.08×170×103()4/3=1.2cm4假定选择磁芯EE32/6/20,查阅手册得到A w =130mm 2A e =130mm 2V e =5380mm 3l e =41.4mm 。
有源钳位正激变化器的工作原理欧阳文创编
第2章有源箝位正激变换器的工作原理2.1 有源箝位正激变换器拓扑的选择单端正激变换器具有结构简单、工作可靠、成本低廉、输入输出电气隔离、易于多路输出等优点，因而被广泛应用在中小功率变换场合。
但是它有一个固有缺点：在主开关管关断期间，必须附加一个复位电路，以实现高频变压器的磁复位，防止变压器磁芯饱和[36]。
传统的磁复位技术包括采用第三个复位绕组技术、无损的LCD箝位技术以及RCD箝位技术。
这三种复位技术虽然都有一定的优点，但是同时也存在一些缺陷[37-39]。
(1)第三复位绕组技术采用第三个复位绕组技术正激变换器的优点是技术比较成熟，变压器能量能够回馈给电网。
它存在的缺点是：第三复位绕组使得变压器的设计和制作比较复杂；变压器磁芯不是双向对称磁化，因而利用率较低；原边主开关管承受的电压应力很大。
(2)RCD箝位技术采用RCD箝位技术正激变换器的优点是电路结构比较简单，成本低廉。
它存在的缺点是：在磁复位过程中，磁化能量大部分都消耗在箝位网络中，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。
(3)LCD箝位技术采用无损的LCD箝位技术正激变换器的优点是磁场能量能够全部回馈给电网，效率较高。
它存在的缺点是：在磁复位过程中，箝位网络的谐振电流峰值较大，增加了开关管的电流应力和通态损耗，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。
而有源箝位正激变换器是在传统的正激式变换器的基础上，增加了由箝位电容和箝位开关管串联构成的有源箝位支路，虽然与传统的磁复位技术相比，有源箝位磁复位技术增加了一个箝位开关管，提高了变换器的成本，但是有源箝位磁复位技术有以下几个优点：(1)有源箝位正激变换器的占空比可以大于0.5，使得变压器的原副边匝比变大，从而可以有效地减少原边的导通损耗；(2)在变压器磁复位过程中，寄生元件中存储的能量可以回馈到电网，有利于变换器效率的提高；(3)变压器磁芯双向对称磁化，工作在B-H回线的第一、三象限，因而有利于提高了磁芯的利用率；(4)有源箝位正激变换器的变压器原边上的电压是是有规律的方波，能够为副边同步整流管提供有效、简单的自驱动电压信号，因而大大降低了同步整流电路的复杂度。
有源钳位正激
有源钳位正激的复位：高侧与低侧简介关于有源钳位技术的所有论文均显示钳位电路应用于直接跨过变压器初级侧的高端，或直接跨过主MOSFET开关的漏极至源极的低端。
更有趣的是，作者似乎在哪方面最好，哪一方面最好，而为什么却很少或根本没有解释的问题上各占一半。
将有源钳位变压器复位技术应用于高端与将其应用于高端之间存在细微但值得注意的区别。
每种应用都会产生不同的传递函数，进而导致在复位期间向钳位电路施加不同的电压。
钳位电容器的值和电压额定值以及每种情况下栅极驱动电路之间的不同考虑因素都将受到直接影响。
Low-Side Clamp（低端钳位）图1显示了应用于基本单端正激转换器的低端钳位电路，该转换器具有标准的全波整流输出和LC滤波器只要主MOSFET Q1导通，就会在变压器的励磁电感上施加全部输入电压，这称为功率传输模式。
相反，每当辅助（AUX）MOSFET Q2导通时，钳位电压和输入电压之间的差就会施加到变压器的励磁电感上，这称为变压器复位周期。
低端钳位的一个特定事实是，由于体二极管的方向，辅助MOSFET Q2必须是P沟道器件。
还值得注意的是，Q2仅载有变压器励磁电流，与反射的负载电流相比，平均值很小。
因此，选择低栅极电荷MOSFET应该是主要考虑因素，而低RDS（on）只是次要考虑因素。
在Q1关闭和Q2打开之间还引入了一个附加的死区时间。
在死区时间期间，初级电流保持连续流过P沟道AUX MOSFET Q2或主MOSFET Q1的体二极管。
这通常被称为谐振周期，其中为零电压开关（ZVS）设置条件。
这是有源钳位拓扑结构的重要且独特的特性，但是对于此比较而言，它几乎没有什么意义，除了简要提到有源钳位应用于低端还是高端始终存在。
忽略漏感的影响，可以通过在变压器励磁电感两端应用伏秒平衡原理来推导低端钳位的传递函数（1）给出钳位电压VC(LS)的简化式(1)（2）有趣的是，对于非隔离式升压转换器，（2）中给出的传递函数也是相同的传递函数，这就是为什么低侧钳位通常被称为升压型钳位的原因。
有源钳位
有源钳位-正反激电路分析参考样机：LAMBDA 全砖，500W ，36~75V 输入，28V/18A 输出； 电路拓扑结构：有源钳位-正反激； 测试条件：48V 输入，9A 输出； 电路模型：I VinL术语：Vin: 输入直流电压；V o: 输出电压；n: 变压器匝比； I L ：变压器T1和T2的漏感；Lm1,Lm2：T1和T2的激磁电感； Im1,Im2：T1和T2的激磁电流；Ip1,Ip2：负载折算到原边的电流；Ip: 原边电流； Id1,Id2：变压器次级电流。
t4t1Vs2t2Vs1Vgs_Q2Id1t3t6Ipt5Vgs_Q1Id2电路工作原理与过程：状态1：(t1~t2） Q1导通，Q2截止。
+VinI L变压器T1原边电感储能，漏感储能，T2向负载传送能量。
Im1=Im2+Ip2=I L状态2：(t2~t3)Q1由导通变为截止，Q2仍截止。
+L-VinId1I当Q1截止瞬间，所有的直流电流通路被断开，Lk 和Lm1为了阻止电流减小的趋势而产生反向电动势。
Lm1与Lm2上的电压幅值相等（等于Vo*n ），方向相反。
Im1提供T2的激磁电流Im2以及负载电流Ip2和Ip1，并同I L 一起对C2充电。
Ic2- I L = Im1-Ip1=Im2+Ip2。
Ip1从零电流开始上升，Ip2从最大电流开始下降。
当Ip2下降到零时，Ip1=Im1-Im2，Lm2上的电压反相。
Id1VinL IC2上电压很快被充至Vc1，Q2的体二极管D4导通，C1被充电。
充电电流Ic1=Im2= I L +Im1-Ip1 (Ic1忽略)，Ic1由最大充电电流开始下降，Ip1则继续上升。
状态3：(t3~t5)Q1仍截止，Q2由截止变为导通。
Id1VinQ2开通时，C1仍然还在充电，直到C1上的电压充到最高值，C1开始放电。
Ip1=Ic1-I L ，放电电流一方面给Lm2提供反相电流，同时使Ip1继续上升。
状态4：(t5~t6)Q1仍截止，Q2由导通截止变为截止。
基于GaN器件的有源箝位正激变换器设计
现代电子技术Modern Electronics TechniqueMar. 2024Vol. 47 No. 62024年3月15日第47卷第6期0 引 言随着电子设备小型化、轻量化的发展，提升电源设备高效率、高功率密度指标也成为电源厂商的重要方向[1]。
例如国外的VPT 公司、Interpoint 公司及国内的振华微电子、金升阳等均推出基于有源箝位正激拓扑设计的电源模块，开关频率[2]在200~500 kHz 。
传统Si MOSFET 由于存在寄生电容大、体二极管反向恢复等问题，已经限制了变换器进一步提升效率和功率密度；而GaN 器件的开关性能要优于Si MOSFET ，在相同导通电阻的情况下，GaN 晶体管的输出电容较低，且没有体二极管所引起的反向恢复损耗。
因此，GaN 可以应用在更高的开关频率，从而提升效率和功率密度[3]。
本文设计了一款高效率、高功率密度的DC‐DC 电源样机。
该样机特点为：1） 以有源箝位正激架构为基础，利用软开关技术及GaN 器件特性改善原边主开关管的开关损耗及应力，提升样机效率；2） 提高开关频率到700 kHz ，减小磁元件尺寸及输出电容值，并采用PCB 式的平面变压器进一步减小变压器尺寸，提升样机的功率密度；3） 副边采用同步整流技术减小次级功率管的损耗，提升样机效率。
最后对研制的3.3 V/30 A 电源样机进行测试，测试结果证明了该样机可以满足高效率和高功率密度的要求。
1 有源箝位正激变换器拓扑结构有源箝位正激电路包含两种有源箝位模式：高侧有DOI ：10.16652/j.issn.1004‐373x.2024.06.019引用格式：汪渭滨，徐海军，王伟.基于GaN 器件的有源箝位正激变换器设计[J].现代电子技术，2024，47（6）：119‐123.基于GaN 器件的有源箝位正激变换器设计汪渭滨， 徐海军， 王 伟（中国电子科技集团公司第五十八研究所， 江苏 无锡 214035）摘 要： 有源箝位正激变换器因为开关管的软开关控制，可以降低高频下的开关损耗，已是中型功率隔离变换器实现高效率、高功率密度的主流解决方案。
正激有源钳位分析
正激有源钳位分析编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（正激有源钳位分析）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为正激有源钳位分析的全部内容。
有源钳位正激变换器的理论分析和设计方法2009年07月14日 17:48 深圳华德电子有限公司作者：刘耀平用户评论(0)关键字：有源钳位正激变换器的理论分析和设计方法摘要：零电压软开关有源钳位正激变换器拓扑非常适合中小功率开关电源的设计。
增加变压器励磁电流或应用磁饱和电感均能实现零电压软开关工作模式。
基于对零电压软开关有源钳位正激变换器拓扑的理论分析,提出了一套实用的优化设计方法。
实验结果验证了理论分析和设计方法。
关键词:有源钳位；正激变换器；零电压软开关1 引言单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。
在计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、医疗设备等领域，这类电源具有广阔的市场需求。
当今，节能和环保已成为全球对耗能设备的基本要求。
所以,供电单元的效率和电磁兼容性自然成为开关电源的两项重要指标。
而传统的单端正激拓扑，由于其磁特性工作在第一象限，并且是硬开关工作模式，决定了该电路存在一些固有的缺陷:变压器体积大，损耗大；开关器件电压应力高，开关损耗大；d v/d t和d i/d t大，EMI问题难以处理。
为了克服这些缺陷，文献［1]［2]［3］提出了有源钳位正激变换器拓扑，从根本上改变了单端正激变换器的运行特性，并且能够实现零电压软开关工作模式，从而大量地减少了开关器件和变压器的功耗，降低了d v/d t和d i/d t，改善了电磁兼容性。
有源钳位正激变化器的工作原理
第2章有源箝位正激变换器的工作原理2.1有源箝位正激变换器拓扑的选择单端正激变换器具有结构简单、工作可靠、成本低廉、输入输出电气隔离、易于多路输出等优点，因而被广泛应用在中小功率变换场合。
但是它有一个固有缺点：在主开关管关断期间，必须附加一个复位电路，以实现高频变压器的磁复位，防止变压器磁芯饱和[36]。
传统的磁复位技术包括采用第三个复位绕组技术、无损的LCD箝位技术以及RCD箝位技术。
这三种复位技术虽然都有一定的优点，但是同时也存在一些缺陷[37-39]o(1)第三复位绕组技术采用第三个复位绕组技术正激变换器的优点是技术比较成熟，变压器能量能够回馈给电网。
它存在的缺点是：第三复位绕组使得变压器的设计和制作比较复杂；变压器磁芯不是双向对称磁化，因而利用率较低；原边主开关管承受的电压应力很大。
(2)RCD箝位技术采用RCD箝位技术正激变换器的优点是电路结构比较简单，成本低廉。
它存在的缺点是：在磁复位过程中，磁化能量大部分都消耗在箝位网络中，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。
(3)LCD箝位技术采用无损的LCD箝位技术正激变换器的优点是磁场能量能够全部回馈给电网，效率较高。
它存在的缺点是：在磁复位过程中，箝位网络的谐振电流峰值较大，增加了开关管的电流应力和通态损耗，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。
而有源箝位正激变换器是在传统的正激式变换器的基础上，增加了由箝位电容和箝位开关管串联构成的有源箝位支路，虽然与传统的磁复位技术相比，有源箝位磁复位技术增加了一个箝位开关管，提高了变换器的成本，但是有源箝位磁复位技术有以下几个优点：(1)有源箝位正激变换器的占空比可以大于0.5,使得变压器的原副边匝比变大，从而可以有效地减少原边的导通损耗；(2) 在变压器磁复位过程中，寄生元件中存储的能量可以回馈到电网， 有利于变换器效率的提高；(3) 变压器磁芯双向对称磁化，工作在 B-H 回线的第一、三象限，因而 有利于提高了磁芯的利用率；(4)有源箝位正激变换器的变压器原边上的电压是是有规律的方波，能够为副边同步整流管提供有效、简单的自驱动电压信号，因而大大降低了同 步整流电路的复杂度图2-2高边有源箝位电路 Fig. 2-2 High-Side a ctive c lamp c ircuit图2-1和图2-2是两种有源箝位正激变换器电路，这两种电路虽然看上去非常^C oOs3^rD3 F VT4D4，oos4CoRIfl VT3图2-1低边有源箝位电路 Fig. 2-1 Low-Side a ctive c lamp c ircuitVin VT2N1:N2■■'Lo'VT1 D1相似，但在工作细节的具体实现上还是存在着不少差别[40]。
全桥拓扑同步整流和有源钳位的电路设计
全桥拓扑同步整流和有源钳位的电路设计陈红;秦会斌;方良驹【摘要】研究了提高数字全桥拓扑效率的方法,通过在副边采用同步整流和有源钳位的方法,有效提高了电源效率.同步整流降低了输出电压损耗,特别适用于低电压大电流的输出场合.同时使用有源钳位技术,吸收谐振尖峰,利用谐振能量,提高效率,特别适用于高电压大功率场合.【期刊名称】《测控技术》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】4页(P76-79)【关键词】数字电源;同步整流;有源钳位;高效率【作者】陈红;秦会斌;方良驹【作者单位】杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,浙江杭州310018;杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,浙江杭州310018;杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TN86数字电源具有高效方便、灵活性好的优势，随着数字电源芯片的价格降低，数字电源将以其优越性逐渐取代模拟电源。
其中UCD3138是TI推出的专用于开关电源控制的DSP芯片。
本文设计的数字电源以UCD3138为主控芯片，实现对全桥的移相软开关控制，同时控制次级的全桥整流和有源钳位。
全桥拓扑作为大功率电源的首选拓扑，在工程中应用得特别广泛，具有电压电流应力小的特点。
对于全桥的移相软开关技术，很多文献[1-3]对此做过阐述,本文主要研究全桥的副边部分，包括同步整流和有源钳位电路，侧重于提高全桥效率的设计。
传统的整流采用二极管搭建整流桥或全波整流，二极管有导通压降，在低压大功率的场合下带来的功率损耗是不可接受的。
而同步整流用MOSFET取代二极管，具有很低的导通阻抗，极大地提高了全桥效率。
另外，全桥拓扑存在副边整流管电压振荡和电压尖峰的问题，降低了效率，提高了整流管应力，带来电磁干扰等方面的问题。
针对这一问题，研究者提出了很多改进电路，本文分析了各种方法的利弊，采用有源钳位方式，充分利用谐振能量。
最终搭建一台1 kW的数字控制全桥样机，采用移相软开关，同步整流，有源钳位电路进行试验，取得预期效果，实现97%的全桥效率。
NCP1280高压有源箝位控制IC功能介绍
NCP1280高压有源箝位控制IC功能介绍有源箝位电压型PWM控制器专用于脱线电源。
NCP1280为脱线电源的高效率。
少元件数提供一个高集成的解决方案。
这种电压型控制器，提供了初级侧正激拓扑驱动主驱动MOS及辅助功率MOS，使它工作在有源箝位状态。
第二输出可调节其延迟时间，也可以用来驱动二次侧的同步整流，或不对称半桥电路。
内含高压启动电路（700V）减少了元件数及系统功耗。
附加特点还有线路的欠压，过压保护，软启动，单一电阻设置开关频率。
线路电压前馈。
两种方式的过流保护，最大占空比控制。
并使变换器在低成本下有最佳性能。
与传统正激方式相比，NCP1280使系统保持低成本的情况下提高转换效率。
特色内高压启动调整器。
（250V~700V）双控制输出，可调重叠（或间隔）时间。
可调最大占空比控制。
单一电阻振荡器频率设置。
快速线路前馈。
线路欠压，过压锁定。
两种类型的过流保护。
可调软启动时间精密5V基准。
典型应用脱线电源100~500W电脑电源工业电源等离子/LCD TV 前端电源基本应用电路如图1所示。
图1 NCP1280有源箝位正激电路用于PFC之后的示意图引线端子功能1．Vin该端接输入电压，它可以接交流整流滤波后的电压也可以接PFC之后的电压，内部恒流源从此端到V A VX端的电容接口。
充电电流典型为13.8mA。
最高输入电压700V。
2．NC 空端子。
3．UV/OV 提供线路欠压及过压保护。
的建立的电压范围为2：1。
如果需要，OV功能可以不用。
从此端接一支齐纳二极管即可。
4．FF 从Vin到FF端接一电阻调节前馈斜波电压的幅度。
它正比与Vin，用改变前馈电压幅度的方法去改善开环线路调整率。
5．CS 电流检测输入，如果CS上的电压超过0.48V或0.57V变换器就进入逐个周期的跨跃式限流工作模式。
6．CSKIP 在此端到地之间接一个电容，来设置跨跃周期，在故障周期之后紧跟一个软启动程序。
7．RT 在此端到地接一电阻来设置工作频率。
有源钳位正激
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浙江大学硕士学位论文
摘要
本论文针对目前应用范围广泛的 Brick DC/DC 这种小功率电源市场，分析了其中常用的 DC/DC 拓扑结构，并针对性的集中分析了一种有代表性的应用拓扑——有源箝位正激 （Active Clamp Forward）DC/DC 变换电路。该拓扑的复位电压可以自动调节，可以提供大 于 50%的占空比，因而非常适合 Brick DC/DC 的宽范围要求。同时变压器上是完整的方波， 可以给同步整流提供简单有效的自驱动方案。
输入emi功率器件保护驱无源集成模块输出滤波及emi控制单元输入系统标准接口输出标准可扩标准电力电子模块有源集成模块图12电力电子标准模块框图第二节brickdcdc变流器的典型拓扑的初步比较以下是在brickdcdc变流器中常用的几种拓扑结构有源箝位型正激变流器有源箝位型正激变流器37如图13所示原边有一个主开关和一个辅助开关sa但是sa需要高边驱动或是使用p沟道mosfet