摘要：介绍了一种新型推挽正激电路的工作原理，对环流过程进行了透彻分析，分析了箝位电容和变压器原边漏感对电路工作的影响。通过仿真和实验对所述理论分析进行了验证。基于此研制出输入电压dc24～32v，输出电压dc120v的2kw直流变换器样机，典型效率为93.2％,表明该电路具有可靠、效率高的特点，适合于低压大电流输入中大功率应用场合。

关键词：推挽；推挽正激；直流变换器

引言

在低压大电流场合中，推挽电路以其结构简单、磁芯利用率高的优点而得到了广泛应用。但是，传统的推挽电路存在如下几个缺点：

1）由于原边漏感的存在,功率管关断时,漏源极产生较大的电压尖峰；

2）输入电流纹波的安秒积分大，因而输入滤波器的体积较大。

本文在传统推挽电路的基础上增加了一个箝位电容，便可以解决上述传统电路存在的两个缺点。

图1

1 推挽正激电路工作原理

如图1所示，该变换器的两个主功率开关管v1及v2和两个匝数均为np的初级绕组tp1及tp2交替连接成一个回路，在回路的两个中点之间连接一个箝位电容c。cin为输入电容,dv1及dv2为两个主功率开关管寄生的反并二极管。d1及d2组成双半波整流电路。

电源正极→tp2→c→tp1→电源负极构成一个回路。忽略变压器漏感则加在变压器原边两个绕组的电压之和为零，c上的电压为uin，下正上负。另外一个回路为电源正极→v1→c→v2→电源负极。根据基尔霍夫电路定律可得

uds1＋uds2=uin＋uc=2uin

因此，当某一开关管导通时，另一开关管的电压被箝位在2uin；当两个开关管均关断时,开关管电压各为uin。

图2

在分析推挽正激电路工作模态前，做如下设定：

1）v1，v2，d1，d2均为理想器件，导通压降忽略不计；

2）c较大，在工作过程中两端电压保持uin基本不变；

3）滤波电感lf较大，在较短的时间内可以视为恒流源，电流维持不变；稳态时输出电流io=uo/r；

4）原边绕组匝数同为np，励磁电感和漏感均相同为lm、lσ，副边匝数同为ns，匝比n=ns/np；

5）开关周期ts，v1及v2每个周期开通时间均为ton，v1及v2工作的占空比均为d=ton/ts；

图2为推挽正激电路工作原理波形图，一共分为8个工作模态。

图3

1）[t1－t2] 在t1之前v1及v2都是关断的，输入电流沿电源正极→tp2→c→tp1→电源负极回路环流工作，环流为ia=ndio[1]（具体分析在第2节中给出）。原副边绕组电压为0，d1及d2同时导通。t1时刻v1开通，uin加在tp1的漏感上，i1快速增加；uc加在tp2的漏感上，i2迅速减小并反向增大。相应的，在副边流过d1电流id1增大，流过d2的电流id2减小。t2时刻，d2截止id2=0。此模态等效电路图如图3（a）所示，持续时间为

式中：ilfmin为t1时刻滤波电感电流。

2）[t2－t3] 当d2截止时，该工作模态开始工作，uin加在tp1的励磁电感和漏感上，uc加在tp2的励磁电感和漏感上，各承担励磁电流和负载电流变化率的一半，这时初级相当于两个单端正激电路并联工作[2][3][4]。i1增加，i2反向增大。工作模态如图3（b）所示，持续时间为

3）[t3－t4] t3时刻，v1关断，该工作模态开始工作。在此之前i1始终大于i2，因此，在v1关断瞬间v2的反并二极管dv2导通。同时，流过d1的电流id1减小，流过d2的电流id2从零开始增加，副边绕组短路工作。电容电压uc加在tp1的漏感上，uin加在tp2的漏感上，i1迅速减小，i2迅速增加。

当i1=i2时该工作模态结束。等效的工作模态电路如图3（c）所示，持续时间为