双晶体管正激有源钳位软开关电源的设计

　　引言

　　现在世界资源短缺，各国政府及社会各界越来越要求节能降耗。中国政府也正秉持这一国际化趋势的理念在不断迈进，这一趋势在未来几年还会加速，这势必为响应这一国际趋势的科技型企业带来巨大的机遇。同时对技术薄弱的电源企业就是一个巨大的考验。在电源行业来讲，这几年大家一直致力于80PLUS的产品研发，时至今日，这项技术在大的企业已经得到普及。接下来的方向就是如何来达到85PLUS的要求。这对于一般的适配器或高电压直流输出的电源来讲没有什么问题，大家很容易就可以实现。但是对于一般的PC电源或服务器电源这种带多输出中低直流电压的电源来讲，要达到85PLUS就不这么容易了。电源目前常见的几种可以实现高效率的电路拓扑来讲，单晶体管有源钳位技术现在有很多厂商推广，但是目前使用情况还是不太普及，全桥零电压开关的技术也有人使用，也同样没有得到广泛普及。现今在大的电源使用上大家最常用的就是双晶体管正激，目前很多厂商从300W～1200W的范围都有使用，同时可以满足80PLUS的要求，但是目前要作到85PLUS就很难，不进行一些技术变更几乎不可能。基于目前的情况，本文介绍一种利用有源钳位技术在双晶体管正激上实现软开关的设计方法，并给出实际的设计案例及实验结果。

　　l 双晶体管正激有源钳位软开关的工作原理

　　双晶体管正激有源钳位软开关主电路如图1所示。

　　参阅图2至图7，详细讲述双晶正激有源钳位开关电源的工作过程如下：

　　1)功率传输阶段(t0～t1)，如图2所示，该阶段第一主开关管VT1和第二主开关管VT2同时导通，而钳位开关管VTR1处于关断状态。加在变压器上的输入电压使励磁电流线性上升，初级向次级经变压器传输能量。次级VD1导通，VD2截止，L1上的电流线性上升，整流滤波后供给负载RL。在此条件下VD1和VD2刚好ZVS下导通，因其体二极管先前已经在导通状态(如图6所示)。

　　2)谐振阶段(t1～t2)，如图3所示，在占空比的控制下，第一主开关管VT1和第二主开关管VT2在t1时刻同时关断，变压器磁芯极性反转。因输入电源和变压器的励磁电感的作用给VT1和VT2的寄生电容COSS1，COSS2充电，由于电容电压不能突变，第一主开关管VT1和第二主开关管VT2在ZVS状态下关断。同时变压器的励磁电流开始给钳位开关管VTR1的寄生电容COSS放电，经VTR1的体二极管给钳位电容CR1充电。次级VD1截止，VD2导通，L1经过VD2续流继续给负载RL供电。

　　3)有源钳位阶段(t2～t3)，如图4和图5所示，在亡2时刻钳位开关管VTR在ZVS状态下开启，由于VTR1的体二极管先前已开通，VTRl的UDS电压很低。钳位开关管VTR1在整个阶段处于开通状态，变压器励磁电流经过钳位开关管VTR1继续给钳位电容CR1充电，钳位电容CR1充满以后经变压器励磁电感放电。次级在整个阶段由L1续流经VD2给负载供电，VD1截止。