有源钳位正激变化器工作原理
13 / 20 第2章 有源箝位正激变换器的工作原理
2.1 有源箝位正激变换器拓扑的选择
单端正激变换器具有结构简单、工作可靠、成本低廉、输入输出电气隔离、易于多路输出等优点，因而被广泛应用在中小功率变换场合。但是它有一个固有缺点：在主开关管关断期间，必须附加一个复位电路，以实现高频变压器的磁复位，防止变压器磁芯饱和[36]。传统的磁复位技术包括采用第三个复位绕组技术、无损的LCD箝位技术以及RCD箝位技术。这三种复位技术虽然都有一定的优点，但是同时也存在一些缺陷[37-39]。
(1)第三复位绕组技术 采用第三个复位绕组技术正激变换器的优点是技术比较成熟，变压器能量能够回馈给电网。
它存在的缺点是：第三复位绕组使得变压器的设计和制作比较复杂；变压器磁芯不是双向对称磁化，因而利用率较低；原边主开关管承受的电压应力很大。
(2)RCD箝位技术 采用RCD箝位技术正激变换器的优点是电路结构比较简单，成本低廉。
它存在的缺点是：在磁复位过程中，磁化能量大部分都消耗在箝位网络中，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。
(3) LCD箝位技术 采用无损的LCD箝位技术正激变换器的优点是磁场能量能够全部回馈给电网，效率较高。
它存在的缺点是：在磁复位过程中，箝位网络的谐振电流峰值较大，增加了开关管的电流应力和通态损耗，因而效率较低；磁芯不是双向对称磁化，磁芯利用率较低。
而有源箝位正激变换器是在传统的正激式变换器的基础上，增加了由箝位电容和箝位开关管串联构成的有源箝位支路，虽然与传统的磁复位技术相比，有源箝位磁复位技术增加了一个箝位开关管，提高了变换器的成本，但是有源箝位磁复位技术有以下几个优点：
(1)有源箝位正激变换器的占空比可以大于0.5，使得变压器的原副边匝
比变大，从而可以有效地减少原边的导通损耗；
(2)在变压器磁复位过程中，寄生元件中存储的能量可以回馈到电网，有利于变换器效率的提高；
(3)变压器磁芯双向对称磁化，工作在B-H回线的第一、三象限，因而有利于提高了磁芯的利用率；
(4)有源箝位正激变换器的变压器原边上的电压是是有规律的方波，能够为副边同步整流管提供有效、简单的自驱动电压信号，因而大大降低了同步整流电路的复杂度。
LrLmVinVT1VT2VT3VT4LoD3Coos3D4Coos4CoRN1:N2D1D2CrCc
图2-1 低边有源箝位电路
Fig. 2-1 Low-Side active clamp circuit
LrLmVinVT1VT2VT3VT4LoD3Coos3D4Coos4CoRN1:N2D1CrCc
图2-2 高边有源箝位电路
Fig. 2-2 High-Side active clamp circuit
15 / 20 图2-1和图2-2是两种有源箝位正激变换器电路，这两种电路虽然看上去非常相似，但在工作细节的具体实现上还是存在着不少差别[40]。本设计采用的是如图2-1所示的低边箝位电路。在此对这两种电路的不同点做一个简要的分析。
(1)箝位电路的构成 如图2-1所示的有源箝位电路由一个P沟道功率MOSFET和一个箝位电容串联组成，并联在主功率开关管的两端，一般称之为低边箝位电路。如图2-2所示的有源箝位电路由一个N沟道功率MOSFET和一个箝位电容串联组成，并联在变压器的两端，称之为高边箝位电路。
这两种电路之所以选用的功率MOSFET的沟道不同，主要是因为其内部体二极管的导通方向不同。对于相同的电压和相同的模片区域，P沟道功率MOSFET比N沟道功率MOSFET的通态电阻要更高，通态损耗要更大，而且价格也要更贵。
(2)箝位电容上的电压 忽略电路中漏感的影响，根据变压器一次侧绕组两端伏秒积平衡的原理，可以得到低边箝位电路中箝位电容电压表达式为：
(2-1)
由式(2-1)可知，的表达式和升压式(Boost)变换器的输出电压表达式一样，因而图2-1所示的电路又称为升压式箝位电路。
同理，可以得到高边箝位电路中箝位电容电压：
(2-2)
由式(2-2)可知，的表达式和反激(Flyback)变换器的输出电压表达式一样，因而图2-2所示的电路又称为反激式箝位电路。
(3)栅极驱动的实现方法 箝位电路选择的不同，对箝位开关管的栅极驱动的要求也就不同。
对于高边箝位电路中的箝位开关管的驱动来说，箝位开关管VT2要采
用浮驱动，因而需要通过高边栅驱动电路或一个专用的门极驱动变压器来实现。而低边箝位电路的箝位开关管为P型管，那么对于它的驱动来说，只需要由一个电阻、一个电容和一个二极管组成电平位移电路即可实现。相对于低边箝位电路中的箝位开关管的驱动设计来说，高边箝位电路中的箝位开关管的驱动相当麻烦而且成本也较高。关于箝位开关管栅驱动的具体设计方法将在以后的章节中进行详细地论述。
本课题选用的是低边箝位电路，主要因为它的箝位开关管的驱动电路相对简单，不需要外加驱动变压器。此外，许多半导体公司已经专门针对这种变换器开发出了一系列的P沟道功率MOSFET，因而在选取器件时已经没有了很大的限制。
2.2 有源箝位正激变换器的工作原理
基于上面的分析，本文采用的是低边箝位电路，其主电路拓扑结构如上图2-1所示。在图2-1所示电路中，为主功率开关管，箝位电容和箝位开关管串联构成有源箝位支路，并联在主功率开关管两端。为励磁电感，为变压器漏感和外加电感之和。为主功率管、箝位开关管的输出电容和变压器绕组的寄生电容之和。变压器的副边由、构成自驱动的同步整流电路，以减小开关的损耗，提高变换器的效率。为输出滤波电感，为输出滤波电容。
为了简化分析过程，在分析电路之前先做如下的假设：
(1)所有功率开关器件都是理想的。
(2)箝位电容远大于谐振电容。
(3)输出滤波电感足够大，则其上的输出电流不变，可以认为是一个恒流源，同理，输出滤波电容足够大，则其上的输出电压不变，为一个恒压源。
(4)谐振电感远小于励磁电感。
(5)变压器的初级绕组和次级绕组的匝比为。
(6)为了使主管能完全实现ZVS开通，谐振电感存储的磁场能大于寄生电容存储的电场能。
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有源箝位正激变换器的主要参数波形如下图2-3所示。
VGS(VT1)-VGS(VT2)t0t1t3t2VCrVCcVpiLmiLriVT1iCciVT3iVT4t4t5t6t7t8t9t10VinVin1Δt2Δt
图2-3 有源箝位正激变换器的主要参数波形
Fig. 2-3 Waveforms of active clamp forward converter
图2-1所示电路在一个开关周期中可分为10个工作模式，其工作过程如下：
(1)工作模式1(~) 在时刻，同步整流管的体二极管、换流结束，同步整流管导通，输入能量通过变压器和整流管传送到输出负载。因为此前的寄生二极管处于导通状态，因此整流管实现了零电压开通。在该工作阶段内，谐振电感和变压器原边励磁电感上的电流在输入电压作用下线性增长，这一时间段的等效电路拓扑如图2-4所示：
LrLmVinVT1VT2VT3VT4LoD3D4CoRD1D2CrCcN1:N2
图2-4 工作模式1
Fig. 2-4 State 1(~)
在这段时间内有：
(2-3)
在时刻，主功率开关管上的驱动信号消失，关断，该工作阶段结束。这个时间段的长度由变换器的占空比决定。
(2)工作模式2(~) 在时刻，主功率开关管关断，在谐振电容的作用下，主功率管漏源两端的电压开始缓慢上升，因而实现了零
19 / 20 电压关断。因为变压器副边电压依然成立，所以副边同步整流管仍然导通，输出电流通过整流管。在该工作阶段内，谐振电容、谐振电感和励磁电感一起处于谐振状态，这一时间段等效电路拓扑如图2-5所示：
LrLmVinVT1VT2VT3VT4LoD3D4CoRD1D2CrCcN1:N2
图2-5 工作模式2
Fig. 2-5 State 2(~)
在这一时间段内有：
(2-4)
式中：
为谐振电路的特征阻抗
为谐振电路的角频率
因为谐振电容很小，谐振电路的特征阻抗很大，所以谐振电容两端的电压能迅速增长，因此上式可改写为：
(2-5)
在该阶段内变压器原边绕组上的电压逐渐减小：
(2-6)
当时刻，变压器两端的电压下降到0V，即：，该工作过程结束。
(3)工作模式3(~) 在时刻，副边同步整流管的寄生二极管和开始进行换流，变压器原副边的电压都为0V，则此时变压器原边激磁电流保持不变。在该工作阶段内，谐振电容和谐振电感一起处于谐振状态，这一时间段等效电路拓扑如图2-6所示，那么在这一时间段内有：
(2-7)
式中：
为谐振电路的特征阻抗
为谐振电路的角频率
LrLmVinVT1VT2VT3VT4LoD3D4CoRD1D2CrCcN1:N2
图2-6 工作模式3
Fig. 2-6 State 3(~)
到时刻，谐振电容上的电压谐振到，该谐振阶段结束。
21 / 20 从提高效率的角度来讲，希望这段时间越短越好，因为输出电流经过的是相对高导电阻的同步整流管的体二极管和。
(4)工作模式4 (~)
在时刻，箝位开关管的寄生二极管导通，该工作阶段内，激磁电流保持不变，和谐振电感一起进行谐振，变压器进入磁复位过程，因为电流是正向的，在这个阶段可以给箝位管以导通信号，从而使实现零电压开通。这一时间段等效电路拓扑如图2-7所示：
LrLmVinVT1VT2VT3VT4LoD3D4CoRD1D2CrCcN1:N2
图2-7 工作模式4
Fig. 2-7 State 1(~)
在这一时间段内有：
(2-8)
式中：
为谐振电路的特征阻抗
为谐振电路的谐振角频率
当时刻，谐振电感上的电流为：，此时上的电流降
为0，而上的电流则上升为负载电流，体二极管、换流完成，该谐振阶段结束。
从提高效率的角度来讲，希望这段时间越短越好，因为在该阶段内，原边电流和副边电流，都是通过相对高导电阻的寄生二极管，而不是低导电阻的MOS管通道，因而造成了导通损耗的增加。
(5)工作模式5(~) 当时刻，副边同步整流管的体二极管、换流结束，变压器原边电压升高，变压器的副边电压也随之升高。当副边电压大于同步整流管的门极驱动电压时，导通。因为此前是它的寄生二极管导通，因而整流管实现了零电压开通。在该阶段内，箝位电容和谐振电容与激磁电感和漏电感一起处于谐振状态，这一时间段等效电路拓扑如图2-8所示：
LrLmVinVT1VT2VT3VT4LoD3D4CoRD1D2CrCcN1:N2
图2-8 工作模式5
Fig. 2-8 State 5(~)
在这一时间段内有：
)9-(2
式中：
为谐振电路的特征阻抗，
为谐振电路的谐振角频率。
mos有源钳位电路
mos有源钳位电路
随着科技的不断发展，mos有源钳位电路在电子领域的应用越来
越广泛。本文将对mos有源钳位电路的工作原理、优势、挑战以及
应用进行深入解析，以帮助读者更好地理解这一重要电路。
一、mos有源钳位电路的工作原理mos有源钳位电路主要由mos管、电容和电阻组成。其工作原
理主要基于电容的充放电以及mos管的开关特性。当电路中的电压
达到预设值时，mos管迅速切换状态，将电压限制在安全范围内，从
而保护电路不受过高电压的损害。
二、mos有源钳位电路的优势1.高速响应：mos管具有快速的开关特性，使得mos有源钳位
电路能够在极短的时间内响应并限制电压。2.精确控制：通过调整电路参数，可以实现对电压的精确控制，
以满足不同应用的需求。3.集成度高：mos管是标准cmos工艺的一部分，因此mos有源
钳位电路可以实现高集成度，便于现代电子系统的集成。
三、mos有源钳位电路的挑战1.功耗问题：mos管的开关操作会产生一定的功耗，对于低功
耗应用来说是一个挑战。2.稳定性问题：由于电路参数的分散性，mos有源钳位电路的
稳定性可能受到影响。3.成本问题：虽然mos管是标准cmos工艺的一部分，但实现高
性能的mos有源钳位电路仍需要一定的成本。
四、mos有源钳位电路的应用1.电源管理：在各种电源管理芯片中，mos有源钳位电路被广
泛应用于实现过压保护、欠压保护等功能。2.电机控制：在电机控制系统中，mos有源钳位电路可以用来
限制母线电压，以保护电机不受过电压的损害。3.显示驱动：在液晶显示器（lcd）和有机发光二极管显示器（oled）
的驱动电路中，mos有源钳位电路也被广泛应用。
总结：
本文对mos有源钳位电路的工作原理、优势、挑战以及应用进
行了深入解析。通过理解mos有源钳位电路的工作机制，以及其在
不同应用场景中的优缺点，可以为电子工程师在设计电路时提供有益
的参考。在未来，随着技术的不断进步，相信mos有源钳位电路将
有源箝位正激式电路的特点及其参数设计
科技视界Science&TechnologyVision
Science&TechnologyVision科技视界园引言在烟草工业电气设备中袁各种电路板和模块上的大量集成电路袁需要直流5V电源供电袁通常我们用高于5V的直流电再通过DC-DC三端稳压模块变换渊一般压差为2V冤得到稳定的5V电源遥实验室用的电源电流一般只有5A袁10A袁且体积偏大袁不适合安装遥有源钳位正激式拓扑电路适合中小功率开关电源的设计袁而且结构简单袁性能好袁适合在烟草工业电气设备中使用遥员有源箝位正激式电路的特点图1有源箝位正激式模型电路有源钳位正激变换器拓扑与传统的单端正激变换器拓扑基本相同袁只是增加了辅助开关Qc渊带反并二极管冤和储能电容Cc袁且略去了传统正激变换器的磁恢复电路遥开关Q1和Qc工作在互补状态遥为了防止开关Q1和Qc共态导通袁两开关的驱动信号间留有一定的死区时间遥采用有源箝位的正激变换器的特点是院变压器是双向对称磁化的袁工作在B-H回线的第一和第三象限袁变压器得到了充分利用袁因此占空比可以大于0.5袁而且开关管的电压应力低袁适合与输入电压范围比较宽的应用场合袁箝位开关管是零电压开关的袁励磁能量和漏感能量全部回馈到电网遥2参数设计圆援员功率变压器的设计1冤工作频率的设定开关频率的提高有助于开关电源的体积减小袁重量减轻遥开关频率提高又增加了开关损耗和磁芯损耗遥本方案通初步确定工作频率和最大占空比如下院工作频率f=170噪Hz最大占空比=75%2冤根据设计输出功率选择磁芯PO=7.5伊20=150渊W冤考虑有20%裕量和效率袁取浊=80%袁则150伊1.2伊1.25=225瓦袁选择一个传递功率可达300瓦的磁芯袁通过Ferroxcube公司的磁芯手册袁选材料代号为3F3的锰锌铁氧体磁芯袁材料的损耗曲线如图圆所示遥比损耗为100Mw/cm3对应磁通密度摆幅为0.09T遥这里是第一次选择磁通密度摆幅遥图圆比损耗与频率和峰值磁感应关系T=100益应用面积粗略估计公式院AP=AeAw=POK驻BfT蓸蔀4/3cm4其中院PO要要要输出功率渊W冤曰驻B要要要磁通密度变化量渊T冤曰fT要要要变压器工作频率渊Hz冤曰K要要要0.014(正激变换器)得到AP=2720.014伊园援园愿伊员苑园伊员园猿蓸蔀4/3=1.2cm4假定选择磁芯EE32/6/20袁查阅手册得到Aw=130mm2A藻=130mm2灾藻=5380mm3造藻=41.4mm遥AP=1.3伊1.3=1.69cm4遥由经验公式估算EE32型磁芯的热阻值遥如下砸耘越猿远Aw渊cm圆冤渊益/W冤袁得砸耘越猿远130=27.6益/W根据最大温升驻T袁这种电源采用的是工业级场合袁有风扇冷却或空调制冷冷却方式袁所以取50益袁计算允许的损耗院Plim=驻T/砸耘=50/27.6=1.8W假定磁芯和线圈损耗各一半袁即Pclim=0.9W袁Plim=0.9W渊要使能量损耗最小袁磁芯损耗应等于线圈损耗遥冤计算磁芯单位体积损耗院Pclim/灾藻=0.9/5.38=167mW辕cm猿渊噪W辕m猿冤袁应用这些磁芯损耗值袁在所选择的3F3材料损耗曲线图4上袁由167mW辕cm猿且频率170kHZ得0.105T遥渊50度温升时和绝对允许损耗袁允许磁芯比损耗加大遥磁通密度第二次迭代冤则有驻月=2伊0.105=0.21T渊相同损耗袁单向磁化磁通密度加倍冤3冤计算电压比电压比计算的原则是电路在最大占空比和最低输入电压的条件下袁输出电压能达到的上限袁考虑到电路的压降袁输出电压要有裕量袁输入电压还有依20%的波动遥有源箝位正激式电路的特点及其参数设计The栽echnical云eaturesand孕arameters阅esignof粤ctiveClamp云orward颜魏伟1储增永2梁广和3渊员援中国电子科技集团公司第四十一所袁安徽蚌埠233010曰圆援天津卷烟厂袁中国天津300163曰猿援哈尔滨卷烟厂袁黑龙江哈尔滨150001冤揖摘要铱有源钳位正激式电路非常适合中小功率开关电源的设计遥本文介绍了有源箝位正激式电路的技术特点袁并且举例计算了其主要元器件参数遥揖关键词铱开关电源曰有源箝位正激曰参数设计揖Abstract铱Theactiveclampforwardcircuitisverysuitableforthedesignofsmallpowerswitchpowersupply.Thepaperintroducesthetechnicalfeaturesofactiveclampforwardcircuitandforexample,themaincomponentsandparametersarecalculated.揖Keywords铱Switchingpowersupply曰Activeclampforward曰孕arameter
IGBT有源钳位技术的介绍
IGBT有源钳位技术的介绍
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种功率半导体器件，结合了MOSFET和双极结型晶体管的优点，具有低导通电阻和高开关速度的特点，常用于大功率应用中的开关电路。然而，在IGBT的开关过程中，由于电感元件和电容元件的存在，会产生过电压和过电流，给IGBT带来压力，导致设备损坏或者性能下降。为了解决这个问题，IGBT有源钳位技术应运而生。
IGBT有源钳位技术通过在IGBT电路中添加一个有源钳位电路，来保护IGBT。该有源钳位电路由一个或多个二极管和电感构成，其主要作用是在IGBT的关断过程中，通过反馈形成一个低阻抗通路，使得开关电流能够顺利流过，减小开关过压。同时，在IGBT的开通过程中，有源钳位电路会将电感中储存的能量释放回电源，减小过电流，并提高开通速度。这种有源钳位电路的作用就像一个主动的“钳子”，将IGBT的过电压和过电流“夹”在两个管脚之间，保护IGBT不受损坏。
1.提高开关速度：有源钳位电路将储存在电感中的能量快速释放到电源，减小了电感的势能，加快了电流的变化速率，从而提高了IGBT的开关速度。
2.减少开关过压：有源钳位电路能够通过形成一个低阻抗通路，使得开关电流能够顺利流过，减小开关过压。这样可以延长IGBT的寿命，提高设备的可靠性。
3.减少能量损耗：有源钳位电路将储存的能量通过二极管和电感释放回电源，减小过电流。这不仅能减少能量损耗，还可以降低功率半导体器件的工作温度，从而提高整个系统的效率。 4.快速恢复：当IGBT的过电压和过电流被有源钳位电路“夹”在两个管脚之间时，一旦开关动作完成，有源钳位电路会迅速回复到正常工作状态，不会影响后续的开关动作。
在实际应用中，IGBT有源钳位技术可以应用于各种交流电压变换器和直流电源等功率电子设备，如工业变频器、电力传输装置、交通运输设备等。通过保护和优化IGBT的工作状态，能够提高系统的性能和可靠性。
基于GaN器件的有源箝位正激变换器设计
现代电子技术Modern Electronics TechniqueMar. 2024Vol. 47 No. 62024年3月15日第47卷第6期
0 引 言
随着电子设备小型化、轻量化的发展，提升电源设备高效率、高功率密度指标也成为电源厂商的重要方向[1]。例如国外的VPT公司、Interpoint公司及国内的振华微电子、金升阳等均推出基于有源箝位正激拓扑设计的电源模块，开关频率[2]在200~500 kHz。传统Si MOSFET由于存在寄生电容大、体二极管反向恢复等问
题，已经限制了变换器进一步提升效率和功率密度；而GaN器件的开关性能要优于Si MOSFET，在相同导通电
阻的情况下，GaN晶体管的输出电容较低，且没有体二极管所引起的反向恢复损耗。因此，GaN可以应用在更高的开关频率，从而提升效率和功率密度[3]。本文设计了一款高效率、高功率密度的DC‐DC电源样机。该样机特点为：1） 以有源箝位正激架构为基础，利用软开关技术
及GaN器件特性改善原边主开关管的开关损耗及应力，提升样机效率；2） 提高开关频率到700 kHz，减小磁元件尺寸及输
出电容值，并采用PCB式的平面变压器进一步减小变压器尺寸，提升样机的功率密度；3） 副边采用同步整流技术减小次级功率管的损
耗，提升样机效率。最后对研制的3.3 V/30 A电源样机进行测试，测试结果证明了该样机可以满足高效率和高功率密度的要求。
1 有源箝位正激变换器拓扑结构
有源箝位正激电路包含两种有源箝位模式：高侧有DOI：10.16652/j.issn.1004‐373x.2024.06.019
引用格式：汪渭滨，徐海军，王伟.基于GaN器件的有源箝位正激变换器设计[J].现代电子技术，2024，47（6）：119‐123.
基于GaN器件的有源箝位正激变换器设计
汪渭滨， 徐海军， 王 伟
（中国电子科技集团公司第五十八研究所， 江苏 无锡 214035）
摘 要： 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。关键词： 有源箝位正激变换器； 氮化镓； 开关管； 栅极电荷； 平面变压器； 同步整流中图分类号： TN624‐34 文献标识码： A 文章编号： 1004‐373X（2024）06‐0119‐05
一款有源钳位双路输出正激变换器的设计
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一款有源钳位双路输出正激变换器的设计
作者：陈瑜
来源：《E动时尚·科学工程技术》2019年第06期
摘 要：本文重点介绍了一款有源钳位双路输出的正激变换器的工作原理，并给出了设计过程和参数计算。
关键词：正激变换器，有源钳位；双路输出
ABSTRACT：This paper focuses on the working principle of an active clamp and dual forward
converter，the design process and parameter are provide.
Keywords：Forward converter，Active Clamp，Dual ouput
1.绪论
HJDD4811D60型电源模块是为某单位研制的系列产品之一。该产品是窄范围输入，具有体积小，纹波低的优点。本文基于正激变换器设计出了输入45～51V，双路输出±11V的60W电源。
2.正激变换器
单端正激变换器的拓扑如图1所示，变压器T起变压和隔离的作用，在输出端加一个电感L，起能量存储及传递作用。
当开关管Q导通时，输出整流管D1正向導通，并通过电感L和电容C将能量提供给负载R，此时输出续流管D2反向截止，输出电感L1储能；当开关管Q关断时，整流二极管D1截止，续流二极管D2导通，电感L1将其储存的能量提供给输出负载，以保持输出电压不变[1]。
3.有源钳位
单端正激式拓扑变压器由于工作在磁滞回线的第一象限，因此在关断周期必须进行磁复位，否则变压器会饱和，一旦饱和，电路电流过大会烧毁初级电路。单端正激式拓扑常用的磁复位方式有RCD磁复位、谐振式磁复位、辅助绕组磁复位和有源箝位四种[2]。
正激变换器的工作原理
正激变换器的工作原理
正激变换器（flyback converter）是一种电力转换器，常用于电源供应、电池充电和其他电能转换应用中。其工作原理可以简述如下：
1. 输入电压施加到电路的开关管（通常是MOSFET）上，控制开关管的导通和截止，从而产生交流信号。通常会通过一个电感进行滤波。
2. 当开关管导通时，输入电流通过电感和二极管流入负载电路，同时电容储存能量。
3. 当开关管截止时，输出回路中的电流将由电感和负载提供。同时，储存在电容中的能量被释放以保持输出电压稳定。
4. 通过调整开关管导通和截止的频率，可以实现输出电压的调整和稳定，同时减少能量损耗。
正激变换器的工作原理利用了开关管的开关特性，通过调整开关管的导通和截止时间，实现了对输入电能的转换和输出电压的调整。同时，辅助电感、二极管和电容等元件的协同工作，使得电能以稳定的形式输出到负载上。
DCDC电源设计的几种基本原理
开关电源DC/DC变换器拓扑结构集锦
半桥变换器也是双端变换器,以上是两种拓扑。
半桥开关管电压应力为输入电压.而且由于另外一个桥臂上的电容,具有抗偏磁能力,但是对于上面一种拓扑,通常还会加隔直电容来提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值电流控制,要注意一个问题,就是有可能会导致电容安秒不平衡的问题.要需要其他方法来解决。欢迎转载，本文来自电子发烧友网(/)
半桥变换器可以通过不对称控制来实现ZVS,也就是两个管子交替导通,一个占空比为D,另外一个就为1-D.就是所谓的不对称半桥,通常采用下面一种拓扑.对于不对称半桥可以采用峰值电流控制。 正激变换器
绕组复位正激变换器
LCD复位正激变换器
RCD复位正激变换器 有源钳位正激变换器
双管正激
吸收双正激
有源钳位双正激 原边钳位双正激
软开关双正激 推挽变换器
无损吸收推挽变换器
推挽正激
推挽变换器:推挽变换器是双端变换器.其实是两个正激变换器通过变压器耦合而来,基本推挽变换器好处是驱动不需隔离,变压器双端磁化,只要两个开关管.但是,变压器绕组利用率低,开关管电压应力为输入两倍,所以一般只适合低压输入的场合.而且有个问题就是会出现偏磁,所以要采用电流型控制等方法来避免.
如果将两个双管正激同样耦合,可以构成四开关管的推挽变换器,也就是所谓的双双管正激.其管子电压应力下降为输入电压.其他等同. 欢迎转载，本文来自电子发烧友网(/)
推挽正激是最近出现的一种新拓扑,通过一个电容来解决变换器漏感尖峰,偏磁等问题.在VRM中有应用.
半桥变换器也是双端变换器,以上是两种拓扑.
半桥开关管电压应力为输入电压.而且由于另外一个桥臂上的电容,具有抗偏磁能力,但是对于上面一种拓扑,通常还会加隔直电容来提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值电流控制,要注意一个问题,就是有可能会导致电容安秒不平衡的问题.要需要其他方法来解决.
半桥变换器可以通过不对称控制来实现ZVS,也就是两个管子交替导通,一个占空比为D,另外一个就为1-D.就是所谓的不对称半桥,通常采用下面一种拓扑.对于不对称半桥可以采用峰值电流控制. 全桥变换器
实验49-DC-DC 单端正激式变换电路设计实验
华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心 信号与控制综合实验指导书
实验四十九 DC/DC 单端正激式变换电路设计实验
（信号与系统—电力电子学—检测技术综合实验）
一、 实验原理
1. 单端正激变换器
单端正激变换电路是隔离式DC/DC变换电路中的一种，采用一个单管实现DC/DC
变换，例如图49-1所示的电路。它在开关管Q导通时电源的能量经隔离变压器T、整流
二极管和滤波电感直接送至负载，故称为正激；由于其变压器磁通只在单方向上变化而
被称为单端。这样的电路被称为单端正激式变换电路。
+
VI
Q.
..
N1N2N3D2
D1D3
VO
图49-1采用辅助绕组复位的单管正激变换器
正激变换器由于具有电路结构简单、成本较低、输出电流大、工作可靠性高等优点
而广泛应用于中小功率变换场合，更成为低压大电流功率变换器的首选拓扑结构。
正激变换器中，由于变压器的磁芯是单方向磁化的，每个周期都需要采用相应的措
施，使磁芯回到磁化曲线的起点，否则磁芯磁会很快饱和而导致开关器件损坏，因此需
要采用专门的复位电路，使变压器的磁芯磁复位。
当输入电压及占空比固定的时候，输出电压与负载电流无关。因此DC/DC单端正
激变换电路具有低输出阻抗的特点。在同等功率条件下，单端正激变换电路的集电极峰
值电流很小，所以该变换器适合应用在低压，大电流，功率较大的场合。
2. 不同复位方式的正激变换器[2]
通常采用的磁复位方法主要有以下几种：
(1) 辅助绕组复位正激变换器
采用辅助绕组复位的正激变换器见图49-1。其中隔离变压器有三个绕组：一次绕组N、二次绕组N和去磁绕组N。在T时间内，Q导通，D导通，D、D123ON213截止，电源向
负载传递能量，此时，磁通增量为I1ONI1(V/N)T(V/N)DTSΔΦ=⋅=⋅，输出电压为VO=VN/N。 I21时间内，Q阻断，D截止，D导通续流，D在TOFF213导通向电源回馈能量。如果在整
个TISV(1D)T/N3′ΔΦ=−时间内，D，输出电压为VOFF3都导通，磁通减少量最大为O=0,
有源米勒钳位
有源米勒钳位
1 什么是有源米勒钳位？
有源米勒钳位是一种电路设计中常用的电压测量电路，其主要功
能是在有源电路中测量电压。在有源电路中，直接测量电压非常困难，
因为传统的电压测量方法对电路本身会产生影响。因此，有源米勒钳
位应运而生，可以在不影响电路性能的情况下测量电压。
2 有源米勒钳位的工作原理
有源米勒钳位是由放大器、电阻网络和电容器组成的。放大器的
作用是放大待测电压并将其传递到电容器上，而电容器则是存储电荷
并以稳定的电压值展现待测电压。电阻网络主要是为了调整输出电压
的值。
在有源米勒钳位中，放大器的作用非常关键。如果放大器的增益
不足，那么电压测量结果将不够准确。而如果放大器的增益过高，则
会对电路本身的性能产生影响。因此，在设计有源米勒钳位时，需要
权衡增益和电路性能之间的关系。
3 有源米勒钳位的优点及适用范围
有源米勒钳位具有以下几个优点：
1. 可以在不影响电路性能的情况下测量电压；
2. 可以适用于各种类型的电路，如模拟电路、数字电路等； 3. 测量电压的精度高；
由于有源米勒钳位对电路本身的影响较小，因此适用范围非常广
泛。特别是在集成电路和微处理器中，有源米勒钳位被广泛应用。
4 怎样设计有源米勒钳位？
有源米勒钳位的设计需要考虑以下几个关键因素：
1. 放大器的选择：需要选择合适的放大器，以满足电路性能和增
益要求；
2. 电容器的选择：需要选择稳定的电容器，以确保测量结果的精
度；
3. 电阻网络的设计：需要权衡电路增益和性能之间的关系；
4. 电源的稳定性：需要确保电源的稳定性，以保证测量结果的准
确性。
在设计有源米勒钳位时，需要结合具体应用场景，合理选择各个
组件，以实现稳定、准确的电压测量。
有源钳位正激变换器的理论分析和设计方法,有源钳位,正激变换器.
有源钳位正激变换器的理论分析和设计方法，有源钳位，正激变换器，零电压软开关
1引言单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。在计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、医疗设备等领域，这类电源具有广阔的市场需求。当今，节能和环保已成为全球对耗能设备的基本要求。所以，供电单元的效率和电磁兼容性自然成为开关电源的两项重要指标。而传统的单端正激拓扑，由于其磁特性工作在第一象限，并且是硬开关工作模式，决定了该电路存在一些固有的缺陷：变
1引言
单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。在计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、医疗设备等领域，这类电源具有广阔的市场需求。当今，节能和环保已成为全球对耗能设备的基本要求。所以，供电单元的效率和电磁兼容性自然成为开关电源的两项重要指标。而传统的单端正激拓扑，由于其磁特性工作在第一象限，并且是硬开关工作模式，决定了该电路存在一些固有的缺陷：变压器体积大，损耗大；开关器件电压应力高，开关损耗大；dv/dt和di/dt大，EMI问题难以处理。
为了克服这些缺陷，文献[1][2][3]提出了有源钳位正激变换器拓扑，从根本上改变了单端正激变换器的运行特性，并且能够实现零电压软开关工作模式，从而大量地减少了开关器件和变压器的功耗，降低了dv/dt和di/dt，改善了电磁兼容性。因此，有源钳位正激变换器拓扑迅速获得了广泛的应用。
然而，有源钳位正激变换器并非完美无缺，零电压软开关特性也并非总能实现。因而，在工业应用中，对该电路进行优化设计显得尤为重要。本文针对有源钳位正激变换器拓扑，进行了详细的理论分析，指出了该电路的局限性，并给出了一种优化设计方法。
2正激有源钳位变换器的工作原理
如图1所示，有源钳位正激变换器拓扑与传统的单端正激变换器拓扑基本相同，只是增加了辅助开关Sa（带反并二极管）和储能电容Cs，以及谐振电容Cds1、Cds2，且略去了传统正激变换器的磁恢复电路。磁饱和电感Ls用来实现零电压软开关，硬开关模式用短路线替代。开关S和Sa工作在互补状态。为了防止开关S和Sa共态导通，两开关的驱动信号间留有一定的死区时间。下面就其硬开关工作模式和零电压软开关工作模式分别进行讨论。为了方便分析，假设：