【摘 要】本文首先對反激式開關(guān)電源鉗位電路進(jìn)行概述，并在此基礎(chǔ)上針對反激式開關(guān)電源鉗位電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。期望通過本文的研究能夠?qū)μ岣叻醇な介_關(guān)電源的安全性、可靠性有所幫助。

【關(guān)鍵詞】反激式開關(guān)電源；鉗位電路；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.反激式開關(guān)電源鉗位電路概述

就鉗位電路而言，其最為主要的作用是將脈沖信號波形的某一個(gè)部分固定于一個(gè)電平之上，以此來使其低于設(shè)定值。在反激式開關(guān)電源當(dāng)中，鉗位電路一般都是設(shè)置在主開關(guān)管與變壓器相連接的位置處，此時(shí)該電路的作用是對主電路開關(guān)管進(jìn)行有效保護(hù)，同時(shí)抑制變壓器漏電感與開關(guān)管雜散電容的諧振脈沖電壓。由于反激式開關(guān)電源的主開關(guān)管在導(dǎo)通或是截止時(shí)，其兩端會出現(xiàn)一定程度的電壓，同時(shí)還會伴隨出現(xiàn)一定強(qiáng)度的電流，這樣一來，便會導(dǎo)致開關(guān)管損耗。為進(jìn)一步降低整個(gè)電路的損耗，在進(jìn)行鉗位電路的設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮對主開關(guān)管的保護(hù)以及盡可能減少電路損耗，從而確保開關(guān)管始終處于低電壓應(yīng)力及無損耗的條件下工作，通常將這種情況稱之為軟開關(guān)。軟開關(guān)的方式通常都是相對于硬開關(guān)而言的，開關(guān)管在硬開關(guān)的工作方式下會出現(xiàn)一定的能量損耗，而在軟開關(guān)的方式下，則基本處于無損耗的狀態(tài)。在反激式開關(guān)電源中，想要實(shí)現(xiàn)開關(guān)管在軟開關(guān)的條件下工作，就必須確保其兩端電壓或是電流在導(dǎo)通或是截止時(shí)有一個(gè)數(shù)值為零。在這一前提下，可將開關(guān)管的工作方式分為以下兩種：一種是零電壓工作方式，另一種是零電流工作方式。

鉗位電路是反激式開關(guān)電源當(dāng)中不可或缺的保護(hù)電路，其對于整個(gè)電源的安全性以及能量損耗均有著非常重要的影響。在實(shí)際使用過程中，反激式開關(guān)電源電路當(dāng)中的元器件很難全部處于理想的狀態(tài)，加之變壓器本身存在一定程度的漏電感，開關(guān)管上開會分布雜散電容，這兩者均會對開關(guān)管構(gòu)成威脅，故此，必須通過加入鉗位電路來有效抑制尖峰電壓。在反激式開關(guān)電源中，RCD鉗位電路是應(yīng)用比較廣泛的一種鉗位網(wǎng)絡(luò)，究其根本原因是其電路結(jié)構(gòu)比較簡單，具體是由電阻、電容和二極管構(gòu)成。在該電路結(jié)構(gòu)當(dāng)中，電阻具有消耗儲存在變壓器漏電感中能量的作用，而電容的存在主要是保證能夠獲得一個(gè)低文波的直流源，二極管則具有單向?qū)üδ?。?dāng)開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，RCD鉗位電路開始工作，此時(shí)變壓器的漏電感能量也隨之釋放，二極管導(dǎo)通并對電容進(jìn)行充電，當(dāng)二極管的反向電壓超過正向電壓時(shí)，其便會截止，而電容則會借助電阻進(jìn)行放電并消耗能量。不同的電容充電時(shí)間也均不相同，其對鉗位效果的影響也存在一定的差異。通過大量的試驗(yàn)得出如下結(jié)論：RCD鉗位電路當(dāng)中的電容過大或是過小都無法達(dá)到鉗位的效果，鑒于此，確定最為合適電容值至關(guān)重要。

2.針對反激式開關(guān)電源鉗位電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

從目前反激式開關(guān)電源的鉗位電路設(shè)計(jì)的總體情況看上，其逐步朝著提升電源電路的可靠性和高效性方向發(fā)展，與此同時(shí)，在實(shí)現(xiàn)諸多功能的基礎(chǔ)上，鉗位電路的設(shè)計(jì)也隨之變得復(fù)雜化。然而，由于受多方面條件的影響和制約，使得反激式電源開關(guān)的鉗位電路設(shè)計(jì)還存在一些不足之處。故此，下面本文重點(diǎn)對鉗位電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

2.1電路結(jié)構(gòu)與基本工作原理分析

經(jīng)過優(yōu)化之后得到了低鉗位電壓ZVS反激式開關(guān)電源，如圖1所示。

圖1 低鉗位電壓反激式開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1可知，該電源為雙開關(guān)，其中主開關(guān)管有兩個(gè)，分別為S1和S2；輔助開關(guān)管有兩個(gè)，分別為S3和S4；輸出整流二極管位于變壓器的副邊，用字母D表示；輸出端的濾波電容為Co，其與輸入端通過變壓器（T）相連接，T還具備電氣隔離的作用；Cos1、Cos2、Cos3和Cos4分別為開關(guān)管S1～S4的雜散電容，且C=C=C=C；d1、d2、d3、d4分別為S1～S4的體二極管。Cc1與Cc2分別為鉗位電路部分的鉗位電容；Llk為（T）的漏電感，LM為（T）的原邊電感，原邊與副邊電感的匝數(shù)比為n1：n2；全部開關(guān)管的周期均為Ts，可用1/ 來表示。該鉗位電路經(jīng)過優(yōu)化之后，開關(guān)管的驅(qū)動電路較之單開關(guān)電路復(fù)雜很多，以一個(gè)工作周期為例，S1與S2同時(shí)導(dǎo)通和截止，而S3與S4則會在S1與S2截止一段時(shí)間后自動導(dǎo)通，并在S1與S2導(dǎo)通前的一段時(shí)間截止。通過對開關(guān)管之間的導(dǎo)通次序進(jìn)行合理控制，能夠有效確保全部開關(guān)管均在ZVS的方式下運(yùn)行，并且S1～S4開關(guān)管的電壓應(yīng)力均鉗位于比輸入電壓低。

2.2電源優(yōu)化后的穩(wěn)態(tài)分析

為了對優(yōu)化之后的鉗位電路特性進(jìn)行系統(tǒng)分析，將某個(gè)周期內(nèi)的電路工作時(shí)序狀態(tài)分為三個(gè)階段，并假定各個(gè)時(shí)序全部處于穩(wěn)定狀態(tài)，以此作為前提進(jìn)行具體分析：

階段1：（t

階段2：（t

階段3：（t

在上述三個(gè)階段內(nèi)，電源實(shí)現(xiàn)了能量的傳遞，通過對優(yōu)化設(shè)計(jì)后的鉗位電路在各階段作用的分析后得出如下結(jié)論：優(yōu)化設(shè)計(jì)的鉗位能夠?qū)崿F(xiàn)全部開關(guān)管的電壓鉗位，并使開關(guān)管始終處于ZVS的方式下工作。由此可知，本文提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法合理、可行，具有一定的推廣使用價(jià)值。

3.結(jié)論

總而言之，隨著反激式開關(guān)電源技術(shù)的迅猛發(fā)展，一些應(yīng)用場合對此類電源的各方面性能提出了更高的要求。通過相關(guān)研究后發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)一種低鉗位電壓漏電感能量循環(huán)利用無開關(guān)損耗的鉗位電路，能夠使反激式開關(guān)電源的安全性、穩(wěn)定性和可靠性大幅度提高，并且可以滿足大多數(shù)應(yīng)用場合的使用要求，這對于反激式開關(guān)電源的推廣具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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