1 前语
图1为正激改换器次级拓扑结构电路，VD1为整流二极管，VD2是续流二极管，Lf是输出滤波电感，Cf是输出滤波电容。当初级开关管注册时，VD1导通，VD2截止，初级能量向负载搬运;当初级开关管关断时，VD1关断，VD2注册，滤波电感电流经过VD2续流。以上仅仅抱负状况，若考虑功率二极管的反向恢复特性和变压器漏感，当VD1(或V D2)处于反向恢复期时，有一冲击电流流经变压器，并将能量贮存于变压器漏感中，此能量将使二极管接受较大的反向电压冲击。这样一方面需选用较高耐压等级的二极管，另一方面发生的EMI也较大。此外，因为变压器存在绕线电阻，此能量会使变压器发热。怎么有用处理漏感能量呢? 最常用的方法是将无源RC缓冲电路与每只功率二极管并联，如图2所示，使漏感能量都耗费在缓冲器上。作业频率越高，缓冲器耗费的能量越多，因而，改换器频率和功率都不高。下面 将介绍一种有源箱位电路，它能将功率二极管反向电压籍位在一较低范围内，而且能量收回电路将漏感所存储的能量无损耗地搬运到负图1 DC载，便于完成改换器的小型化。
图1 正激改换器次级拓扑结构电路
图2 带RC缓冲电路的功率二极管
2 电路原理剖析
DC 一DC 次级有源籍位电路如图3所示，L2表明变压器次级的漏感，由VDI,VD2,VD3,VD4,C1组满足桥结构籍位电路，VD1,V D2是正激改换次级主整流二极管和续流二极管。关于这种全桥结构，加在每个主二极管上的最大反向电压就
图3 DC 一DC 次级有源籍位电路
是电容CI的电压。因而，假如能将C1电压籍在小于每个二极管的最大反向电压，二极管就可完成安全籍位了VT3,L3 ,V D5,C: 组成升一降压式的能量收回电路。下面将分5个阶段对DC -DC次级有源籍位电路一个周期内作业进程进行剖析，参见图4(图中纵坐标份额不一致)。
为了便于剖析，作出如下假定:
(a) 输出电感Lf足够大，在一个开关周期内，其电流根本坚持不变，因而L:和C;以及负载可当作一个电流为I。的恒流源;
(b) 变压器除考虑次级漏感外视为抱负器材;
(c) 主二极管VD;和续流二极管VD:除考虑
反向恢复特性外其它均不考虑;
(d) 其它元件都是抱负的。
(1) t0一 t1
to时间 ， 改换器初级开关管注册，变压器次级线圈电压U,翻转为Up,;/k，其间叽*为初级直流电压，k为变压器初次级匝比。整流二极管VD,正向偏置导通，流过玩、VD,的电流线性添加，添加率为di/dt= U sec/L 2。因为二极管的反向恢复特性，VD2 没有关断，IVD2以相同的速率减小，但总的I0不变。
(2) t1一 t2
IL2 在 t; 时间到达最大值IL2(max)二Io+IRR其间IRR为VD:的反向恢复电流峰值。t1时间，VD2反向恢复期完毕后关断，VD2上开端有反向电压，籍位二极管VD;导通。此刻，籍位电路将加在VD:上的反向电压籍位为C1的电压，L:上剩余的能量向C1搬运，IL2下降，Uc，添加。t:时间，IL2= I0 ,VD 4 关断
能够核算出这段时间搬运到C2上的能量为:
(3) t2一 t3
t2时 刻 ， VT3注册，而在此之前，IL3=0，因而V T3完成了零电流注册，注册损耗很小。C1上贮存的能量经过负载一L3-V T3通路向负载和L3搬运，IL3添加。因为I。不变，IVDI将减小。t3时间，C1复位
(4) t3 一 t4
t3时间，改换器初级开关管关断，一起VT 3关断，I0和IVDI线性减小，减率di/dt=U},/L29I V D 2以相同速率线性添加。贮存于L3上的能量搬运到C:上，IL3减小，其减小率为dIL3/dt=一Uo/L3。若疏忽R3损耗，(因为在模块正常作业时R3上耗费的功率约0.3W ),C: 与负载并联，这样L3上的能量就搬运到负载上去了。
图4 箱位电路作业原理波形
(5) t4 一 t5
t;时间 ，IL2和，VDl到达负的，RR，而IVD2到达最大值，ID2(MAX)=Io+IRR,VD1关断，籍位二极管V D3注册。此刻，加在VD1上的反向电压为籍位电容C1的电压，漏感上的能量经过V D2-Cl-VD3-L:通路向C,搬运，UCi添加。t5时间，IL2 为0，这段时间搬运到C1上的能量为:
t5时间后 ，输出电感经过VD:续流，以保持输出电流接连。尔后开端新的周期，状况同(1)。
3 、功能剖析
3.1 、能量剖析
因为变压器的漏感与绕制工艺和磁芯资料有关，为了简化剖析在这里将它当作一常量。由以上剖析可知:在一个开关周期内漏感所贮存的能量为
那么单位时间内漏感所贮存的能量为
式中，f为改换器的作业频率)。若选用RC缓冲器与主二极管并联，这部分能量全耗费在缓冲器上。由该式可看出，P与f成正比，这使得选用RC缓冲器的改换器作业频率和功率难以进步。若选用本文介绍的能量收回电路，这部分能量悉数搬运到负载上，有利于进步作业频率和功率。
3.2 有源箱位剖析
由以上剖析可知，在一个开关周期内漏感所贮存的能量均搬运到籍位电容C1上，由此可得C,上电压增量△U为改换器的试验成果。
图 5是籍位电容C1两头电压波形。由图可看出，其电压是在160 V均匀电压上有些动摇，但最大值不超越180 V。因而，整流(续流)二极管用低耐压200 V的二极管是很安全的。
图 5 箱位电容C1两头电压波形
表 1是可选用的两种二极管的参数比照，明显，200 V比400 V的二极管有更低导通压降，平等条件下，用200 V的二极管导通损耗更低。
表 1 两种二极管参数比照
为了 确 保 二极管安全箱位，也便是当籍位电容吸收漏感剩余能量而电压升高时二极管不会有烧坏的风险，籍位电容的电容量需求大些。这样，在每个开关周期，籍位%&&&&&%上的电压便是在一均匀电压根底上有细小的动摇。由此可知，C1越大，DU越小。但C,越大，体积和价格也相应添加。因而，只需挑选适宜的C,值，DU就可确认，U十△U(主二极管上的最大反向电压)也确认了。将它与手册上拟选用二极管的最大反向电压相比较，即可确认二极管作业是否安全。表中，IRR反向恢复电流峰值在
Tj=100℃条件下测得;OF导通压降在if=60A ,Ti =150℃条件下测得。
此外， 经核算，(1)选用400V 功率二极管，RC缓冲电路总损耗137 W ;
(2) 选用 400V 功率二极管，有源缓冲电路总损耗70 W ;
(3) 选用 200V 功率二极管，有源缓冲电路总损耗48 W,,
由此可见 ，选用200V 功率管的有源缓冲电路比选用400 V功率管的RC缓冲电路节约功率89 W。关于2.8 kW的改换器而言，可将功率进步3个百分点。
5、定论
由以上剖析可知，次级有源籍位电路有两个长处:(1)将功率二极管反向恢复期间存储于变压器漏感的能量无损搬运到负载;(2)下降功率二极管电压应力。经试验验证，该电路设计是可行的。
