一种软开关高功率因数直流电源的设计

杨兴龙

（济南钢铁股份有限公司，济南 250101）

高功率因数开关电源具有功率因数高，对电网的谐波污染小的优点，获得了广泛应用[1-2]。但由于在常规硬开关方式下，存在开关损耗高，电磁兼容性低的问题，限制了其性能的进一步提高。高功率因数开关电源的主电路一般由两级构成，即功率因数校正（PFC）电路与DC-DC变换器。对两级功率变换电路分别进行控制，造成控制电路设计复杂化。

为改进上述问题，论文设计了一台软开关高功率因数开关电源。采用有源箝位技术，改进功率级电路，使DC-DC变换器实现软开关，提高装置的效率[3,4]；基于PFC/PWM复合控制芯片，设计控制电路，简化控制系统。本文介绍了电路的工作原理，并研制了一台实验样机，获得了满意的效果。

1 电路的工作原理

本文所设计的电路如图1所示。 PFC级电路采用常规的BOOST电路，DC-DC变换器采用有源箝位正激变换器。

1.1 有源箝位实现软开关

在一个周期内，DC-DC变换器的工作过程可分为4个模态。

模态1：主开关管QA处于导通状态，整流二极管 DO1导通，DO2截止，变压器原边电流 ip升高，能量由原边传递到负载。

模态2：QA关断，原边电流给 CA充电，CC放电。在 CA两端电压上升到 VB后，DO1截止，DO2导通，变压器被短路，原副边不再传递能量。 CA电压继续上升，达到VB与VC之和后，DC导通，ip给箝位电容 CC充电。 DC导通期间，箝位开关管QC可实现零电压开通。

模态3：QC零电压开通后，箝位电容CC与变压器励磁电感构成谐振回路，ip减小到零并反向增大，使变压器磁心复位，且箝位电容储能向副边传递。……