和有源钳位拓扑一样,这也是一款因超低开关耗损达到超高效能的软开关拓扑结构。其他优点还包括不需输出电感,因此可以降低实现的整体成本。最后,由于采用半桥配置,可以降低原边元件的压力。
另一方面,这个结构也有一些缺点,最主要的是增加了复杂的磁性设计,输出电容上的高纹波电流和可变频率。同时,这个结构在设计较宽输入电压范围上也比较困难。
各式拓扑结构的比较
虽然我们无法采用单一拓扑结构作为所有应用的解决方案,但却可以依具体情况来决定采用何种电路结构。在这里,我们使用12V、20A输出的变压器设计来比较以上所述各式结构的差异,比较重点放在主要的设计问题,如原边开关、整流器、磁性、存储电容等。虽然还有其他差异点,但不在本文的讨论范围内。各式拓扑结构的差异结构总结如下。
● 原边开关:在300~400Vdc的输入电压范围,有源钳位变压器的原边峰值电流最低,单开关和双开关正向拓扑则拥有和有源钳位
类似的RMS电流,但却因MOSFET额定电压而会有较大的导电耗损。
● 谐振半桥变压器的直流次级整流器电压应力最低,接着是有源钳位,然后是单开关和双开关正向变压器。由于开关突波的关系,传统电路结构上的压力更高。
● 保持时间要求可以通过增大电容容值或变压器输入范围来达到。
● 在磁性方面,谐振半桥通过移除输出电感提供明显的简化,不过在变压器设计上则会有相当高的挑战性。和传统正向变压器比较,有源钳位变压器在相同频率下的输出电感可以减小约13%。
● 谐振半桥变压器由于没有输出电感,因此输出电容电流纹波最高。
● 有源钳位正激变压器的开关频率可以推升到更高(200~300kHz),硬开关拓扑结构则在150kHz以下。谐振半桥是一个可变频率的变压器,在满载低电源电压时,其最低频率通常设定在60~70kHz;高电源电压轻载工作时,最高频率可以达到数百kHz