淺談變壓器正激有源鉗位的選擇

　　正激有源鉗位電路拓?fù)?，目前在國?nèi)通信行業(yè)的50W-600W模塊電源中應(yīng)用非常多，在高功率密度模塊電源中年，同步整流技術(shù)成了必須的選擇，而正激有源鉗位其主要的性能優(yōu)勢在于為繞組自驅(qū)的同步整流提供了非常理想的驅(qū)動(dòng)波形，繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路簡單、器件少、為設(shè)計(jì)者節(jié)約了布板空間和產(chǎn)品成本，因此被主流的模塊電源廠家普遍接受應(yīng)用。

　　正激有源鉗位的種類和選擇

　　鉗位管上鉗位拓?fù)浜豌Q位管下鉗位拓?fù)?，上鉗位電路采用N MOS管，下鉗位電路采用PMOS管，那么在實(shí)際的設(shè)計(jì)中我們?nèi)绾芜x擇呢？

　　我們看上鉗位MOS管和變壓繞并聯(lián)，和開關(guān)管串聯(lián)，而下鉗位管是和開關(guān)管并聯(lián)，和變壓器繞組串聯(lián)，繞組電壓要低于開關(guān)電壓，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中高壓的PMOS管不容易找，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，在高輸入電壓中如200V以上的設(shè)計(jì)中我們要考慮使用上鉗位，但是上鉗位因?yàn)镸OS管的S腳是接在浮動(dòng)點(diǎn)上，所以驅(qū)動(dòng)電路必須設(shè)計(jì)成隔離驅(qū)動(dòng)，這個(gè)驅(qū)動(dòng)增加了成本和電路復(fù)雜，所以在低壓的模塊電源應(yīng)用中，大多數(shù)都是采用PMOS管下鉗位電路，因?yàn)槠銹MOS管電壓不高，而且驅(qū)動(dòng)電路簡單。

　　正激有源鉗位的原理和誤區(qū)

　　鉗位管被關(guān)斷后，開關(guān)管還沒有導(dǎo)通的死區(qū)時(shí)間里，反向流動(dòng)的諧振電流被鉗位開關(guān)強(qiáng)制關(guān)斷，而根據(jù)電感電流慣性作用，需要繼續(xù)向電感流動(dòng)，這時(shí)將抽取存儲(chǔ)在開關(guān)管結(jié)電容里的能量，而結(jié)電容要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鉗位電容，存儲(chǔ)的能量也非常小，所以結(jié)電容的電壓迅速下降，也就是開關(guān)管的VDS電壓迅速下降。

　　在理想狀態(tài)下可以理解下降到零，但實(shí)際情況是，當(dāng)VDS電壓下降到Vin電壓時(shí)，也就原邊繞組電壓下降到0V后，如果繼續(xù)下降將造成原邊繞組的電壓變成上正下負(fù)的電壓，這個(gè)電壓被折算到副邊，將導(dǎo)致副邊的整流管導(dǎo)，副邊繞組傳輸能量。這個(gè)過程將產(chǎn)生一個(gè)上正下負(fù)的電流，而我們的諧振電流確是一個(gè)下負(fù)上正的電流，這個(gè)兩個(gè)反向的電流將互相制衡，使得VDS電壓維持在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的作用上。

　　正激有源鉗位的開關(guān)實(shí)現(xiàn)ZVS不是不可能產(chǎn)生，而是需要很大的勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流遠(yuǎn)大于副邊折算過來的電流，這樣就要求變壓器的原邊勵(lì)磁電感值非常小，這樣把△I和△B變得很大，在產(chǎn)品中做不到。

　　在分析有源鉗位電路拓?fù)涞臅r(shí)候，要不斷和諧振正激進(jìn)行比較，才能更深刻的理解它，例如：為什么諧振正激的諧振電容那么小而正激有源鉗位的諧振電容需要大？

　　同樣都是起去磁的作用，諧振正激的諧振電容是沒有開關(guān)控制的，存儲(chǔ)的能量幾乎全部要通過開關(guān)管釋放掉，所以如果取值太大就大大的增加了開關(guān)管導(dǎo)通的峰值電流，增加了開管損耗和導(dǎo)通損耗，嚴(yán)重的還會(huì)損害開關(guān)管。而有源鉗位的電容則可以加大，因?yàn)樵陂_關(guān)管的導(dǎo)通前，鉗位管就被關(guān)斷了，所以鉗位電容的能量沒有向開關(guān)管釋放，所以也就沒有增加開關(guān)的任何損耗，鉗位電容的選擇一般都在諧振正激諧振電容的100倍以上，主要的目的是為了讓開關(guān)管VDS波形/繞組波形更加平；嚴(yán)重的還會(huì)損害開關(guān)管。而有源鉗位的電容則可以加大，因?yàn)樵陂_關(guān)管的導(dǎo)通前，鉗位管就被關(guān)斷了，所以鉗位電容的能量沒有向開關(guān)管釋放，所以也就沒有增加開關(guān)的任何損耗

　　鉗位電容的選擇一般都在諧振正激諧振電容的100倍以上，主要的目的是為了讓開關(guān)管VDS波形/繞組波形更加平。