在 USB 適配器和電池充電器等低功率交流轉直流離線 電源轉換器應用中，非連續模式準諧振反激式 (QRF) 轉換器因其元件數量少和能夠實現使效率提高的谷底開 關功能而備受青睞。這些轉換器可以通過同步整流實現 高達 90% 至 91% 的效率，并以低于 100kHz 的開關 頻率運行，旨在最大限度地降低開關損耗并減少發熱。 但是，業內一直在努力減小這些電源轉換器的尺寸并增 加其功率密度，這就要求在更高的開關頻率 (fSW) 下提 高工作效率，以便減小磁體尺寸而不增加發熱。本技術 手冊討論了過渡模式有源鉗位反激式 (ACF) 轉換器與 QRF 相比，如何用于恢復泄漏能量并減少或消除開關 損耗。當使用 ACF 轉換器而非 QRF 反激式轉換器 時，設計人員可以在很高的開關頻率下運行反激式轉換 器，而不會降低效率，從而減小磁體尺寸并增加系統的 功率密度。

無源鉗位耗散功率：

為保護反激式轉換器中的主開關，需要用到一個二極管 鉗位或一個電阻器-電容器二極管 (RCD) 鉗位，其作用 是提供一條途徑來耗散存儲在變壓器 (T1) 漏電感 (LLK) 中的能量，并保護轉換器的主開關 (Q1) 免受電氣過應 力的影響（請參閱圖 1）。使用此方法的唯一問題是， 鉗位會耗散功率和熱量，從而降低總體系統效率。這些 鉗位的功率損耗僅隨開關頻率 (fSW) 的增加而增加。研 究反激式無源鉗位的功率耗散 (PCLAMP)后 可以觀察到 這一點。在方程式 1 中，變量 VCLAMP 是 Q1 關閉時鉗 位兩端的電壓，NP/NS 是 T1 的匝數比，而 IP 是變壓器 的初級峰值電流。

有源鉗位（請參閱圖 1）包含一個鉗位開關 (QC) 和一 個鉗位電容器 (CC)（代替了 RCD 或二極管鉗位）。此 設計為 T1 的漏電感 (LLK) 提供了放電和存儲的地方， 從而保護 Q1 免受電氣過應力的影響。QC 允許形成雙 向鉗位電流 (IC)，因此泄漏能量會在每個開關周期按照 反激式轉換器的變壓器初級與次級匝數比 (NP/NS) 返回 輸出端，從而使有源鉗位幾乎無損，并且在更高頻設計 （200kHz 以上）中是比 QRF 更佳的選擇。

圖 1. 有源鉗位可回收泄漏能量并實現 ZVS，從而提高 系統效率

谷底開關耗散功率：

在低功率離線反激式轉換器中，QRF 由于采用谷底開 關 (VS) 運行方式而深受歡迎，而且與硬開關 DCM 反 激式轉換器相比具有更高的效率。但是，QR 反激式轉 換器的開關損耗隨開關頻率和輸入電壓的增加而增加。 為觀察這種損耗，可研究方程式 2，其中描述了 QRF 開關節點 (VSW) 的開關損耗 (PSW(QRF))，此處的變量 CSW 為反激式轉換器的開關節點電容。

ACF 恢復泄漏能量并實現 ZVS：

有源鉗位反激式控制器旨在利用反激式轉 換器中 Qc 內的雙向電流以及 T1 初級電流 (IP)。鉗位 電容器 (Cc) 不僅用于存儲和回收泄漏能量，而且還可 存儲變壓器初級勵磁電感 (LPM) 中的部分能量。如果正 確使用此能量，即使在高壓線輸入端，也可以在電源轉 換器中實現零電壓開關。 器件可監測開關 節點電壓 (VSW) 并調節 Qc 導通時間，從而借助 Cc的 額外能量形成負變壓器初級電流 (Ip)。當 QC 關斷時， 此電流使開關節點電容對地放電，從而實現接近無損耗 的零電壓開關。與 QRF 轉換器相比，該技術是一項更 高效的開關技術。關于對 ACF 和 QRF 轉換器臨界波 形的比較，請參閱圖 2。

圖 2. ACF 實現 ZVS，而 QRF 實現 VS

總結：

總而言之，有源鉗位反激式拓撲可回收變壓器的泄漏能 量，使鉗位幾乎無損，與使用二極管或 RCD 無源鉗位 相比，效率大幅提高。與 QRF 相比，ACF 控制器可調整鉗位開關 (QC) 的導通時間，從而產生反 向初級電流以實現 ZVS 開關，使設計更高效。采用無 損鉗位和 ZVS 的電源適用于 200kHz 甚至更高的開關 頻率，不會因鉗位和 Q1 開關損耗而引起額外的發熱。 這種設置使設計人員能夠減小磁體尺寸，以增加系統的 功率密度，從而達到 94% 至 95% 的效率。