正激DC/DC 变换器电路拓补结构研究

### 正激DC/DC变换器电路拓扑结构研究 #### 一、引言 正激DC/DC变换器作为一种重要的电源转换技术，在中小功率电源变换领域占据着举足轻重的地位。它不仅具备简单的电路拓扑结构，还能够实现输入输出电气隔离，拥有宽广的电压升降范围，并且易于实现多路输出。特别是在需要低电压大电流的通信系统和计算机系统中，正激变换器的优势尤为明显。然而，为了防止高频变压器铁心饱和，正激变换器在开关关断期间需要采用特殊的磁复位电路。此外，随着软开关技术的发展，正激电路的拓扑结构也变得更加多样化。本文旨在深入探讨正激电路拓扑结构的分类、比较及其应用场景，并分析软开关技术在其中的应用。 #### 二、正激电路的基本原理与拓扑结构 ##### 2.1 基本电路结构 典型的单开关正激电路主要包括一个开关管（通常为MOSFET或IGBT）、一个高频变压器、两个二极管（D1和D2）以及相应的负载。工作过程分为两个阶段：当开关管S导通时，变压器原边电压为上正下负，此时D1导通而D2截止，电感电流逐渐增长；当S关断后，D2导通而D1截止，电感电流通过D2续流。为了防止变压器铁心饱和，需要通过磁复位电路使励磁电流降至零。 ##### 2.2 各种拓扑结构的分类及比较 正激电路的拓扑结构种类繁多，可以根据不同的分类方式进行归纳： - **根据驱动管子个数**：可分为单管正激和双管正激。 - 单管正激电路结构简单，但开关管在关断期间承受的电压较高。 - 双管正激电路中，每个开关管承受的电压仅为单管的一半，降低了电压应力，提高了电路的可靠性，但同时也增加了电路的复杂度和成本。 - **根据磁芯复位技术的不同**：可分为辅助磁通绕组复位、LCD缓冲网络复位、RCD箝位复位、有源箝位复位等多种方式。 - 辅助磁通绕组复位虽然无损，但由于需要额外的绕组，增加了变压器的复杂度和体积。 - RCD箝位复位电路结构简单，可以有效抑制尖峰电压，适用于效率要求较低的场合。 - LCD缓冲网络复位电路无损且结构简单，适合中等功率高效变换场合。 - 有源箝位复位电路能够实现开关管的零电压开通，提高效率，但增加了成本和复杂度。 - **根据拓扑结构的形式不同**：可分为单个变换器和串、并组合变换器。 - 单个变换器适用于较小功率场合。 - 组合变换器通过串联或并联多个变换器单元，可以实现更高的输出电压、更大的电流和更高的功率，适用于需要更大功率转换的场合。 #### 三、软开关技术在正激电路中的应用 软开关技术是一种旨在减少开关损耗的技术，主要通过降低开关过程中电压和电流的变化率来实现。在正激电路中，软开关技术的应用不仅可以提高电路效率，还能降低电磁干扰（EMI）。例如，有源箝位复位电路通过辅助开关的引入，实现了变压器磁化能量的有效利用，从而实现了零电压开通，减少了开关损耗。 #### 四、结论 正激DC/DC变换器凭借其独特的优点，在中小功率电源变换领域得到了广泛应用。随着电力电子技术的进步，正激电路的拓扑结构也在不断发展和完善，以适应更多样化的应用场景需求。未来，随着软开关技术的进一步成熟和应用，正激电路将展现出更加优异的性能，为电力电子领域带来更多的可能性。