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 Vin

L

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。

t4

t1

Vs2

t2

Vs1Vgs_Q2

Id1t3

t6

Ip

t5

Vgs_Q1

Id2

电路工作原理与过程：

状态1：(t1~t2） Q1导通，Q2截止。

+Vin

I 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

-

Vin

Id1

I

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。

Id1

Vin

L I

C2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。

Id1

Vin

Q2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。

C3

C2

-

Ip2

T2

Ic2

Lk

12

Q1

T1

-

X

Q2

Vin

Im1

-

Im2

L

D2

+

D3

Ip1

Id1

+

n:1

+

+

D1

-

C1

Lm2

1

2

X

Id2

Lm1

1

2

D4

n:1

Q2截止瞬间，Lm2和Lk的电压反相。Lm2与Lm1上的电压幅值相等，方向相反。Im2提供T1的激磁电流Im1以及负载电流Ip1和Ip2，并同I L一起对C2反相充电使C2上的电压下降，为下一周期主开关管的零电压开通创造条件。同时Ip2上升，Ip1下降。当Ip1下降到零时，Ip2=Im2-Im1，Lm1上的电压反相，主开关管导通，下一周期开始。

实际测试波形：

变压器次级绕组电压波形（Vs1&Vs2）

CH1: (蓝) 正激变压器次级电压

CH2: (绿) 反激变压器次级电压

变压器次级绕组电流波形

CH1: (蓝) 正激变压器次级电流

CH2: (绿) 正激变压器次级电流

CHM: (红) CH1与CH2电流和

初级绕组电流电压波形

CH1: (蓝) 主开关管D-S极电压

CH2: (绿) 初级电流

结论：

一．有源钳位-正反激拓扑结构能实现主关管的零电压开通，降低了开通损耗。但实现开通的条件是初级的激磁电流要足够大，以便在钳位管截止时，激磁电流不但要将主管的Cds降到零，还必须提供足够的负载电流。这样将会引起通态损耗的增加。

二．其次级两个变压器的电流互补，故输出电容可以用得很小。