1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1 引言

电源是各种电子设备必不可少的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠的工作。目前常用的直流稳压电源分线性电源盒开关电源，由于开关电源在体积、重量、用铜用铁及能耗等方面都比线性电源有明显减少，而且对整机多项指标良好影响^[1]，因此它广泛应用于邮电通信、军师装备、交通设施、仪器仪表、工业设备、家用电器等领域，正朝高功率密度、变换效率、高可靠性、无污染的方向发展。所以寻求高性能的开关电源是电力电子技术重要的研究内容。

2 有源箝位反激变换器简介

2.1 反激变换器介绍

反激式变换器又称单端反激式或”Buck-Boost”转换器。其输出端在原边绕组断电电源是获得能量。具有电路简单，能高效提供多路直流输出，转换效率高，损失小，造价低等优点，广泛应用在小功率场合^[2]。

2.2 反激变换器作用

反激式变换器中的隔离变压器起着电感和变压器的双重作用，变压器磁芯处直流偏磁状态，了防止磁芯饱和，需要较大气隙从而导致漏感过大，电感值低 。由于漏感的存在， 在开关管关断时将产生电压高峰，必须用箝位电路加以抑制开关电压、电流应力^[3]。

2.3 有源箝位反激变换器的应用与发展

目前常用的箝位电路包括：有损 RCD 箝位电路，有源箝位电路，双晶体管

双二极管箝位电路，LCD 箝位电路等。

由于现在的电源设计对高效率和低成本的追求，有源箝位反激变换器目前大受欢迎。传统双开关正激变换器难以满足新电源对效率的要求，单开关反激式有源箝位提供了一种替代传统双开关正激变换器的途径^[4]。

3 有源箝位反激变换器设计原理及分析

3.1 有源箝位反激变换器设计原理

有源箝位电路的设计利用了电容在开关截止期间存储漏感能量这一原理^[5]。存储的能量不是以热的形式耗散，而是重复用于使漏极电压降到0，然后确保功率开关处于ZVS（零电压开关）工作方式^[6]。

这有助于：（1）把单开关反激式 变换器延伸应用到功率超过 150W 的场合，而无须为由 RCD 箝位技术带来的开关损耗支付 代价；（2）大大增加了关工作效率，可选用较小尺寸的磁性元件。

3.2 有源箝位反激变换器稳态原理分析

有源箝位反激变换器电路拓扑及原理波形，分别如图1^[7]、图2^[8]所示。

图1 有源箝位反激变换器电路拓扑

图2 有源箝位反激变换器原理波形

变压器用磁化电感Lr、谐振电感Lr包括变压器漏感和外加小电感和只有变比关系的理想变压器表示，Cr为等效电容，包括两个开关S和S_c的输出电容。稳态工作时，每个开关周期分为七个开关状态阶段。七个开关状态^[9]为：

① t=t_0~t₁：t₀时刻，功率开关S开通，箝位开关S_C及其寄生二极管D_C与整流二极管D均截止，L_m与L_r线性充电；

② t=t_1~t₂：t₁时刻，S关断，磁化电感电流即谐振电感电流以谐振方式对C_r充电，开关管S漏源电压U_dc近似线性上升；

③ t=t_2~t₃：t₂时刻U_ds 上升到，D_C开通，将L_r和L_m串联支路端电压箝位在，磁化电流通过箝位支路对C_c充电（C_cgt;C_r）,u下降规律为u₁=；

④ t=t_3~t₄ :t₃时刻，U₁已经下降到使D正偏导通，随后U₁箝位在，L_r和C_C开始谐振，L_r上的电压为，i_c下降速率为/Lr，在i_c开始反向之前开S_c，S_c便获得了零电压开通(ZVS)；

⑤t=t_3~t₄ ：t₄时刻，S_c关断，L_r与C_r谐振，在C_r放电期间U₁仍然被箝位在值上；

⑥t=t_4~t₅ :t₅时刻，U_ds =0，假定L_r储能大于C_r储能，足以使S体内寄生二极管D_s开通，L_r上电压箝位在值上，则副边整流二极管中电流下降速率为：

（1）

⑦t=t_5~t₆ ：t₆时刻S零电压ZVS开通，随着i_Lr上升，i₂逐渐下降，t₇时刻i_Lr已上升到磁化电流i_Lm值，i₂=0，D反偏，U₁由变为U_i，随后L_m和L再次线性充电，新的PWM开关周期又开始了。要实现功率开关S的ZVS开通，必须满足：①应在t_5~t₆期间加驱动信号，否则i_lr过零变正后，L_r将再次对C_r充电，功率开关S便失去了ZVS条件。S开通与S_C关断的间隔应有严格要求，其值应不超过L_r和C_r谐振周期的四分之一，即（2）^[10]

（2）

②S_c关断时L_r储能应不小于C_r储能，以便能将C_r上电荷抽尽，即(3)

（3）

4 有源箝位反激变换器研究意义:

由上述分析可知，有源箝位反激变换器具有下列优点：①箝位电容C_c将变压器漏感中能量吸收并回馈到电网侧，消除了漏感引起的关断电压尖峰，功率开关承受最小电压应力；②箝位电容C_c和谐振电容C_r与谐振电感L_r谐振，使主辅开关均获得了ZVS开关；③谐振电感L_r使整流二极管D关断电流变化率减小，降低了D反向恢复引起的关断损耗和开关噪声。

参考文献

[1] Moshe Domb. Non dissipative Turn Off Snubber Alleviates Switching Power Disspation Second Breakdown Stress and Vce Overshoot[D].Analysi,Design Procedure and Experimenta Verification IEEE PESC,1982,445-454

[2] Martin H. Topology for Miniature Power Supply with Low Voltage and Low Ripple Requirements[D].U.S Patent,4.618.919

[3]丁道宏.力电子技术[J].航空工业出版社,2008，35-41

[4]徐德鸿.电力电子系统建模[M].北京机械出版社,2005,401-405

[5]林晓伟.单端反激开关电源原理与设计[J]. 航空工业出版社，2007,33（5）,33-35

[6]江毅.反激变换器的应用研究[D].南京航空航天大学自动化学院,2003,37-38

[7]王海.单端反激式开关电源的分析与设计[J].电讯技术,1998,28（6）,13-16

[8]严伟加,谢云祥.有源箝位正反激变换器的小信号建模与分析[J].通信电源技术.2008(5)，vol.42,34-36

[9]张占松,蔡宣三等.开关电源的设计与原理与设计[J].电子工业出版社,1999

[10]张兰红,基于电流控制技术反激 DC/DC 变换器研究[D].南京航空航天学院硕士学位论文，2001.

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究段（途径手）：
1．毕业设计题目：
有源箝位反激变换器的设计与仿真研究。

2．研究的问题：
本次论文设计主要是研究有源箝位反激变换器的设计与仿真研究,并对有源箝位反激变换器进行设计，软件仿真。

3．本课题拟采用的方法大致如下：
认真阅读相关资料大概了解有源箝位反激变换器的设计与仿真研究的相关知识。