前端变换器

在过去十多年中，成本低、结构简单、实现容易的高输入功率因数、高效率、低 EMI的前端变换器得到了广泛的研究。

系统掉电保持时间（Hold-up time）是前端变换器设计的一个重要指标。因此要求前端变换器中的 DC/DC 变换器的输入电压范围较宽，但这将影响额定输入电压时的性能。针对这个问题，提出了单级式变换拓扑、延伸绕组、不对称绕组以及辅助升压装置等方法。

由于电压较高，MOSFET 的导通损耗大，体二极管反向恢复特性差，即使采用同步整流（Synchronous rectification, SR）技术对效率的提高也非常有限。为了提高前端变换器的变换效率，新器件和材料被广泛使用，如采用 Cool MOS 减小导通损耗，采用 Si C 二极管减小反向恢复损耗等；谐振技术也被广泛采用，通过实现零电压开关（Zero voltage switching, ZVS）、零电流开关（Zero current switching, ZCS）减小开关损耗。

另外，单周期控制、滑模控制、非线性载波控制等控制策略可以简化控制设计，提高了前端变换器的性能。

有源箝位正激变换器如图 (a)所示，

其优点是电路结构简洁、控制简单，但开关损耗较大，尽管可以利用激磁电感或漏感与箝位电容谐振实现主开关管的

ZVS，但会导致导通损耗增大，因此效率提高不明显。在动态要求较高的时候，辅助管的电压应力将较大，容易造成变换器失效。考虑到器件的应力，它不适合在宽输入范围使用。

不对称半桥变换器如图 (b)所示，

其优点是原边开关管可以实现 ZVS，开关管电压应力为输入电压，不足之处在于变压器存在直流偏磁，并且输入与输出电压关系为非单调性，因此它适用于输入电压范围不宽的场合。

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半桥变换器如图 (c)所示，

其开关管的电压应力为输入电压，变压器对称工作，但其变压器原边电压为输入电压的一半，原边电流大。该变换器适用于中小功率场合。

推挽变换器如图 (d)所示，

其优点是两个开关管共地，驱动电路简单。但是开关管的电压应力为输入电压的两倍，而且变压器漏感会在开关管上产生电压尖峰，更加增加了开关管的电压应力。而开关器件的电压定额越高，其导通电阻就越大，导通损耗就越大。因此推挽变换器难以实现高效率。

桥变换器如图 (e)所示，

与上述变换器相比，其开关管数目较多，但开关管电压应力低，且容易实现 ZVS，因此适用于中大功率场合。

随着系统的性能指标不断提高，在许多应用场合，单一采用上述变换器很难满足系统的要求，因此提出了两级式

架构。尽管多了一级功率变换，两级式架构仍可以通过合理组合，获得比单级式变换器更高的效率和更好的性能

模块电源中的高新技术