论文总字数：24343字

摘 要

随着计算机，通信，工业控制等领域的不断发展，人们对开关电源的要求越来越高。正激变换器在中小功率的开关电源市场占有不小的比重，但是正激变换器变压器磁芯的复位是一个不能忽视的问题。有源箝位技术不仅可以使磁芯有效复位，而且可以提高磁芯的利用率，而将其与同步整流技术相结合将进一步降低电路的功耗、提高变换器效率。本文针对同步整流有源箝位正激变换器进行研究设计与仿真验证。

本文首先主要介绍了开关电源的发展和趋势，以及同步整流有源箝位正激变换器的优势和特点。然后将有源箝位正激变换器与传统的正激变换器做比较，并详细分析前者的工作过程。为了进一步降低电路损耗，在变压器副边引入了同步整流技术，并介绍了常用的几种同步整流技术的驱动方式，详细比较了它们之间的优缺点和适用场合，最终选择了驱动电路简单的变压器次级绕组驱动同步整流技术。

确定主电路拓扑后，通过各种分析计算，分别对主电路部分、同步整流部分、控制电路部分相关元器件进行了参数计算，为最后的仿真模型提供依据。最后，在Saber软件中进行仿真验证，输入电压为48V，在后输出电压稳定到了预定的3.3V，达到了设计要求。

关键字：开关电源 同步整流 有源箝位 正激变换器

Design of Synchronous Rectification Active Clamp Forward Converter

Abstract

With the continuous development of computer, communication, industrial control and other fields, people have higher and higher requirements for switching power supply. The forward converter occupies a large proportion in the medium and small power switching power supply market, but the reset of the transformer core of the forward converter is a problem that cannot be ignored. Active clamping technology can not only effectively reset the magnetic core, but also improve the utilization rate of the magnetic core, and combining it with synchronous rectification technology will further reduce the power consumption of the circuit and improve the efficiency of the converter. In this paper, the research design and simulation verification of synchronous rectifier active clamp forward converter are carried out.

This article first introduces the development and trend of switching power supply, as well as the advantages and characteristics of synchronous rectifier active clamp forward converter. Then compare the active clamp forward converter with the traditional forward converter, and analyze the working process of the former in detail. In order to further reduce circuit losses, synchronous rectification technology was introduced on the secondary side of the transformer, several common synchronous rectification technology driving methods were introduced, and the advantages and disadvantages and applicable occasions between them were compared in detail. The secondary winding drives synchronous rectification technology.

After determining the topology of the main circuit, through various analysis calculations, the relevant components of the main circuit part, the synchronous rectification part, and the control circuit part were calculated, which provides the basis for the final simulation model. Finally, simulation and verification were performed in Saber software. The input voltage was 48V, and the output voltage stabilized to the predetermined 3.3V after 1.4ms, meeting the design requirements.

Keywords: switching power supply；synchronous rectification；active clamp；forward converter

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 开关电源的发展历程和趋势 1

1.3 影响开关电源的主要技术 2

1.3.1 半导体器件 2

1.3.2 软开关技术 2

1.3.3 控制技术 3

1.4 本文研究内容及意义 3

1.4.1 研究内容 3

1.4.2 研究意义 4

第二章 有源箝位正激变换器 5

2.1 正激变换器 5

2.2 有源箝位正激变换器 6

2.2.1 有源箝位正激变换器工作原理 6

2.2.2 磁芯复位分析 13

2.2.3 有源箝位正激变换器的优点 13

2.3 本章小结 13

第三章 同步整流有源箝位正激变换器 14

3.1 同步整流的基本概念 14

3.2 同步整流驱动技术分类 14

3.2.1 理想的驱动波形 15

3.2.2 电压型自驱动方式 16

3.2.3 电流型自驱动方式 19

3.2.4 外驱动方式 21

3.3 同步整流有源箝位正激变换器 21

3.3.1同步整流驱动电路的确定 21

3.3.2工作原理分析 22

3.4 本章小结 23

第四章 系统参数设计 24

4.1 主电路的设计 24

4.1.1 占空比的确定 24

4.1.2主开关管的选择 25

4.1.3 变压器的设计 25

4.1.4 箝位电路的设计 27

4.1.5 输出电感和电容设计 28

4.2 同步整流电路设计 29

4.2.1 同步整流管的选择 29

4.2.2 同步整流驱动设计 30

4.3 控制电路设计 30

4.3.1 误差放大器设计 31

4.3.2 电压比较器 33

4.4 本章小结 33

第五章 仿真验证与结果讨论 34

5.1 仿真验证 34

5.2 仿真结果 34

5.3 本章小结 38

第六章 总结与展望 39

6.1 总结 39

6.2 展望 39

参考文献 40

致谢 42

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

电源犹如人体的心脏，是所有用电设备的动力^[1]。但是用电设备种类繁多，形式各异，因此它们对电源的要求也不一样。由发电厂生产发送的电通常称为市电^[2]，其电压等级和频率都是固定的，市电可以满足社会上绝大部分用电需求，但对笔记本电脑，各种充电器，电视机等设备，市电需要经过转换才能符合需要（在打开开关时，这些电器里都已经将市电进行了变换处理），这也就是人们常说的粗电练为精电。

对一些要求较高的设备，粗电只有练为精电才好使用，这就需要开关电源。随着计算机，通信，工业控制等领域的不断发展，其对电源有了更多的要求，开关电源的地位在其中显得尤为重要。因此研究一个轻便化，高效率的开关电源是一个十分必要的问题。

请支付后下载全文，论文总字数：24343字