准谐振与有源钳位反激变换器的性能比较和分析

高频、高效和高功率密度已成为AC-DC变换器重要的设计指标。传统准谐振反激变换器因其漏感能量多借助无源电阻元件以热能形式释放,不具备ZVS特性,限制了功率密度的进一步提升,而有源钳位反激变换器能弥补准谐振反激变换器的不足。先简述准谐振反激变换器与有源钳位反激变换器的工作原理,接着分析准谐振与有源钳位反激变换器主要性能指标差异,然后设计并制作两款48 W的准谐振反激变换器样机和有源钳位反激变换器样机以便获得相关的试验数据,作为性能比较分析的依据。

一种三相双输出有源中点钳位型三电平变换器

该文基于有源中点钳位型三电平变换器(ANPC-TLC)结构,通过每相增加两个开关管形成一种具有两组三相交流电压输出端口的双输出有源中点钳位型三电平变换器(DOANPC-TLC)拓扑。该文详细介绍DO-ANPC-TLC的拓扑结构,对其工作原理进行分析,研究其不同开关状态下的电流路径、输出相电压电平和各开关的电压应力。针对DO-ANPC-TLC结构特点及工作原理,应用一种双输出虚拟空间矢量脉宽调制(DO-VSVPWM)方法,能够独立控制两组交流输出,并保持直流链路电容电压平衡。为了进一步简化控制过程,研究一种基于载波的简化双输出虚拟空间矢量脉宽调制(CB-VSVPWM)策略,在器件损耗和总谐波畸变率(THD)方面,对所提出DO-ANPC-TLC的性能进行分析。实验结果验证了所提拓扑的可行性和调制策略的有效性。

基于GaN器件的有源箝位正激变换器设计

有源箝位正激变换器因为开关管的软开关控制,可以降低高频下的开关损耗,已是中型功率隔离变换器实现高效率、高功率密度的主流解决方案。文中基于有源箝位正激变换器设计一款输入28 V、输出3.3 V/30 A的电源样机,开关频率为700 kHz,原边主开关管采用低栅极电荷、低输出电容、零反向恢复损耗的氮化镓(GaN)器件,再结合平面变压器技术及次级同步整流(SR)技术,使样机峰值效率达到95.13%。最后通过对样机测试结果分析来验证方案的高效率和高功率密度。

燃料电池应用下的有源箝位正激变换器的研究

为解决燃料电池输出特性偏软,输出电压不稳的问题,研究设计了一种高效、稳定、电气隔离、宽输入范围的有源箝位正激变换器。采用有源箝位技术实现初级主、辅开关管的零电压开关(ZVS)。结合同步整流技术进一步减小输出损耗,为适应宽输入电压范围条件,利用外驱动方式;主控芯片选用UCC2897使电路的控制更加简便,并保证变换器输出稳定。最后,制作了120 W,输入电压36~72 V的实验样机并进行测试分析,通过实验数据验证了理论分析的正确性。

具有有源钳位吸收功能的有源钳位正激DC/DC变换器设计

本文详细介绍了具有有源钳位吸收功能的有源钳位正激DC/DC变换器技术应用于一种高效率开关电源设计,首先介绍了有源钳位正激变换器的工作原理,研究了有源箝位正激DC/DC变换器设计方法。为了提高转换效率,本文对开关尖峰吸收电路技术做了相关研究,最后详细介绍了电路的设计过程,制作产品并完成测试。最大效率达到94.0%。该开关电源在电路结构上采用有源钳位正激结构、有源开关尖峰吸收技术,通过电路参数优化设计,实现了高效率、高可靠等特点。

有源钳位正激同步整流DC-DC变换器转换效率分析及优化方法

研究了有源钳位正激DC-DC变换器中同步整流开关管寄生参数对输出效率的影响,并在此基础上对不同工作条件下拓扑中主要的功率器件进行损耗计算,对比分析后提出优化方法。该研究主要目的是强调在器件选型前期进行效率评估的重要性,其中包括提高选型灵活性、降低维护成本等优点。该研究成果对变换器前期设计指导具有较高参考价值。最后,以一款输入电压为36~75 V,输出为3.3 V的高效率电源变换器进行实际电测试验证。

一族有源钳位正激变换器

研究有源钳位正激变换器拓扑族,提出了有源钳位正激变换器的三种开关单元:有源钳位正激正单元、有源钳位正激负单元和有源钳位正激复合单元。开关单元中的开关管、有源钳位支路和变压器共同构成正激变换器的主功率传输(变压器励磁)和变压器磁复位支路,在满足变压器励磁和磁复位所要求的电位条件下,通过单个有源钳位正激单元或者多个正激单元的串并联组合,得到了已有的有源钳位正激变换器拓扑和一系列新型拓扑。以其中一个拓扑为例,详细分析了变换器工作原理并进行了实验验证。

有源钳位正激二次侧谐振PWM Buck-Boost型变换器

针对传统有源钳位正激(ACF)变换器存在输出二极管反向恢复损耗,以及轻载时不能实现软开关的问题,提出了ACF二次侧谐振(SSR)PWM(ACF-SSR-PWM)Buck-Boost型变换器,分析了ACF-SSR-PWM Buck-Boost型变换器的工作模式及其稳态特性。分析结果表明:ACF-SSR-PWM Buck-Boost型变换器可以在全负载范围内实现主开关管、辅助开关管的零电压开通(ZVS)和输出二极管的零电流关断(ZCS),其电压传输比与负载、开关频率和占空比无关,呈现出DC-DC变压器(DCX)的工作特性。与二次侧谐振ACF变换器相比,ACF-SSR-PWM Buck-Boost型变换器减小了辅助开关管的电流应力和主开关管的关断电流。最后,搭建了一台200V输入、50V/1.6A输出的实验装置,验证了理论分析的正确性。

有源钳位正激变换器的分析与设计

二本文论述了有源钳位正激变换器的原理与设计。利用有源钳位电路实现功率变压器对称磁复位，部分磁化能量用来对功率开关寄生电容放电到零，实现零电压开关。有源钳位技术增强了正激变换器性能。实验证实了理论分析的正确性。

单输出有源钳位正激DC-DC变换器设计

正激式DC-DC变换器的固有缺点是需要增加辅助电路来实现磁复位,MOS管的硬开通模式使变换器的效率低下。有源钳位可以回收励磁电感中的能量至输入端,初级开关管的软开关将MOS管的开关损耗降到最低。本文以一个设计示例讨论了变压器和电感在有源钳位变换器中的设计。结果表明,在24V输入电压时效率超过90%,负载调整率也在1.3%以内,验证了单路输出有源钳位正激DC-DC拓扑变换器良好的负载调整率以及高效性。

一种开关频率固定的输出可调型有源钳位正激双向谐振变换器

提出一种开关频率固定的输出可调型有源钳位正激双向谐振变换器。不同于传统有源钳位技术,该变换器中的单个有源钳位电路为两个变压器去磁,以简化电路结构,并提供谐振回路实现能量反向传递。同时,输入串联输出并联结构可分担输入电压,减轻单个器件电压应力。采用交错并联PWM的控制策略,以减小输入电流纹波。该变换器开关频率固定,可避免传统调频方式中存在的磁性元件、同步整流驱动设计困难等问题,且具有一定的输出电压调节能力。此外,利用谐振原理,该变换器可实现开关管的零电压开通以及二极管的零电流开关,提升变换效率。详细分析开关频率固定的输出可调型有源钳位正激双向谐振变换器的工作原理以及稳态特性,最后搭建了一台43~53V输入、24V/1.8A输出的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

有源钳位正激变换器闭环小信号模型分析

分析比较了正激变换器3种复位方式的优缺点,着重对有源钳位正激变换器的小信号模型进行深入的分析,建立峰值电流控制模式对占空比的影响数学模型。通过仿真和实验完成样机设计。

有源钳位正激变换器的分析和设计

详细阐述和分析了用于正激变换器的有源钳位拓扑。有源钳位复位电路基本上克服了传统复位方法的缺点 ,省去了传统复位电路中所需的附加绕组或有能量消耗的RCD复位电路。详细说明了电路的工作原理。最后 ,通过仿真一个 5 0WDC

基于LM5026的有源钳位正激DC-DC变换器设计

介绍了有源钳位正激变换器的工作原理以及LM5026芯片的功能特点,并以一个设计实例讨论了变压器和电感在有源钳位DC-DC变换器中的设计。结果表明,在28V输入电压时,效率超过90%,负载调整率也在1%以内,且实现了主MOS管的软开通,验证了有源钳位正激变换器良好的负载调整率以及高效性。

基于有源中点钳位五电平电路的双有源桥DC/DC变换器

采用多电平电路构建的双有源桥(dual active bridge,DAB)DC/DC变换器可适用于更高的电压等级并能显著地提高功率密度及性能。基于九开关管五电平有源中点钳位(five-level active neutral point clamed,5L ANPC)电路构建DAB变换器,消除传统的八开关管5L ANPC电路所存在的电平跳变问题。通过分析开关状态之间的切换过程,选取的零开关状态实现所有高压开关管的软开关运行;通过分析不同开关序列对飞跨电容电压和直流侧中点电压的影响,提出一种飞跨电容电压的平衡控制方法。基于1kW样机的实验结果表明,该文构建的5L ANPC DAB变换器获得了优良的性能。

一种新型有源钳位正激变换器的研究

提出了一种新型的有源钳位正激变换器的拓扑结构。新的变换器通过次级谐振饱和电感使最大励磁电流大于传统变换器的最大励磁电流,并且使新的变换器的主开关管S1在软开通时不再受输出电流的影响,在软开通方面明显优于传统的变换器;有效占空比等方面都优于其他拓扑结构。

开关电源中有源钳位同步整流正激变换器的分析

正激变换器具有电路简单、输入输出电压隔离、容易实现多路输出等优点,因此在开关电源产品中得到了广泛的应用。有源钳位磁复位技术有着磁芯工作在第一、第三象限,可工作占空比高,原边开关工作电压,而且有利于实现同步整流管同步自驱动和软件开发等优点,因此对有源钳位同步整流正激变换器的研究具有实际的工程应用价值。

五电平有源钳位型变换器SVPWM死区效应分析与补偿方法研究

针对五电平有源钳位型变换器SVPWM调制的死区时间会导致跨电平跳变电压尖峰,产生过高的dv/dt影响系统稳定性的问题,提出一种不影响SVPWM调制效果的死区跨电平跳变补偿方法。首先对死区寄生模态导致电压误差的产生原理进行分析,列举了所有跳变过程中寄生电流的导通路径,采用在特定参考电压限定开关模态、筛选开关序列和脉冲调整等方法,重新规划电流导通过程,分类消除了跨电平跳变现象。最后搭建了实验样机,通过仿真和实验的手段对补偿方法进行了验证,对相同条件下的实验结果进行快速傅里叶对比分析,证明提出的死区补偿方法对输出电压谐波含量只产生了0.51%的微弱影响,且能有效消除跨电平跳变电压尖峰,表明该方法能维持五电平SVPWM良好的调制效果的同时,消除跨电平跳变隐患。

应用同步整流技术的有源钳位正激变换器的研究

介绍了同步整流和有源钳位正激变换器的特点,并对一种新颖的自驱式有源钳位同步整流正激变换器工作原理分析,认为:自驱式有源钳位同步整流正激变换器能将变压器副边电原主死区时间减至最小,实现无损磁复位并能减小开关损耗和整流损耗,提高电源效率,适用于低压大电流输出的开关电源中。

一种有源钳位隔离型无桥SEPIC PFC变换器

传统隔离型SEPIC功率因数校正(Power factor correction, PFC)变换器的开关管电压应力大,且因输入端整流桥的存在,自身效率难以进一步提升。使用无桥PFC和有源钳位技术对SEPICPFC变换器进行改进,提出了一种有源钳位隔离型无桥SEPIC PFC变换器,通过使用开关管和快恢复二极管替代整流桥,改善了变换器效率;通过运用有源钳位技术,实现了开关管的软开关,降低了开关管的电压应力,并进一步提高了变换器效率。最后,设计了一台输出功率为70W的应用于飞机座椅电源的试验样机,仅使用一级变换器就实现了高功率因数、高效率和输入输出的隔离,验证了理论分析的正确性。