[发明专利]具有主动箝位电路的正-反激变换器

说明书

技术领域

本发明公开了一种具有主动箝位电路的正-反激变换器 (forward-flyback converter)，尤其是指一种用于在宽负载变动范围 下可同时兼顾重载及轻载输出时的转换效率，且兼具成本效益的隔离式柔 性切换直流-直流变换器。

背景技术

由于目前市面上电子产品的功能加强，因而需要电源供应器提供更大 的输出能量，同时又希望产品的体积小、重量轻，这些趋势形成对电源变 换器的两大需求：提高功率密度和改善转换效率。基于这两个需求，能将 能量连续传递到输出端且具有柔性切换功能的主动箝位正-反激变换器及 其衍生电路开始被大量应用在各种电源产品上。

传统的主动箝位正-反激变换器如图1所示，其具有用于供应直流输入 电压的直流电源V_in、主要开关S₁、辅助开关S₂、谐振电感L_r(多为变压器 漏感)、谐振电容C_r(为开关S₁和S₂的极间电容之和)、箝位电容C_c、具有 一次侧绕组N₁、第一二次侧绕组N₂和第二二次侧绕组N₃的变压器T_r(N₁、 N₂和N₃的匝数比为n₁：n₂：n₃)、第一二极管D₁、第二二极管D₂、输出电感 L_o、输出电容C_o以及负载R_L。该主动箝位正-反激变换器可以输出稳定的直 流电压V_o。因为变压器T_r二次侧采用中心抽头式设计，所以输入能量在主 要开关S₁导通或截止期间都能传递到输出端，使得该电路具有较大的能量 处理能力。同时，在一个切换周期内，电流可连续地输出，使得输出电容 Co上的电流涟波较小，因而所需的输出滤波器容值也较小。另外，采用主 动箝位的零电压切换(Zero Voltage Switching，ZVS)设计使该电路的开关 切换损失可以有效地降低，因此可以选用较高的开关切换频率以减小被动 元件的体积和重量。主动箝位式设计是利用辅助开关S₂和箝位电容C_c串联 组成的箝位电路，以达到在主要开关S₁截止时开关跨压箝制和变压器磁性 重置的目的，同时，此电路借助于互补式的驱动，可实现两个开关S₁和S₂的零电压切换。由于主动箝位电路利用精简的结构即可实现柔性切换、开 关跨压箝制和变压器磁性重置，因此具备低成本的优点。