一種新型有源鉗位正激變換器的研究

馮倩++卜瑩++張守鵬++王棟

摘 要：提出了一種新型的有源鉗位正激變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。新的變換器通過次級諧振飽和電感使最大勵磁電流大于傳統(tǒng)變換器的最大勵磁電流，并且使新的變換器的主開關(guān)管S1在軟開通時不再受輸出電流的影響，在軟開通方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的變換器；有效占空比等方面都優(yōu)于其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：有源鉗位正激變換器 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 研究

中圖分類號：TM46 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0032-02

近年來，隨著開關(guān)電源技術(shù)的不斷發(fā)展，有源鉗位拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越多。次級諧振有源鉗位正激變換器更進(jìn)一步提升電源的效率。新型有源鉗位正激變換器引入了諧振飽和電感，使得主開關(guān)管S1在軟開通時不再受輸出電流的影響，在軟開關(guān)方面明前優(yōu)于傳統(tǒng)有源鉗位變換器；并且最大勵磁電流大于傳統(tǒng)有源鉗位變換器的最大勵磁電流。利用這種有源鉗位變換器可以通過鉗位電路使變壓器自動復(fù)位，使磁芯工作在磁化曲線第一及第三象限運(yùn)行，并且可以使激磁電流正負(fù)方向流通，從而有效提高了磁心利用率。

1 次級諧振有源鉗位正激變換器工作原理

次級諧振有源鉗位正激變換器的主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。在圖1中，為輸入電壓、為輸出電壓、S1、S2為開關(guān)管、L1、L2為變壓器T1的初次級繞組、為濾波電感、為諧振電感（飽和電感）、D1為整流二極管、D2為續(xù)流二極管、為輸出濾波電容、Cc為鉗位電容。

2 次級諧振有源鉗位正激變換器同傳統(tǒng)有源鉗位變換器比較

在相同的輸入電壓、匝比、輸出功率、輸出電壓的情況下，次級諧振有源鉗位正激變換器和傳統(tǒng)有源鉗位變換器相比有以下幾點(diǎn)。

（1）兩者的鉗位電壓、開關(guān)管的電壓應(yīng)力相同，但是傳統(tǒng)有源鉗位變換器的鉗位開關(guān)管的電流應(yīng)力明顯小于新型變換器的鉗位開關(guān)管的電流應(yīng)力。

（2）傳統(tǒng)的有源鉗位變換器的最大勵磁電流小于次級諧振有源鉗位變換器的最大勵磁電流。

（3）零電壓條件的比較。

在引入了諧振飽和電感后，新型變換器的主開關(guān)管S1在軟開通時不再受輸出電流的影響，在軟開通方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)有源鉗位變換器。

（4）新型變換器是通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)有效占空比的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)輸出電壓。

當(dāng)變換器占空比一定時，通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率來獲得不同的輸出電壓。即：輸出電壓的高低隨著工作頻率的升高而降低。從而該變換器可以工作在變頻模式。這是傳統(tǒng)有源鉗位變換器所不具有的。

3 次級諧振有源鉗位正激變換器的工作過程

新型有源鉗位變換器一個工作周期是由八個工作模式完成的。

表1為新型有源鉗位正激變換器一個開關(guān)周期各階段穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式，圖2為一個開關(guān)周期中電路各主要電量波形。

4 結(jié)語

在電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展下，該文的新型變換器技術(shù)被用于各種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。該文的新型變換器不僅將主功率開關(guān)管電壓鉗位在一定的水平，還能實(shí)現(xiàn)主功率開關(guān)管和輔助開關(guān)管的零電壓開通，從而提高了效率、提高了開關(guān)電源高功率密度，降低了電源損耗和體積減小。由于變壓器工藝和器件性能的影響，有源鉗位技術(shù)還很難在高壓到低壓的變換中實(shí)現(xiàn)，而國外一些先進(jìn)企業(yè)已將軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用于有源鉗位變換器中，這也成為國內(nèi)未來研究的方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 沙占友.開關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用系列書[M].中國電力出版社，2009.

[2] 劉鳳君.現(xiàn)代高頻開關(guān)電源技術(shù)及應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2008.

[3] 張興柱.開關(guān)電源功率變換器拓?fù)渑c設(shè)計(jì)[M].中國電力出版社，2010.

[4] 劉勝利，李龍文.高頻開關(guān)電源新技術(shù)應(yīng)用[M].中國電力出版社，2008.

[5] 王增福.軟開關(guān)電源原理與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2006.

[6] 張占松.開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社，1999.