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。

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。

一族宽输入电压范围正激变换器拓扑

研究宽输入范围应用的正激变换器拓扑族,利用RCD支路实现变压器磁复位补偿,使得开关管占空比可以大于0.5。提出RCD正激变换器原边电路的3种开关单元:RCD正激正单元、RCD正激负单元和RCD正激复合单元,开关单元由开关管、RCD支路和变压器构成;提出由上述基本单元串并联构造正激变换器拓扑的方法,并得到一系列对称RCD正激拓扑和非对称RCD正激拓扑。给出拓扑和分析实例,并以其中一个拓扑为例,进行实验验证。

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。

一族基于正激基本单元的自磁复位正激变换器

提出一类自磁复位正激变换器原边电路的3种基本开关单元:正激正单元、正激负单元和正激复合单元,这些基本开关单元由开关管、磁复位二极管和变压器构成;提出基于基本单元串并联的构造正激变换器的推演方法,按照该方法可以构造出双管正激变换器和交错串并联正激变换器等现有拓扑,以及一组新的正激变换器拓扑。给出推演实例和拓扑分析,验证推演方法的有效性,并以其中的一个拓扑为例,进行实验验证。

准谐振正激变换器零电压开关设计

准谐振有源箝位正激变换器的有源箝位电路与常规的有源箝位正激变换器的结构类似,但实际工作过程存在许多差异。通过分析准谐振有源箝位正激变换器的工作过程,研究了准谐振有源箝位正激变换器的开关管零电压导通的边界条件,并进行了仿真和实验验证。

改进型有源箝位正激电路的研究

在有源箝位正激电路中,为了使主开关管和辅助开关管能较容易地实现零电压开通条件,提出了一种改进型有源箝位正激拓扑方案。与传统有源箝位正激变流器相比,新方案增加了一个辅助网络,由一个箝位电容和电感构成,这将使变流器能在整个负载范围内轻松地实现零电压开通。因此,大大减少了开关损耗并使电路效率得以提高。详细介绍了变流器的工作模态,并与传统有源箝位电路的性能作了比较。设计了一个230V输入,14.4V/10A输出的样机,给出了工作流程和实验结果,实验数据证明了理论分析的正确性。

基于单周控制的新型正激变换器的设计

主电路采用有源箝位单端正激电路拓扑结构,有效的降低了开关管电压应力,实现了零电压开关,减少了电磁干扰,可以在占空比大于0.5的情况下工作,此外,还可实现变压器铁芯的磁复位。详细分析了有源箝位正激变换器的基本工作状态与原理,对主电路的变压器、输出滤波电路、箝位电容电压与箝位电容等关键参数进行了详细的分析与设计。控制电路采用基于单周期控制技术的芯片IR1150作为主控芯片。分析了系统电压、电流双闭环的控制原理,并对控制系统的电流环、电压环进行了分析与设计,得出了系统的开环传递函数。研制了一台120W的实验样机,实验结果表明,该电路具有结构简单、效率高、输入电压范围宽、动态响应好等优点,而且所提出的变换器实现了零电压开关,降低了开关管的电压应力,从而验证了理论分析的正确性。

基于正激变换器的有源钳位技术

随着电力电子技术的飞速发展,各类软开关技术应运而生,主要包括谐振变换技术、有源钳位技术以及移相控制技术等,降低了开关电源的开关损耗。该文主要通过对比传统的正激变换器,说明了有源钳位技术应用于正激变换器所带来的一系列优点,并介绍了有源钳位技术的基本工作原理以及影响其发展的一些关键技术。

有源钳位正激变换器的理论分析和设计方法

零电压软开关有源钳位正激变换器拓扑非常适合中小功率开关电源的设计增加变压器励磁电流或应用磁饱和电感均能实现零电压软开关工作模式基于对零电压软开关有源钳位正激变换器拓扑的理论分析。