单端反激电路在逆变电源中的应用

摘要：介绍了一种采用多管并联和能量回馈技术的单端反激电路，该电路在低压供电的逆变电源中使用，具有电路简单、效率高、稳定可靠等特点。

0引言

目前，由电池供电的逆变电源一般由两级组成，前级DC/DC电路将电池电压变换成直流约350V电压，后级DC/AC电路将直流350V电压变换为交流220V电压。在这类逆变电源中，前级DC/DC电路一般供电电压较低（12V、24V或48V），输入电流较大，功率管导通压降高，损耗大，所以电源效率很难提高。其电路形式有：单端反激、单端正激、双管正激、半桥和全桥等，对于中小功率（约0.5~1kW）而言，单端反激电路具有一定优势，如：电路简单、控制方便、效率高等。本文以24V电池供电，输出350V/1kW为例，对单端反激电路，在逆变电源前级DC/DC电路中的应用做一些探讨。

1常规单端反激电路结构

常规单端反激电路结构如图1所示，该电路的缺点在于功率管VT截止时，变压器初级的反峰能量，被VD1、C1和R1组成的吸收电路消耗掉；而且在输出功率相同的情况下，功率管通过电流（相对于多管并联）大，导通压降高，损耗大，所以效率和可靠性较低。

2多管并联的单端反激电路结构

如图2所示，该电路的特点是，主功率电路采用4只功率管并联，每只功率管通过的电流为单管应用时的1/4（假定4只功率管参数一致），则功率管的导通压降也应为单管应用时的1/4.根据计算，在输出550W时，理论上，4管并联比单管可减小通态损耗约20W，提高效率近3个百分点。

3采用能量回馈技术的单端反激电路结构

采用能量回馈技术的单端反激电路结构如图3所示，其主要波形如图4所示。在本电路中，用电容C2、电感L1、二极管VD1和VD2组成变压器初级反峰吸收电路，可使大部分反峰能量回馈到输入电容C1上，减少了能量损耗，提高了电路效率。

其工作原理如下：

（1）t0~t1阶段。

t0时刻功率管截止，变压器初级电感L、漏感LK、电容C2和功率管输出电容C0开始谐振，并很快使C2电压达到U0（N1/N2），随后次级二极管导通，初级电压被钳位到U0（N1/N2），初级电感L退出谐振，到t1时刻IK为0，同时C2和C0上电压达到最大值，即开关管电压US达到最大值（UIN+UC2MXA）。

（2）t1~t2阶段。

在LK、C2、C0继续谐振，同时电感L1参与谐振，C2、C0给输入电容C1回馈能量，并且给L1补充能量，到t2时刻谐振停止，C2电压又下降到U0（N1/N2）。

（3）t2~t3阶段。

t2时刻开始，电感L1给输入电容C1回馈能量。

C2电压被钳位在（N1/N2）U0、C0即开关管上电压为UIN+（N1/N2）U0，均保持不变，到t3时刻，L1中能量释放完毕。

（4）t3~t4阶段。

开关管完全截止，C2电压、C0电压（即开关管电压）继续保持不变。

（5）t4~t5阶段。

t4时刻功率管导通，其电压US开始下降，C0开始通过开关管放电，并很快放完毕（全部损耗在功率管上）；C2和L1开始谐振，即把C2中的能量转移到L1中，在t5时刻L1中电流达到最大值，功率管完全导通。

（6）t5~t6阶段。

t5时刻L1通过VD1和VD2给输入电容C1回馈能量，并给C2充电到-UIN，到t6时刻L1中能量释放完毕。

（7）t6~t7阶段。

该阶段功率管继续处于完全导通状态。

以上过程形成一个完整工作周期，可以看出，变压器漏感中的能量大部分被回馈到输入电容C1中（C0中有部分能量被消耗掉），所以电源效率得到提高。