一种新型无损箝位电路在单端正激电源中的应用

　　1 引 言

　　在各种隔离式DC/DC变换器中，单端正激式变换器是其中最简单且适合大电流输出的一类，因而正激式变换成为低压大电流功率变换器的首选拓扑结构。但因其高频开关变压器磁通工作在磁滞回线的一侧，必须进行磁复位，以确保励磁磁通在每一个开关周期开始时处于初始值。同时由于工作在高频状态下，开关变压器漏感、分布电容等寄生参数的影响不能忽略，在开关转换瞬时，电抗元件的能量充放致使功率器件承受很大的热和电应力，并可导致开关管的电压过冲，这不仅意味着设计人员必须选用昂贵的高耐压功率开关管，同时也给电源的可靠性带来潜在威胁。为此常常还需设置各种缓冲吸收电路，但这降低了变换器的工作效率。

　　为了解决单端正激式开关电源中的磁复位与漏感储能问题，传统的解决方案有以下几种：

　　(1)、采用辅助绕组复位电路;

　　(2)、采用RCD箝位复位电路;

　　(3)、采用有源箝位复位电路。

　　其中方案1要求辅助绕组与初级绕组必须紧耦合，实际上因漏感的存在电路中仍需外加有损吸收网络，以释放其储能;方案2是一种有损复位箝位方式，因其损耗的大小正比于电路的开关频率，(和方案1中外加有损吸收网络一样)这不仅降低了电源本身的效率，也限制了电源设计频率的提高;方案3中需要附加一复位开关管与相关控制电路，增加了电路复杂性的同时，也带来了附加电路损耗与总成本的上升。

　　本文介绍一种新型无损箝位电路，无须额外附加辅助开关管，电路简单，可有效降低功率管的电压应力，箝位效果优异，且有利于电源工作效率的提高。

　　2 工作原理

　　新型无损箝位电路(图1)与上述方案1(图2)中采用辅助绕组的传统方法相类似，不同之处是增加一个箝位电容C2，但功率主回路上无需外加有损吸收网络。传统的方法是在变压器中附加一个去磁绕组N3，它与二极管D3串联后接到电源输入正极，N3起到去磁复位作用，功率管S漏源间并联的RC网络，用于吸收变压器的初级漏感储能，防止产生过电压尖峰，保护功率管S免被击穿，见图2所示。图1中的箝位电路由辅助箝位绕组N3、箝位二极管D3、箝位电容C2组成。辅助箝位绕组N3的与初级绕组N1相同，目的是为了实现当功率开关管S漏源间电压VS上升到2VI时，加在初级绕组N1上的电压等于VI，因N1、N3匝数相等，箝位绕组N3的电压也必然是VI，此时D3恰好正偏导通。

　　下面结合图1与图3具体分析新型无损箝位电路的工作原理。

　　1) T0时刻为初始状态，设功率开关管S处于关断状态，此时(B点电压)VS等于VI，箝位电容C2通过初级绕组N1、箝位绕组N3被充电至VI，电容极性为左负右正。