有源鉗位正激恐怕是在模塊電源中應(yīng)用最廣泛的拓?fù)?自從2002年vicor專(zhuān)利到期后,已經(jīng)早早開(kāi)始研究該拓?fù)涞墓緜兘K于可以正式的推出了他們的有源鉗位模塊.


優(yōu)點(diǎn):
磁化能量和勵(lì)磁能量都充分利用了.
磁復(fù)位的相對(duì)優(yōu)化
容易自驅(qū)動(dòng)(最大的優(yōu)勢(shì))
容易實(shí)現(xiàn)主副管的零電壓
一三象限的B-H曲線(xiàn)



缺點(diǎn):
復(fù)雜而且相對(duì)昂貴
主mos管在大占空比電壓應(yīng)力比較高
自驅(qū)動(dòng)電壓變化范圍需要優(yōu)化
大動(dòng)態(tài)的時(shí)候應(yīng)力比較大(啟動(dòng),輸入電壓或者負(fù)載跳變, 過(guò)流或者短路)
關(guān)斷的時(shí)候輸出負(fù)電壓
同步整流輕載環(huán)流.


      它的優(yōu)點(diǎn)是明顯的,尤其對(duì)于在模塊電源200W以下的應(yīng)用中,是非常成功的,尤其是它自驅(qū)動(dòng)的方便程度(對(duì)于常用電壓來(lái)說(shuō)),很多公司也有專(zhuān)門(mén)的芯片來(lái)針對(duì)這個(gè)拓?fù)?TI,NS等等.但大多數(shù)公司在體積允許的情況下,一般來(lái)說(shuō)除了1-16brick會(huì)用到集成芯片來(lái)做,其它都會(huì)用一般的類(lèi)似384x系列的方式來(lái)做,后面用專(zhuān)門(mén)的driver前加延時(shí)或者滯后來(lái)處理兩個(gè)兩個(gè)死區(qū)的問(wèn)題.

     1.對(duì)于有源鉗位這個(gè)拓?fù)?由于拓?fù)浔旧硭腖m和Cclamp構(gòu)成的極點(diǎn),在電流型控制中,這個(gè)雙極點(diǎn)會(huì)對(duì)環(huán)路產(chǎn)生很大的影響,所以一般來(lái)說(shuō)環(huán)路的穿越頻率都難以超過(guò)1/10*fc,有非常多的文章來(lái)對(duì)這點(diǎn)進(jìn)行建模.所以在有源鉗位正激的設(shè)計(jì)中,很重要的一點(diǎn)就是控制Cclamp的大小,較小的Cclamp會(huì)更加容易進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償,另外在大動(dòng)態(tài)的情況下(占空比變化很大),Cclamp小一些也是一個(gè)優(yōu)勢(shì),Vcclamp變化會(huì)快速一些,當(dāng)然Cclamp大一些會(huì)對(duì)both主管和復(fù)位管的應(yīng)力有一些好處,但實(shí)際上,由于常態(tài)下主管以及復(fù)位管的Vds波形非常好,所以這個(gè)并不是很大的問(wèn)題,一般把Vcclamp的峰峰值控制在1/6的平均值電壓是沒(méi)有問(wèn)題的.它主管的應(yīng)力實(shí)際存在于副邊短路,大動(dòng)態(tài)跳變等情況下.

    2.說(shuō)說(shuō)輔助管的位置,一般來(lái)說(shuō)有三種,
    1)輔助管放上面,就是和電容串聯(lián)并于變壓器兩邊,那么采用n管,但是是浮驅(qū)動(dòng).

    2)P管加Cclamp加在主管兩邊.最常用,TI有一篇文章對(duì)比了這兩種情況,可以借鑒.

    3)第三繞組復(fù)位,可以參見(jiàn)belfuse的專(zhuān)利,其實(shí)它的專(zhuān)利和第三繞組復(fù)位沒(méi)關(guān)系,只是說(shuō)它用這個(gè)第三繞組順便做了原邊的house keeping.

    3.占空比,由于有源鉗位本身的優(yōu)點(diǎn)就是號(hào)稱(chēng)突破了50%,那么占空比設(shè)計(jì)最優(yōu)應(yīng)該是如何的呢,理論上講應(yīng)該是50%在中間,比如36-75V那么55V應(yīng)該大概在D=0.5,這樣的好處在于副邊同步整流管和續(xù)流管應(yīng)力應(yīng)該是最優(yōu)的,除此之外,占空比大一些對(duì)效率也是有好處的.但實(shí)際上,由于模塊電源中trim up trim down的需求,占空比不止輸入電壓這樣兩倍的變化.而由于大占空比帶來(lái)的在調(diào)試中的麻煩,一般來(lái)說(shuō),我們?cè)诘蛪簍rim up的時(shí)候去做Dmax,一般不超過(guò)0.65或者0.7,那么實(shí)際上,在大多數(shù)情況下,有源鉗位正激的副邊續(xù)流管要承受更大的電流.

    4.ZVS,大多數(shù)模塊電源的有源鉗位不做ZVS,為什么,首先,輸入電壓比較低,基本上開(kāi)關(guān)損耗有限,其次,常規(guī)的方法,減小勵(lì)磁電感,來(lái)沖銷(xiāo)副邊折合電流的方法,勵(lì)磁電流增大,效率不見(jiàn)得提升,大多數(shù)時(shí)間是不及,所以,很多情況下,勵(lì)磁電感只被調(diào)到大概30%載以下的時(shí)候ZVS.

   5.自驅(qū)動(dòng),按道理說(shuō)有源鉗位的自驅(qū)動(dòng)是容易做的,變壓器很方波,直接一互拉就可以,實(shí)際上,有幾個(gè)問(wèn)題還不是那么容易的,

1)如36V-75V輸入,3.3V以下,12V以上的自驅(qū)動(dòng)問(wèn)題.這個(gè)時(shí)候直接拉,如果優(yōu)選占空比,會(huì)發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓可能要超過(guò)18V,或者低于5V,那么這個(gè)就不劃算了.

2)副邊續(xù)流管和主管共通的問(wèn)題,由于續(xù)流管關(guān)斷的速度取決于變壓器波形,但關(guān)斷能力由變壓器決定,這段時(shí)間變壓器波形基本完全由勵(lì)磁電流對(duì)容的放電速度決定,這個(gè)速度是有點(diǎn)慢的...所有續(xù)流管關(guān)斷速度沒(méi)有保證,很容易出現(xiàn)續(xù)流管沒(méi)關(guān)掉,原邊主管開(kāi)通,這個(gè)時(shí)候,不管整流管開(kāi)通與否,會(huì)有共通.

3)如果寬范圍輸入,自驅(qū)動(dòng)困難...比如18-75V,5V/20A,包括了trim up,trim down,由于Vin變了四倍,怎么選匝比都是不夠選的.

4)關(guān)斷的時(shí)候,由于嵌位電容上的電沒(méi)放掉,即使兩個(gè)管子都關(guān)掉,變壓器勵(lì)磁電感和分布電容(Coss等)的震蕩仍然繼續(xù),那么變壓器就不再是標(biāo)準(zhǔn)方波,驅(qū)動(dòng)也不是所希望的形式.

總結(jié)的很不錯(cuò).

期待樓主繼續(xù)更新~~~

請(qǐng)教:
樓主說(shuō)有源鉗位的缺點(diǎn)有
成本較高
應(yīng)力較高

這兩點(diǎn)是如何和其他拓?fù)湎啾鹊哪?
比如說(shuō)和半橋電路相比成本高在哪里呢?管子?

成本問(wèn)題,是說(shuō)的簡(jiǎn)單的flyback or forward要高,比橋還是低的
應(yīng)力上,比一般的單端有優(yōu)勢(shì),橋是有更有優(yōu)勢(shì)的.

半橋電路成本應(yīng)該是高過(guò)Activeclamp forward的,體現(xiàn)在控制器需要一個(gè)high side的驅(qū)動(dòng),一般情況下需要自舉或者驅(qū)動(dòng)變壓器,另外副邊的同步整流需要額外的driver或者芯片.在模塊電源中,由于效率的要求比較高,除非很高壓的輸出,同步整流幾乎是不可能不要的,,而半橋沒(méi)有好的副邊自驅(qū)動(dòng)方法,一般都是信號(hào)變壓器傳信號(hào)過(guò)去,你可以see一下NS的LM5035,那么Activeclamp forward能自驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)了,只用一些阻容就搞定了副邊驅(qū)動(dòng).

    管子問(wèn)題,同樣功率,無(wú)論用什么拓?fù)?管子是差不多的(優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提下)
當(dāng)然,由于橋類(lèi)(半橋,全橋)拓?fù)湔伎毡瓤梢酝频紻max=0.45,相當(dāng)于0.9,由于應(yīng)力---Vin*D/(1-D)和控制的問(wèn)題(占空比大后環(huán)路難以調(diào)節(jié)),ACF很難超過(guò)Dmax=0.75,那么橋是有一定的優(yōu)勢(shì),而且橋如果副邊是簡(jiǎn)單的中心抽頭模式,那么副邊同步整流管的電壓,電流應(yīng)力是對(duì)稱(chēng)的,而正激卻大多數(shù)情況都是續(xù)流管是電壓應(yīng)力,電流應(yīng)力都要大一些.
    效率問(wèn)題,只有詳細(xì)的進(jìn)行paper design才能得到優(yōu)化.

帥哥,等著你來(lái)填Forward-flyback 1core

2core的 那天看到一個(gè)朋友畫(huà)了個(gè)圖問(wèn)原理,就寫(xiě)了點(diǎn)東西在21dianyuan那里,我貼過(guò)來(lái)大家看一下
1core的其實(shí)差不多,稍微有所不同

反激一正激式轉(zhuǎn)換器(Fly-Forward CONVERTER)最早由美國(guó)IR公司提出.大家知道,正激式轉(zhuǎn)換器和反激式轉(zhuǎn)換器都可應(yīng)用于中小功率高頻開(kāi)關(guān)電源.其主要缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力高,正激式轉(zhuǎn)換器需要采用特殊的磁復(fù)位措施,而反激式轉(zhuǎn)換器的輸出紋波大.將正激式轉(zhuǎn)換器和反激式轉(zhuǎn)換器組合在一起,可以綜合兩種轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn),在一定程度上可以克服兩者的缺點(diǎn).并實(shí)現(xiàn)ZVS、自動(dòng)可靠地磁復(fù)位、較低的電壓應(yīng)力等.

  日本矢代于1994年提出的有源鉗位反激-正激式轉(zhuǎn)換器電路如圖5-13所示.正激式轉(zhuǎn)換器和反激式轉(zhuǎn)換器的變壓器Tr1、Tr2的初級(jí)繞組相串聯(lián),共用一個(gè)主開(kāi)關(guān)管V1和一個(gè)鉗位電路,鉗位電路并聯(lián)在Tr1、Tr2初級(jí)串聯(lián)繞組上.后來(lái)派生出來(lái)的一些反激一正激式轉(zhuǎn)換器,只用一個(gè)變壓器,其次級(jí)用中點(diǎn)抽頭整流或倍流整流輸出電路.研究圖5-13電路可以發(fā)現(xiàn),輸出端沒(méi)有濾波電感.圖5-13電路的組合方式,使兩個(gè)轉(zhuǎn)換器在一個(gè)周期內(nèi)分別向負(fù)載供電,變壓器次級(jí)并聯(lián)交錯(cuò)輸出.因此無(wú)須另外再接續(xù)流二極管,由于輸出紋波小,也無(wú)須加濾波電感.對(duì)正激式轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō),因?yàn)槌跫?jí)串聯(lián)了一個(gè)反激式轉(zhuǎn)式換器的電感(即變壓器),相當(dāng)于將輸出濾波電感從次級(jí)移到了初級(jí).

:500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL，滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/74/150571234162969.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

圖5-13所示的反激一正激式轉(zhuǎn)換器

  圖5-13所示的反激一正激式轉(zhuǎn)換器,在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)有8種開(kāi)關(guān)模式,見(jiàn)表5-3.表中uDS1為主開(kāi)關(guān)管V1端電壓.


500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL，滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/74/150571234163001.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

表5-3

  圖5-13的主要特點(diǎn)是,主開(kāi)關(guān)管和鉗位開(kāi)關(guān)管都實(shí)現(xiàn)了ZVS,使開(kāi)關(guān)損耗減少,電路轉(zhuǎn)換效率提高.和有源鉗位正激式轉(zhuǎn)換器一樣,鉗位電容上的電壓為
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL，滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/74/150571234163066.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">




主開(kāi)關(guān)管上的電壓uDS1被鉗位在500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點(diǎn)擊可放大。\n按住CTRL，滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/74/150571234163092.gif');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">

上面是轉(zhuǎn)的原貼

以下是我的回帖

首先要確定Vo=? CCM,如果Nr1=Nr2=N

主管V1通,D段,那么Vtr2=Vin-N*Vo,Vtr1=N*Vo

輔助管V2通,1-D段,電壓方向定成反方向,Vtr1=Vc=Vin*D/(1-D)-N*Vo,Vtr2=N*Vo

可以看到主管應(yīng)力和輔助管應(yīng)力與一般的正激有源鉗位相同,都為Vds1=Vin/(1-D),Vds2=Vin/(1-D)

Vtr2一周期內(nèi)的平均值為零,(Vin-N*Vo)*D=N*Vo*(1-D),Vin*D=N*Vo

Vtr1一周期內(nèi)的平均值為零,N*Vo*D=Vin*D*(1-D)/(1-D)-N*Vo*(1-D),也同樣是N*Vo=Vin*D

結(jié)論:Vo=Vin*D/N

如果稱(chēng)正激的二極管為D1,D1的應(yīng)力是1- D段,VD1=Vo+Vtr1=Vo+Vin*D/(1-D)-N*Vo=Vo+Vo*D/(1-D)=Vo/(1-D)=Vin*D/(1-D),等同于正激副邊整流管的應(yīng)力

同理,可以推得VD2=Vo+Vtr2(D段)=Vo+(Vin-N*Vo)/N=Vin/N,等同于正激副邊續(xù)流管應(yīng)力.

其次,D段,是Tr2的原邊作為電感的效果,Tr1的原邊是變壓器效果,正激過(guò)程,類(lèi)似電感放原邊.

1-D段,Tr2反激,存儲(chǔ)在Tr2的能量釋放到負(fù)載,順便對(duì)Tr1也去磁.

注意到這個(gè)過(guò)程中,Tr1類(lèi)似變壓器設(shè)計(jì),而Tr2,類(lèi)似于反激變壓器,或者說(shuō)類(lèi)似于電感設(shè)計(jì).

1段不用說(shuō)了

2段,由于主管V1關(guān)斷,那么通過(guò)勵(lì)磁電感Lr1和勵(lì)磁電感Lr2和V1的Cds以及其它寄生參數(shù)震蕩,變壓器沒(méi)有反向,也就是說(shuō)Vds1還在Vin以下,那么這個(gè)電流是同時(shí)包含了

勵(lì)磁電流以及副邊折合過(guò)來(lái)的負(fù)載電流Io/N,Vds1上升很快.

3段,變壓器過(guò)零到負(fù)的過(guò)程,副邊兩個(gè)二極管經(jīng)歷換流共通時(shí)期,副邊電流就不折過(guò)來(lái)了,只有勵(lì)磁電流通過(guò)Lr1+Lr2與Cds諧振,Vds1上升速度變慢,直到Vds1=Vin/(1-D)

4段,V2 可以零電壓開(kāi)了.

5段,類(lèi)似正激的有源鉗位,勵(lì)磁電流從正到負(fù)了.

6段,V2關(guān)了,這個(gè)時(shí)候也類(lèi)似于正激的有源鉗位,Vds1開(kāi)始下降,往Vin走,但區(qū)別來(lái)了,正激的有源鉗位勵(lì)磁電流平均值是零的,但這個(gè)里面,明顯Lr2這個(gè)電感,是要在1-D過(guò)程中,要往副邊傳輸能量的,它是平均電流是負(fù)的,但是注意到鉗位容上的平均電流是零的,多出來(lái)的就是傳到副邊的負(fù)載電流.注意到加Lr2上的電壓,就會(huì)發(fā)現(xiàn),它和傳統(tǒng)正激的電感完全一樣.所以電感量怎么設(shè)計(jì),是容易的.但Lr1呢,和Lr2串聯(lián)來(lái)著,通過(guò)它的勵(lì)磁電流也是完全一樣,所以,Lr1應(yīng)該等于Lr2的大小.

相比與傳統(tǒng)正激的有源鉗位,不同就在于這個(gè)時(shí)候它的zvs是更容易實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)閯?lì)磁電流比較大,是負(fù)載電流折合來(lái)的,而傳統(tǒng)正激要滿(mǎn)足Imag-的絕對(duì)值大于Io/N才能來(lái)實(shí)現(xiàn)主管的zvs,而這個(gè)拓?fù)?zvs更容易些.當(dāng)然,V2關(guān)與V1通的死區(qū)時(shí)間要夠長(zhǎng),才能做zvs,不管怎么說(shuō),都是比傳統(tǒng)正激的有源鉗位容易實(shí)現(xiàn)zvs或者可以讓Vds1盡可能的低了.

7段,Vds1從Vin往下震,看看能不能zvs

8段,開(kāi)V1,又從1開(kāi)始.

總的來(lái)說(shuō),Tr1的伏秒是比一般正激要小了,所以可以用小一號(hào)變壓器,對(duì)比明顯,一個(gè)是Vin*D*Ts,一個(gè)是NVo*D*Ts=Vin*D^2*Ts,但加上Tr2就差不多了

這個(gè)拓?fù)漕?lèi)似的還有artesyn的專(zhuān)利拓?fù)?以及l(fā)amda的專(zhuān)利拓?fù)?lamda的應(yīng)該已經(jīng)過(guò)期了.

我最近正在做一個(gè)一個(gè)core的正反激拓?fù)?用在1-8 brick,150W左右.

http://bbs.dianyuan.com/topic/314005

相當(dāng)?shù)牟诲e(cuò),很豐富的電源知識(shí),感謝了!!!