有源钳位正激变化器的工作原理

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有源钳位电路将会在更多领域发挥其重要作用。

ｗｉ ｅ ａ ｔｖ ｌ ｍｐ ｃ ｍｐ ｅ ｔ ｅ ｔａ ｉ ｏ ａ ｒ ｒ ｄ ｃ ｎ ｅ ｅ ，ａ ｄ ｐｒ ｓ ｎ ｓｔ ｅ ｏ ｅ ａ ｏ ａ ｅ ｒ ｆｔ ｅ ａ ｔｖ — ｌ ｍｐ ａ ｄ ｔ ｅｐｉ ｏ ａ ｋ ｌｓ ｈ ｈ ｔ ｔ ｃ ｉ ｅ ｃ ａ ｏ ａ ｄ ｗｉ ｔ ｄ ｔ ｎ ｌｆ ｗａ ｏ ｖ ｒ ｒ ｎ ｅ ｅ ｔ ｐ ｒ ｔ ｎ ｌｔ ｏ ｙ ｏ ｃ ｅ ｃ ａ ｎ ｖ ｔ ｌ ｉｌ ｒ ｈ ｈ ｒ ｉ ｏ ｔ ｈ ｉ ｈ ｈ ｉ ｈ ｓ
复位 电路。
Ｄ
路又分为无源与有源 ２种 。Ｒ Ｄ和 Ｌ Ｄ 网络属于 无源 吸收 Ｃ Ｃ
钳位 电路 。而有源吸收钳位 电路是指含有可控开关 或不可控 开关器件 的网络。在正激变换器 中应 用有源钳位技术 ，不但 可以钳制开关管 的漏感 电压 ，还可 以实现变压器磁芯 的 自动
复位 ， 无须另加复位 电路 ， 并可 以使激磁 电流正负方向流通 ，
、
１１ Ａ０ Ｙｕａｎ
（ ａｔ ｈｎ ｓ ｔｔ ｆ ｏ ｕｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ３ ） Ｅ ｓ Ｃ ｉａＩ ｔｕｅｏ ｍｐ ｔ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ３ ｎｉ Ｃ ｒ
［ ｂ ｔａ Ａ ｓｒ￣］ Ｗｉ ｅｄ ｖ ｌｐｎ ｆｔｅｅｅｔｃｐ ｗｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｉｄ ｆｓｆ ｓ ｔｈｎ ｅｈ ｏｏ ｙｉ ｉｖｎｅ ，ｎ ｌｄｎ ｅｒｓｎ ｎ ｅ ｔ ｔ ｅｅｏ ｉｇｏ ｌｃ ｉ ｏ ｒｔ ｎ ｌｇ ， ｌ ｋｎ ｓｏ ｏｔ ｗｉ ｉｇｔｃ ｎ ｌｇ ｓ ｎ ｅ ｔｄ ｉｃ ｉｇｔ ｅｏ ａｃ ｈｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｌ ｃ ｕ ｈ
ｃ ｎ ｅ ｔｒｔｃ ｎｑ ｅ ａ ｔ ｅｃａ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｈ ｓ ｈｆ ｏ ｔｏｌｄｔｃ ｎｑ ｅａ ｄ ｓ ｎ． ｉ ａ ｒｉ ｔ ｕ ｅ ｄ ａ ｔｇ ｆｆ ｗａｄ ｃ ｎ ｅ ｔｒ ｏ ｖ ｒｅ ｅ ｈ ｉｕ ， ｃｉ —ｌｍｐｔ ｎｑ ｅａ ｄｐ ａ ｅｓ ｉｔｃ ｎｒ ｌ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｏｏ Ｔｈｓｐ ｐｅ ｎｒ ｃ ｓａ ｖ ｎａ ｅ ｏ ｖ ｃ ｅ ｏｄ ｏｒ ｒ ｏ ｖ ｒｅ

有源钳位正激变换器的分析与设计电气持动1999年第1期有源钳位正激变换器的分析与设计南京航空航天大学陈道炼严仰光,,——一——————一T}2Ll,摘要:丰文论述了有源钳位正融变换器的原理与设计利用有源钳位电路宴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蒋放电到零,宴现零电压开关.有谅钳位技术增强了正激变换器性能实验证宴了理论分析的正确性关键词:毛器量皇茎苎登堂堡瓣AnalysisandDesignofanActiveClampedForwardConverter ChenDaolianYahYangguangAbstract:Theanalysisanddesign.fanactireclampedforwardcoHverterIspresentedinthispa perByulganactiveclampedcircuit1thepowertrans,"ormerisymmetricallymagneticreseted.andapar tofmagnetizingen—ergyisusedtodischarge:heparasiticcapachan.eofthepowerwitchtozeiardertOobtainzer.vo ltageswitchAclireclampedtechra[quec-nbancestorwardC0nverteperformanceandthetheorica lanalysisisverifiedbythee~perJmentalresultKeywords~rwardCo.vett~r…voltageswitchactiveclamped1概述由于正激DC/DC变换器具有电路拓扑简单,输入输出电气隔离.电压升,降范围宽,易于多路输出等优点,因此被广泛应用于中小功率电源变换场合然而,正激变换器的一个固有缺点是需要附加电路实现变压器磁复位采用磁复位绕组正激变换器--的优点是技术成熟可靠.磁化能量无损地回馈到直流电网中去.但附加的磁复位绕组使变压器结构复杂化.变压器漏感引起的关断电压尖峰需要RC缓冲电路来抑制,占空比d<0.5,功率开关承受的电压应力与输入电源电压成正比.RCD钳拉正激变换器的优点是磁复位电路简单,占空比d可以大于0.5,功率开关承受电压应力较低.但大部分磁化能量消耗在钳位电阻中,因此它一般适用于变换效率不高且价廉的电源变换场台.无损LCD缓冲网络正激变换器¨j的优点是磁化能量无损地回馈到电网中,占空比d>0.5当开关频率太于30kHz时,过大的LC谐振电流增加了功率开关的导通损耗,因而通常应用+本文为航空基础科学基金,较自进课题资助项目研究内容30在开关频率为20kHz的场合采用有源钳位支路实现正激变换器变压器磁复位,比上述3种传统的方法优越,主辅开关均可实现零电压通断,这是零电压转换ZVT—PWM技术在正激变换器中的具体应用.本文将详细论述这种变换器的工作原理和设计要点2工作原理在传统正激变换器电路拓扑基础上,增加由钳位开关Sc与钳位电容Cc串联构成的有源钳位支路,便得到了有源钳位正激变换器,如图l所示.钳位开关Sc与主功率开关S的驱动信号互补.由变压器原边绕组伏秒积平衡原理可知,图1a电路钳位电压为式中d——占空比式(1)与Flyback变换器相似,称之为单端反激式Flybaek钳位(简称Flyback钳位).圈lb电路钳位电压为电气传动1999年第1期1bJ囤1有潍钳位正敲变换器(&)F[yback钳位<b)Boost钳位1U=U.(2)』I^式(2)与Boost变换器相似,称之为升压式Boost 钳位(简称Boost钳位).这两种钳位电路工作原理基本相同,只是回馈到输人电源中的电流谐波不同.本文以Flyback钳位电路为研究对象,其研究结论同样适用于Boost钳位电路.假设输出滤波电感L和钳位电容C足够大.因此可将其分别作为电流源和电压源处理,简化电路及其原理波形如图2所示(L为变压器磁化电感).每个PWM周期可分为7个区间,每个区间等效电路如图3a～g所示7个区间的电路变化过程叙述如下.to～l:t.时刻,S开通,Dl导通,D2截止,如图3a所示.t.～t:t时刻,S关断,负载折算到原边的电流』./Ⅳ对Cs充电,如图3b所示.t2～:t￡时刻.U上升到『,,Dl关断,D2开通,L上能量对Cs充电即二者谐振,使Ud上升, 如图3c所示.t～:t时刻,U上升到钳位电压U与fJT.之和,Dc开通,设开关频率,s>>1/(2n _——,/LC,),即钳位电压U基本不变,如图3d所示. t～￡::t时刻,磁化电流i为零,随后i变负,钳位开关Sc导通,Sc实现了零电压ZVS开通,如图3e所示.t=～t6:ts时刻,Sc关断…I.与C开始谐振,C以负值磁化电流放电,能量回馈到电网及转移到工中.如图3f所示.t6～(c):tB时刻,U下降到.D开通.D.与D共同导通期间为i在副边续流提供了路径,t时刻S再次开通,开始另一PWM周期,如图3g所示.欲获得功率开关S的ZVS开通,可用两种方法实现一种方法是变压器铁心加气晾,降低L增大磁化电流,当Sc在t时刻关断的磁化电流大于负载折算电流/N,则这两个电流的差值将使得C在t时刻之后继续放电.或者说磁化电流除了支持输出电流之外.剩余电流将用来使C放电,即将C上电荷抽尽.这种方法消除了功率开关S的容性开通损耗,但却增加了变压器铁损.另一种方法是在副边整流二极管D.中串联一饱和电抗器,延缓D.的开通时刻,即饱和电抗器暂时将变压器和负载断开.整个磁化电流将全部用来对C放电,但高频时饱和电抗器损耗较大fh)圉2简化电路丑其原理波形(a)简化电路(b)原理渡形3lⅢ电气持动1999年第1期图3每十等效电路f),～ifb"f～fJ～(d)～f)～ffJ,～6(g)～3关键参数设计3.1功率变压器设计接通电源,经历若干PWM周期后.钳位电容自动充电到某一稳态值U=u,它可保证铁心双向对称磁化任何铁心双向不对称磁化因素都会导致￡值适度的变化,从而迫使铁心双向对称磁化.设图2b中磁化电流渡形双向不对称, 即,的正向最大值太于负向最大值,则C的充电能量大于放电能量,因而十一/L十一i下降速率十一迫使.(即磁通)双向对称.有源钳位正激变换器的这一特点具有显着优点,克服了传统正激变换器变压器铁心利用率低的缺点, 进一步增强了正激变换器性能和工程应用价值, 较全桥,推挽变换器(存在单向偏磁现象)要优越得多.它同半桥变换器相似,具有抗磁不平衡能力,其根本原因是钳位电压或者说功率开关漏极电位具有浮动特陛.变压器原边绕组匝数为,'N一素等×10'(3)式中B一一铁心工作磁密S——铁心截面积t——功率开关导通时间由式(3)可知,绕组匝数是传统的复位绕组RCD正激变换器的一半,降低了铜损32占空比d设计功率开关S的电压应力为Ud,--U一一㈥32式中Ⅳ——变压器匝比变换器输出电压在相同的Ⅳ,U.下,当输^电源电压F增大时,占空比d减小,功率开关S电压应力变化不大.如图4所示.一般选取一一o75.该特点(可夫于0.5,但变化不大)使得它很适用于宽输入电源电压场合.例如,航空静止变流器输八电压U.一18～32V,选取有源钳位正激变换器作为DC/DC变换级最台适图4功翠开关电压应与占空比美系3.3钳位电容C设计钳位电容C值由钳位电压纹波3U:决定c越大.越小,功率开关S电压应力越小.但对电源电压或负载变化时的变换器状态响应速度也变慢设△:<<U,则在(1一d)丁区问内变压器磁化电流(钳位电容电流)近似按恒定斜率u./三下降,如图2b所示.由图2b可知,钳位电容电压纹波为1一Idt—I(1d)7';儿4C1()cJ式(5)中,J为t--t时磁化电流值.稳态时i即i的下降斜率为/L一J/寺(1一d)丁](6)由式(5),(6)可知,,/U为电气传动1999年第l期((=(1一d):T:/(8L(,1(7)由式c4)町知.功率开关电压应力纹渡己d,一.3U,因此虬一等=㈤按照d—d…最坏情况设计,取儿≤l0%或≤10%.3,4功率,钳位开关驱动延迟时间设计图2b原理波形示出r功率开关S与钳位开关S驱动信号延迟时间f:,合理没计r.与r:是实现有_碌钳位正激变换器的关键问题之一延迟时间过大.影响有效占空比延迟时间过小,满足不了要求S关断与S开通的时问间隔为r!≥一=2r,√L…C4(9)式(9)为l,C谐振电路的14谐振周期S关断与S开通的时间问隔为f一.<r<--t若忽略2一l,则3一l≈一t2='一.因此可得2ⅡLH<r<(i—d)71/!(10)式(9),式(10)按最坏情况(U.d—d…一U一)来调节RC延迟电路参数4实验航空静止变流器采用DC仁K二变换器和DC AC逆变器两级级联的电路拓扑结构DC/DC变换器将输入电压U.=18～32V,升高到稳定的l90VDC,仁K二AC逆变器再将190VDC逆变成115V400HzACDC/DC变换器,DC/AC逆变器各自构成闭环控制系统.考虑到输入电网电压变动范围大,且飞机交流用电负载与直流电网共地. 因而选用具有电气隔离且眭能优良的有源钳位正激变换器作为DC/DC变换级按上述理论设计的有源钳位正激变换器参数如下功率P.一100w,输A电源电压U.一18～32V.输出电压U一190V.开关频率一100 kHz.最大占宅比d一0.75.钳位电容c=60nF,延迟时间rl取600ns,r2取470ns原理实验测得不同输出功率时变换效率如图5所示l习j有源钳位正馓耍挽器教军曲线5结论本文论述了,有源钳位正激变换器的原理与设计,得出了如下结论(1)有_碌钳位正激变换器变压器铁心工作在双向对称磁化状态,提高了铁心利用率,减小了体积与重量.占空比>0,5.进一步增强lr其性能和工程实用价值,适用于宽输A电源电压场合. (2)有源钳位正激变换器实质E是零电压转换PWM变换器,兼有谐振技术与传统PwM技术两者之优点(3)提供r钳位电容C,驱动信号延迟时间r,r:等关键电路参数与其它参数间的定量关系(4)实验证实了有源钳位正激变换器具有优良的性能.参考文献11遭密电电于技术.航空工业出社1992:213～2142陈道炼RCD钳位正激变拽器的分析研究南京航空航元大学,1997(2):231～2353洗冬珍等.LCD无垌吸收网络的应用研究电力电子技术. 1995t4)35～:184LeuCSetⅡ,.ComparisonofForwardFopologieswirhV ari …ResetSchemes,VPECSeminarproceedings1991101～1n§藕百1丽丽i(上接第21页)KrausePC.Analy~isofElectricMachlnery.NewY ork:Mc G…Hi】l,1986jKane]lakopou[osI.KokorovicPVMarinoRAnExtended DlteetSchemefoiRobustAdaptlveNonlinearComro[.Auto一tca.1991.27(2)247～2j55MarinoRAnExample.fANonlinearRegula1.r1EEE T…sAutom,Contr,l984,29(3):276～2797MarinaR—PeresadaS.Va]igiPAdaptiveInput-outputLin- earizingControl.fInductionblotorsIEEETrans.AutomContr19§3,38(2):208～2218IsidoriANon]inearControlSystemsBetlinspringerV etlag19蚺9蔡自兴等译.应用非线性控制北京:国防工业出社, 199276～77面蓓百丽F而33。

Science &Technology Vision科技视界0引言在烟草工业电气设备中,各种电路板和模块上的大量集成电路,需要直流5V 电源供电,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(一般压差为2V)得到稳定的5V 电源。

实验室用的电源电流一般只有5A,10A,且体积偏大,不适合安装。

有源钳位正激式拓扑电路适合中小功率开关电源的设计,而且结构简单,性能好,适合在烟草工业电气设备中使用。

1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,只是增加了辅助开关Qc(带反并二极管)和储能电容Cc,且略去了传统正激变换器的磁恢复电路。

开关Q1和Qc 工作在互补状态。

为了防止开关Q1和Qc 共态导通,两开关的驱动信号间留有一定的死区时间。

采用有源箝位的正激变换器的特点是:变压器是双向对称磁化的,工作在B-H 回线的第一和第三象限,变压器得到了充分利用,因此占空比可以大于0.5,而且开关管的电压应力低,适合与输入电压范围比较宽的应用场合,箝位开关管是零电压开关的,励磁能量和漏感能量全部回馈到电网。

2参数设计2.1功率变压器的设计1)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,重量减轻。

开关频率提高又增加了开关损耗和磁芯损耗。

本方案通初步确定工作频率和最大占空比如下:工作频率f=170kHz 最大占空比=75%2)根据设计输出功率选择磁芯P O =7.5×20=150(W)考虑有20%裕量和效率,取η=80%,则150×1.2×1.25=225瓦,选择一个传递功率可达300瓦的磁芯,通过Ferroxcube 公司的磁芯手册,选材料代号为3F3的锰锌铁氧体磁芯,材料的损耗曲线如图2所示。

比损耗为100Mw/cm 3对应磁通密度摆幅为0.09T。

这里是第一次选择磁通密度摆幅。

图2比损耗与频率和峰值磁感应关系T=100℃应用面积粗略估计公式:AP=A e A w =P OK ΔBf T()4/3cm4其中:P O ———输出功率(W);ΔB ———磁通密度变化量(T);f T ———变压器工作频率(Hz);K ———0.014(正激变换器)得到AP=2720.014×0.08×170×103()4/3=1.2cm4假定选择磁芯EE32/6/20,查阅手册得到A w =130mm 2A e =130mm 2V e =5380mm 3l e =41.4mm 。

制作电路原型，在实际工作环境中进行测试 ，验证设计的可行性和有效性。
故障排查与修复
通过实验结果分析，找出电路中可能存在的 问题，并进行修复和改进。
性能评估与优化
根据实验结果，对电路性能进行评估，针对 不足之处进行优化设计。
Part
04
有源钳位电路的改进与发展
新型元件与电路拓扑
新型元件
随着科技的进步，新型的电子元件不断涌现，如宽禁带半导体材料（如硅碳化物和氮化镓）制成的功 率器件，具有更高的开关速度和耐压能力，为有源钳位电路的性能提升提供了硬件基础。
电路拓扑
在有源钳位电路的拓扑结构方面，研究人员不断探索新的结构以优化性能。例如，采用多相交错并联 结构可以提高电路的电流处理能力和可靠性。
新型控制策略
预测控制
通过引入预测控制算法，对电路的未 来状态进行预测，提前调整控制参数 ，可以有效减小电压波动和提高稳定 性。
滑模控制
滑模控制策略能够快速响应系统参数 的变化，对非线性负载具有较好的适 应性，可以提高有源钳位电路对负载 变化的适应性。
性。
电路组成与元件
开关管
用于控制电源的通断，通常采用 高速、大功率的晶体管。
控制器
用于产生控制信号，控制开关管 的通断和占空比。
反向二极管
用于吸收开关管上的反向电压， 防止开关管过压损坏。
电阻和电容
用于控制电路的充放电时间和电 压幅度。
有源钳位电路的应用场景
开关电源
有源钳位电路广泛应用于各种类 型的开关电源中，如充电器、适 配器、LED驱动器等。
详细描述
有源钳位电路通过引入额外的控制电压源，将输出电压稳定在预设的钳位电压 值。这种特性使得有源钳位电路在电源管理、信号处理等领域具有广泛应用。

第四部分
使用PSpice对主电路进行开环仿真研究
输出稳定时滤波电感电流的波形
14.57A 12.50A
10.00A
7.50A
2.4954ms 2.5000ms I(L1)
2.5100ms
2.5200ms
2.5300ms Time
2.5400ms
2.5500ms 2.556
输出电压和电流波形
主开关管和辅助开关管的驱动信号波形
开关模态3（T2-T3）：DF续流阶段
Lo
Cc Vin
Lr
D2 Q2
Np Ns Lm
1:N
Q1 D1 Coss
QF DF Cossf
Co Vo
QR
DR
Cossr
T2时刻后，Coss电压升高于Vin Io由DR换流至DF,通过DF续流 Lm、Lr和Coss谐振 T3时刻，Coss充至Vin+Vc
开关模态4（T3-T4）：Q2的零电压开通阶段
D2
D3
CR
S
当开关S闭合时，电源电压加在高频变压器原边绕组 N1上，建立起励磁磁通。只要磁心不饱和，副绕组 N2上就会感应电势
正激变换器磁复位的方法
• 多谐振复位技术 • RCD钳位技术 • 有源钳位技术 • ……
优缺点对比
优点
缺点
主开关管漏-源极电压应力达
多 谐 振 复 输入电流波形较为平滑，EMI 到 输 入 电 压 的 3—4 倍 ，
0.0380 Transfer function:
0.001216 s + 16 ----------------------------2.4e-008 s^2 + 2.4e-005 s + 1 >> num=[3.18e-4 1]; den=[2.64e-4 0]; Gc=tf(num,den); figure(2) bode(Gc); G=series(Gc,G0); figure(3) margin(G)

I S ( ave) DIout
I S ( rms ) D I out
(6)
正激变换器
9
五. 磁通复位的关系
Vin DTs iMP LP
Vin DTs iMP LP NP ()
同理，可得
BS B = Bmax - Br Br
(6‘)
Vin DRTs iMR LR NR ( )
(30)
kW Bm j
正激变换器
25
NR
NP
NS
D1
Lf
Vout
七. 元器件的选择 4. 滤波电感Lf的设计
Vin
UP Q
US
D2 Cf
D. 根据电流大小和选定磁芯确定电 感线圈匝数NL 由磁链公式
N LI max
, 可得
NL
2 L f I out Ae Bm
(31)
正激变换器
26
(1 D)(VD Vout ) iS Ts 2I out L f min
(26)
正激变换器
22
NR
NP
NS
D1
Lf
Vout
七. 元器件的选择 4. 滤波电感Lf的设计 A, Lf电感量的确定(续)
Vin
UP Q
US
D2 Cf
(1 D)(VD Vout ) L f min 2 I out f s
D1
Lf
Vout 七. 元器件的选择
Vin
UP Q
US
D2 Cf
2.整流二极管D1, D2, DR
D1所承受的电压为
U D1R
NS Vin(max) NR
(17)
D1所流过的最大电流为

正激式变换器工作原理正激式变换器（Forward Converter）是一种常用的开关电源拓扑结构，可以将直流电压转换为需要的直流电压输出。

它通过周期性地开关和关闭电路中的开关管，实现对电能的传输和转换。

本文将详细介绍正激式变换器的工作原理。

正激式变换器由输入电源、变压器、开关管、输出电路以及控制电路等组成。

其中，变压器是正激式变换器的核心部件，通过变压器的变换作用，实现电能的传输和转换。

正激式变换器的工作原理可以分为两个阶段：导通阶段和关断阶段。

在导通阶段，开关管S导通，输入电压Vin通过变压器的主绕组L1传输给负载。

同时，变压器的副绕组L2和电感器Lm储存能量。

开关管导通后，磁场能量积累在变压器的磁芯中，同时电感器Lm充电。

在此期间，输出电路的电容器C存储能量，以供负载使用。

导通阶段结束后，进入关断阶段。

在关断阶段，开关管S关闭，磁场能量被释放，通过变压器的副绕组L2传输给输出电路。

同时，电感器Lm中的能量继续通过二极管D传输给负载。

在此期间，输出电容器C会释放能量，保持输出电压的稳定。

关断阶段结束后，回到导通阶段，循环工作。

正激式变换器的工作原理可以用以下几个步骤来描述：1. 开关管S导通：当控制信号使开关管导通时，输入电压Vin通过变压器的主绕组L1传输给负载。

同时，变压器的副绕组L2和电感器Lm储存能量。

2. 磁场能量积累：开关管导通后，磁场能量积累在变压器的磁芯中，同时电感器Lm充电。

此时，输出电路的电容器C存储能量，以供负载使用。

3. 开关管S关闭：当控制信号使开关管关闭时，磁场能量被释放，通过变压器的副绕组L2传输给输出电路。

同时，电感器Lm中的能量继续通过二极管D传输给负载。

4. 输出电容器释放能量：在关断阶段，输出电容器C会释放能量，保持输出电压的稳定。

然后，回到导通阶段，循环工作。

正激式变换器的工作原理可以通过控制信号的调节来实现对输出电压的调节。

通过改变开关管的导通时间和关断时间，可以控制变压器的磁场积累和释放过程，从而调节输出电压的大小。

1 *VIN 1 − D
（eq.2）
值得注意的是方程式 2 跟非隔离 BOOST 变换器传递函数一样，这就是低边钳位通常被称 为升压（BOOST）型钳位。
版本：V1.2（枪版） 2010-05-04
文档资料来自 TI,ON 文档
等级：内部密 翻译：周月东
方程式 2 的结果给出了钳位电压和输入电压的传递函数关系。 但是， 注意图 1 中 MOS Q2 导通时，钳位电压加在主 MOS 的 D,S 之间而非变压器励磁电感两端，因此公式 2 可以扩展 写成主 MOS 的 D ，S 电压应力。 VDS(LS)=VC(LS)=
VIN VIN − N *VO
2
（eq.7） （eq.8）
VO *VIN * N VIN − N *VO
对于固定输出， 固定匝比的钳位电压， 变压器复位电压波形和输入电压的关系可以用图形表 示。用输出电压为 4V（3.3V 加上压降） ，图 2 绘制出不同变压器匝比的公式 7 的结果：
版本：V1.2（枪版） 2010-05-04
2
VIN *VO * N VIN − N *VO
（eq.15）
VDS(HS) =
VIN VIN − N *VO
（eq.16）
公式 15 的结果可以用图形表示固定输出， 固定匝比的钳位电压， 变压器复位电压波形和输 入电压的关系可以用图形表示。用输出电压为 4V（3.3V 加上压降） ，图 6 绘制出不同变压 器匝比的公式 15 的结果：
1 D *VIN − *VIN =VIN 1 − D 1 − D
（eq.18）
公式 18 的结果是低压钳位电压像比高压钳位电压要高压输入电压，图 8 所示三者的关 系：

ＱＩ ＵＬ ｉ － ｊ ｕ ｎ ， Ｙ ＡＮＧＷｅ ｉ ， ＷＡ ＮＧＲ ｏ ｎ ｇ ， ＷＡ ＮＧＹ ｉ — ｘ ｉ ａ ｏ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆＣ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｘ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘｉ ＇ ａ ｎ ７ １ ０ １ ２ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ
式 使变 换器 的效率 低下 ， 且变 换器 的开关 管承 受更 大 的开 关 电压应 力…和 电流应 力 。正激有 源钳 位技 术于 １ ９ ８ ７年 提 出【 ２ Ｊ ，不仅有 效解 决 了正激变 换器
有源 钳 位 正 激变 换器 可 以实 现 主变 压 器 磁 芯
的 自动复 位Ｌ ３ Ｊ ，无 需添 加其他 复位 绕组 ；能将励 磁
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ＤＣ． ＤＣ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ： ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ． ｃ ｌ ａ ｍｐ ； Ｓ Ｏ ｆ ｔ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ； ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ
１引 言
正激变 换器 具有 电路 拓扑简 单 、 输 人输 出电气
隔离 、电压 升降范 围 宽和易于 多路 输 出等优 点 ，因 此广 泛应 用于 中小 功率 电源变 换场 合 。
变压 器和 电感在有源钳位 Ｄ Ｃ． Ｄ Ｃ变换 器中的设计 。结果表 明，在 ２ ８ Ｖ 输入 电压 时，效率超过 ９ ０ ％， 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。 关键 词：ＤＣ ＤＣ变换 器；有 源钳位；软开关；设计
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ Ｐ ａ Ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ Ｄ ｌ ｅ ｏ ｆ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｌ ａ ｍｐ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ＬＭ ５ ０ ２ ６

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。

有源钳位反激工作原理
有源钳位反激电路是一种控制直流电源转换为交流电源的电路。

其工作原理是通过切断输入直流电源的输入，从而导致一个中断的电压输出，然后将其放大到需要的电平。

接下来，电路输出被加入到输入直流电源上，从而产生一个高频的交流电压。

这个交流电压可以被用来供电一些需要交流电源的电器。

有源钳位反激电路的重要特点是，它可以通过输出反馈来实现稳定的输出电压，同时也能够实现短路保护和过载保护。

此外，它还能够降低电源电流谐波，从而减少对其他设备的干扰。

总之，有源钳位反激电路是一种实用的电路，它通过将输入直流电源转换为交流电源，可以为电器提供所需的交流电源。

钳位电路的工作原理钳位电路是一种电子电路，在实际应用中起着非常重要的作用。

它主要用于稳定电压和电流，是各种电子设备中经常采用的电路之一。

本文将详细介绍钳位电路的工作原理。

1. 什么是钳位电路钳位电路是一种基本电路，它可以通过不同的电子元件的不同组合构成。

一般来说，钳位电路是通过运算放大器构成的，它能够将输入信号限制在一个特定的范围内（即钳位上下限）。

这种电路可以用于恢复信号，提高信号的线性度等。

2. 钳位电路的构成钳位电路主要由运算放大器、正负电源、限幅二极管、反馈电阻、反馈电容等组成。

其中运算放大器作为钳位电路的核心部件，可以通过对输入信号进行放大、反向等操作来实现钳位电路的功能。

3. 钳位电路的工作原理钳位电路的工作原理可简单地分为两个步骤：第一步，将输入信号放大，经过运算放大器反相输入端和反馈电阻再次输入至运算放大器输出端；第二步，在经过限幅二极管之前保持在一个特定的范围内（该范围由反馈电阻和限幅管之间的欧姆定律计算而得）。

在钳位电路中，输入信号被放大，并被反相输入至运算放大器反馈电阻中，以此使输出信号与输入信号保持一致性。

同时，反馈电容的作用是增加电路的稳定性和滤波效果。

限幅二极管的作用是保护运算放大器并使输入信号在一个特定范围内工作。

钳位电路可以将输入信号限制在一个特定的范围内，从而可以增强信号的线性度和动态性。

如此，它可以在各种电子设备中经常采用，如信号恢复电路、信号放大电路、电流和电压恒定电路等。

4. 钳位电路的应用钳位电路主要应用于一些需要限定输入信号幅值范围的电子器件中，如计算机内存电路、光电传感器、数字电路等。

同时，它还被广泛应用于信号放大电路、信号恢复电路、DC-DC变换器、电流限制器、电压限制器等各种电子设备中。

总之，钳位电路是一种十分有用的电路，在各种电子设备中经常得到应用，提高了设备的性能和可靠性。

通过对钳位电路的深入了解，我们可以更加了解电子电路的原理，为我们今后从事相关领域的工作提供了有利的支持。

第25卷第11期宿州学院学报Vol .25,No .11　2010年11月Journa l of Suzhou U n iver sity Nov .2010do i :10.3969/j .issn.1673-2006.2010.11.014应用同步整流技术的有源钳位正激变换器的研究胡学青1,2(1.合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥　230039;2.宿州学院机械与电子工程学院,安徽宿州　234000)摘要: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。

关键词:同步整流;正激变换器;有源钳位中图分类号:O482.4 文献标识码:A 文章编号:1673-2006(2010)11-0038-04收稿日期:2010-08-18基金项目宿州学院自然科学研究项目(yz 6)。

作者简介胡学青(),广东开平人,讲师,研究方向电工电子。

开关电源是现代电子电器和电子设备(如电视机、VCD 、个人计算机、测试仪器、生物医学仪器等)的心脏和动力。

随着计算机、通信技术的发展,低压大电流开关电源已成为目前一个重要的研究课题。

效率问题始终是开关电源发展的一个主旋律,同步整流技术的出现,正是顺应了这一发展趋势[1]。

目前,有源钳位正激变换器这个拓扑已大量应用于国外的通讯二次电源模块、计算机电源、服务站电源等中小功率电源中,它可以实现主功率管的软开关,较好地解决了主功率管上的电压尖峰问题,实现了正激变换器的无损磁复位,因而在较高开关频率下可以得到较高的效率。

有源钳位正激变换器可以与自驱动同步整流较好结合,特别适合应用于低压大电流输出的电源中。

1　同步整流技术 由于现代高速超大规模集成电路的尺寸不断减小,并要求功耗不断降低,供电电源的电压要求也随之越来越低。

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。