正激变换器的开关管关断后，辅助绕组（第3绕组）复位相当于在反激状态，因此，其绕组的极性与初级绕组相反，开关管Q导通时，辅助复位绕组会影响系统正常工作。因此，在辅助复位绕组的输出串联一个二极管，二极管电流的方向与其在反激工作时的电流方向一致，这样，开关管导通时，复位的辅助绕组不工作，就不再影响系统正常工作，实现
辅助绕组的隔离与复位电压钳位，
如图1所示。其中，S为开关管，D
1
为输出整流二极管，D
2
为输出续流二极管，D
3
为磁通复位辅助绕组钳位二极管，辅助绕组复位正激变换器有3种工作状态。
图1 辅助绕组复位正激变换器
1、S与D
1
开通，D
2
与
D
3
关断
假定：正激变换器工作在稳定状态，输出电感工作在连续导通模式CCM状态，即：每一个开关周期开始时，变压器初级激励电感为L
m
，其电流i
Lm
为0，输出电感的电流i
L
从一定的初始值I
L(min)
开始激磁工作，每一个开关周期结束，电流i
Lm
回到0，电流i
L
回到初始值I
L(min)
。开关管S、输出整流二极管D
1
、输出续流二极管D
2
、磁通复位辅助绕组钳位二极管D
3
、变压器T和滤波电容均为理想元件，滤波电容的电容值足够大，输入电压纹波和输出电压纹波都很小，输入电压V
in
和输出电压V
o
保持稳定不变，SW为开关管和变压器连接点，称为开关节点，电压为V
DS
。变压器初级绕组N
1
与次级绕组N
2
的匝比为n:1，初级绕组N
1
与辅助复位绕组N
3
的匝比为n
r
:1，若N
1
=N
3
，N
1
:N
3
:N
2
=
n: n: :1，先忽略漏感和绕组的电阻。
图2
开关管S导通
当t=0时，i
L
=I
L(min)
，i
Lm
=0，开关管S开通，变压器初级绕组电压为V
in
，次级绕组电压为V
in
/n，次级绕组电压极性为上正下负，D
1
两端电压正向偏置而导通；辅助复位绕组电压为V
in
，其电压极性为上负下正，D
3
两端电压反向偏置处于截止；变压器励磁电感两端承受正向电压为V
in
，L
m
激磁，i
Lm
随时间线性增加；输出电感两端承受正向电压为V
in
/n-V
o
，L激磁，i
L
从初始值I
L(min)
随时间线性增加，输出电感储存能量。
在t=t
on
时刻，开关管S关断，i
L
达到最大值I
L(max)
。
同时有：
在t=t
on
时刻，开关管S关断，i
Lm
达到最大值I
Lm(max)
。
2、S
与
D
1
关断，D
2
与
D
3
导通
开关管S关断后，i
L
、i
Lm
不能突变，要保持原来大小和方向。i
Lm
对S的输出电容充电，V
DS
电压升高，变压器初级绕组和次级绕组的电压降低，当V
DS
电压升高V
in
，然后继续升高，初级绕组开始承受反压，次级绕组的电压极性也发生改变，变为上负下正，D
1
两端电压反向偏置，D
1
电流逐渐减小到0而关断，D
2
导通续流，电流逐渐增加到等于输出电感的电流，维持输出电感的电流的大小和方向不变。
图3
开关管S关断
同时，当V
DS
电压升高V
in
，然后继续升高，初级绕组开始承受反压，初级励磁电感也开始承受反压而去磁。同时辅助复位绕组的电压极性也发生改变，变为上正下负，但是，D
3
两端电压仍然是反向偏置而不导通；当V
DS
电压升高到2V
in
时，D
3
两端电压变为正向偏置而导通，将辅助复位绕组的电压钳位在V
in
，因此，辅助复位绕组反射到初级绕组的反向电压保持在V
in
不变，V
DS
电压也保持在2V
in
。
变压器励磁电感两端承受反向电压为V
in
，L
m
去磁，i
Lm
从初始值I
Lm(max)
随时间线性降低。输出电感两端承受反向电压为-V
o
，L去磁，i
L
从初始值I
L(max)
随时间线性降低，输出电感释放能量。
这一阶段时间起点从t
on
开始，当t= t
on
，i
L
=I
L(max)
，得到：
同时有：
在磁通复位过程中，存储在初级励磁电感中的能量返回到输入电源，相当于无损复位，从而增加的变换器的效率。
3、S与D
1
及D
3
关断，D
2
导通
在t=t
r
时刻，初级励磁电感的电流i
Lm
降低到0，D
3
自然关断，变压器的磁通回到起始的0值，实现变压器的磁通复位。在这个阶段，D
2
一直保持导通状态，直到这一个开关周期结束，在t
on
+t
off
=T
S
时刻，i
L
电流降低到起始值I
L(min)
。然后，开关管S再次开通，上一个开关周期结束，下一个开关周期开始，重复以上过程，如此反复。
图4
磁通复位后次级续流
辅助第3绕组复位正激变换器的工作波形如下图所示。
图5
工作波形
根据磁通复位的原理（伏秒值平衡），对于输出电感L：
化简得到：
辅助复位第3绕组匝数与变压器初级绕组匝数相同时，变压器励磁电感L
m
的激磁电压与复位的去磁电压相等，都为V
in
，因此，激磁时间与去磁时间也相等，为了保证L
m
有足够的时间去磁复位，正激变换器的占空比必须小于50%。
4、
初级与辅助复位绕组匝比影响
如果
减小
辅助复位绕组匝数，n
r
增大,
复位电压增大，复位时间变短，但是，其反射的电压增加，V
DS
电压增加，开关管的电压应力增加；同样，如果
增加
辅助复位绕组匝数，
n
r
减小
，
其反射的电压降低，V
DS
电压降低，开关管的电压应力降低，但是，复位电压降低，复位时间变长，系统工作的占空比范围必须进一步降低。
功率开关管V
DS
电压为：
保证磁通复位的临界占空比为；
表1 复位绕组与初级绕组匝
比对应电压应力和临界占空比
图6
复位绕组与初级绕组匝比对应电压应力和临界占空比
5、
初级电感选择
正激变换器的变压器只是进行隔离的能量传输元件，不需要存储主功率能量，主功率能量的存储由输出电感来实现。理想的情况下，变压器的励磁电感越大越好，这样，励磁电流I
Lm
就越小。开关管开通时，变压器初级电流等于开关管的电流，为激磁电流和等效负载电流之和：
若变换器的输出功率为P
o
，效率为h，输出电感在临界导通模式下工作，I
L(min)
=0，初级等效负载电流峰值为：
输出电感在临界导通模式下工作，开关管的峰值电流为：
过程设计中，激磁电流通常取等效负载电流一定的系数：
电流比例系数k
m
取值范围通常为：0.1-0.3。
因此，得到：
变压器初级励磁电感L
m
为：
正激变
压器磁芯通常不需要设置气隙，当需要减小变压器的磁芯体积或饱和电流不够时，才需要考虑设置气隙。
6
、正激变换器优点及缺点
正激变换器主要优点为
：
（1）正激变换器由BUCK变换器变形而来，输出的储能电感工作在连续导通模式时，在开关管开通与关断时都可以向输出负载提供能量（电流），输出电流纹波与电压纹波都比较小，带负载的能力强，输出电压的瞬态控制特性比较好。
（2）正激变换器通过电感实现输入与输出的电气隔离，调整初级与次级匝比可以实现较宽的升降压比，同时输出负载电流通过匝比反射到初级开关管的电流应力降低。
（3）变压器增加多个绕组可以实现多路输出，多路输出通过磁放大器耦合进行多路交叉调节，实现更加精确的多路电压输出。每个输出不需要抽头绕组。
（4）开关管导通期间存储在励磁电感中的能量，在开关管关断后，通过辅助复位绕组将其返回到输入电源，没有产生额外损耗，系统效率高。
正激变换器缺优点：
（1）与反激变换器比较，正激变换器多用一个输出储能滤波电感以及一个输出续流二极管，电路相对复杂，成本增大。
（2）变压器需要磁通复位绕组，变压器的结构变得复杂，体积增大，成本增加。变压器依然工作在单端方式（磁化曲线第一象限），变压器利用率低。
（3）最大占空比有一定限制，通常不大于0.5，导致系统对输入电压变化的调节范围变小，。
（4）开关管电压应力大。输出短路时，复位二极管的电压应力、电流应力非常大。
因此，辅助底3绕组复位的正激变换器主要应用于中小功率的开关电源。
因最近微信公众平台推送规则改变，很多读者反馈没有及时看到更新的文章。根据最新规则，建议多点击“推荐阅读、分享、收藏”等，成为常读用户。
推荐阅读：
