一种有源钳位反激变换器的控制方法及其系统

1.一种有源钳位反激变换器的控制方法，基于有源钳位反激变换器的电路拓扑，包括输入电压源Vin、主开关管Sw、钳位开关管Sa、钳位电容Cclamp、同步整流开关管Sr、变压器在原边的漏感Lr、变压器的励磁电感Lm、输出滤波电容Co、负载R以及输出电压Vo，其中钳位电容Cclamp与钳位开关管Sa串联构成钳位电路；其特征在于：采用非互补储能与互补放能相结合的工作模式，在非互补储能工作模式下，将漏感Lr的能量储存至钳位电容Cclamp，在非互补储能工作模式完成一个周期后，钳位电容Cclamp两端的电压上升，当主开关管Sw漏端电压采样值达到所设定的阈值电压Vth时，变换器从非互补储能工作模式转变为互补放能工作模式，在互补放能工作模式工作一个周期后重新跳转至非互补储能模式；非互补储能工作模式包括以下步骤：S1，首先，主开关管Sw开通，钳位开关管Sa与同步整流开关管Sr关断，电压源Vin向励磁电感Lm储能；S2，经过了主开关管Sw的导通时间之后，主开关管Sw关断，死区时间内励磁电感Lm与漏感Lr给主开关管Sw的结电容充电，给钳位开关管Sa和同步整流开关管Sr的结电容放电，主开关管Sw漏端电压上升；S3，经过死区时间之后，钳位开关管Sa和同步整流开关管Sr导通，将余下的漏感Lr能量向钳位电容Cclamp储能，与此同时将原边励磁电感Lm的能量传至副边，此时通过检测主开关管Sw的漏端电压，获得漏端电压的采样值Vds，并与设定的阈值电压Vth比较，若Vds>＝Vth，则在这个工作周期完成后跳转至互补放能工作模式，否则，下一个工作周期仍然为非互补储能工作模式；S4，漏感电流接近于0，关断钳位开关管Sa，防止钳位电容Cclamp电流反向，励磁电感Lm继续向副边传递能量，与此同时检测副边电流，在副边励磁电流过零时，触发同步整流开关管Sr关断；S5，在关断同步整流开关管Sr之后与开通主开关管Sw之前的死区时间内，钳位开关管Sa开通，向励磁电感Lm和漏感Lr反向励磁，为主开关管Sw实现零电压开关ZVS做准备；S6，经过了钳位开关管Sa的导通时间之后关断钳位开关管Sa；而后主开关管Sw开通，实现ZVS；完成非互补储能工作模式的一个工作周期。 2.根据权利要求1所述的有源钳位反激变换器的控制方法，其特征在于：所述非互补储能工作模式中，主开关管Sw与钳位开关管Sa的开关波形不是互补波形。 3.根据权利要求1所述的有源钳位反激变换器的控制方法，其特征在于：所述互补放能工作模式中，主开关管Sw与钳位开关管Sa的开关波形是互补波形。 4.实现权利要求1所述有源钳位反激变换器的控制方法的控制系统，其特征在于：设置包括峰值电流采样电路、漏源电压采样电路、输出电流检测电路、输出电压隔离采样电路、控制逻辑电路和栅极驱动电路构成的控制系统与有源钳位反激变换器拓扑形成闭环；峰值电流采样电路通过采样电阻Rcs采样主开关管Sw开通时的峰值电流Ics，漏源电压采样电路采样主开关管Sw的漏端电压并等比例缩小成控制逻辑电路能够识别的大小Vds，输出电流检测电路在同步整流开关管Sr导通时间段内通过检测在同步整流开关管Sr两端的电压来获取输出电流Io，上述峰值电流Ics、等比例缩小后的漏端电压Vds、输出电流Io以及经输出电压隔离采样电路得到的输出电压Vo均连接至控制逻辑电路，控制逻辑电路的输出连接栅极驱动电路，栅极驱动电路输出三个控制信号Vgsw、Vgsa和Vgsr分别对应连接主开关管Sw、钳位开关管Sa和同步整流开关管Sr的栅极。 5.根据权利要求4所述的实现有源钳位反激变换器的控制方法的控制系统，其特征在于：所述控制逻辑电路包括比较器A、非互补储能控制器、互补放能控制器和PWM栅极信号生成模块，比较器A的正输入端连接漏源电压采样电路输出的漏端电压Vds，比较器A的负输入端连接设定的阈值电压Vth，比较器A的输出分别连接非互补储能控制器及互补放能控制器的输入端，非互补储能控制器还设有峰值电流Ics、输出电流Io和输出电压Vo三个输入端，非互补储能控制器的输出及互补放能控制器的输出均连接PWM栅极信号生成模块，PWM栅极信号生成模块输出的三个栅极逻辑信号通过栅极驱动电路产生对应的三个控制信号Vgsa、Vgsw和Vgsr。 6.根据权利要求5所述的实现有源钳位反激变换器的控制方法的控制系统，其特征在于：所述非互补储能控制器包括补偿网络、比较器B、比较器C、触发器A、触发器B、定时器A和或门，补偿网络的两个输入端分别连接参考电压Vref和输出电压Vo，补偿网络输出参考电流Iref连接比较器B的正输入端，峰值电流Ics连接比较器B的负输入端，比较器B的输出连接触发器A的复位端 触发器A的置位端 连接或门的输出端，触发器A的输出端Q输出栅极逻辑信号Vgsw；栅极逻辑信号Vgsr和Vgsa分别连接或门的两个输入端；触发器A的输出端 连接触发器B的置位端 触发器B的复位端 连接比较器C的输出端，比较器C的正输入端连接输出电流Io，比较器C的负输入端接地，触发器B的输出端Q输出栅极逻辑信号Vgsr并连接定时器A的输入端，定时器A输出栅极逻辑信号Vgsa。 7.根据权利要求5所述的实现有源钳位反激变换器的控制方法的控制系统，其特征在于：所述互补放能控制器包括定时器B、反相器A和反相器B，定时器B的输入连接比较器A的输出，定时器B输出栅极逻辑信号Vgsw并通过反相器A输出栅极逻辑信号Vgsa，栅极逻辑信号Vgsw通过反相器B输出栅极逻辑信号Vgsr。