有源钳位正激变换器电源设计

作者：

马文超

作者单位：

1.中科芯集成电路有限公司，江苏 无锡214072。

摘要：

正激变换器适用于输出功率为200 W以内的电源产品中，而有源钳位正激变换器由于可以实现变压器磁自复位，结构简单，加上有较多成熟的有源钳位正激变换器PWM控制器，使用最为广泛。讨论了有源钳位正激变换器的工作原理；给出在实际工程应用时关键参数设计方法；以LM5025C为例进行仿真分析，对关键参数设计方法进行交叉验证。

引言：

传统正激变换器工作在磁特性的第一象限，磁芯利用效率低，功率管硬开关工作，需要额外的磁复位电路，存在电磁干扰大、磁复位电路结构复杂、功率管损耗大和承受较高的电压应力等缺点^[1]。在传统有源钳位正激变换器拓扑基础上，增加由钳位功率管与钳位电容串联构成的有源钳位支路，构成了有源钳位正激变换器，该拓扑结构克服了传统正激变换器的缺点，能够实现伏秒平衡，占空比可以大于50%，由于添加了钳位电容和钳位功率管，主功率管承受的电压应力减小，有源钳位变换器原边上的电压是有规律的方波，能够为副边整流管提供自驱动信号，降低了同步整流电路的复杂度，而且实现了ZVS，降低了电磁辐射^[2-3]，因此，有源钳位正激变化器拓扑在实际工程中获得了广泛应用^[1，4]。

针对有源钳位正激变化器，周睿对该电路拓扑结构的工作原理进行了分析，给出了变压器等关键器件关键指标设计方法^[4]，陈光亮对有源钳位正激软开关工作原理进行深入剖析^[5]，以LMC5025C为主控电路，对环路外围配置进行了说明，给出了仿真结论。综上分析，以上研究对该拓扑结构主要还是偏向于理论方面的分析，或者只针对个别外围元件选型进行了研究，电路整体设计思路不够清晰明确。在实际工程应用方面，除了变压器、输出滤波电感等磁性元器件的选型外，还涉及功率管选型、功率管驱动电路设计、输出滤波电容、钳位电容等主要器件的设计。本文在理论分析基础上，依托实际应用，先明确关键参数指标，再给出主要器件的设计方法和思路，对工程应用具有一定的指导意义。本文在理论分析基础上，依托实际应用，先明确关键参数指标，再给出主要器件的设计方法和思路，对工程应用具有一定的指导意义。

文章来源：《电子技术应用》杂志9月刊