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控制与算法
★ 4.0
一种高精度PSR恒压控制方法用于有源钳位反激变换器
A High Precision PSR Constant Voltage Control Method for Active-Clamp Flyback Converter
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 有源钳位反激变换器 原边调节 高精度控制 误差补偿 输出电压精度 |
语言:
中文摘要
与传统反激式转换器相比,有源钳位(AC)反激式转换器因能降低开关损耗且体积小,在笔记本电脑、手机和便携式电脑等适配器领域极具吸引力。为消除光耦合器并简化结构,可进一步采用原边调节(PSR)有源钳位反激式转换器,其输出电压通常从转折点处的辅助绕组电压推导得出。然而,在高频有源钳位反激式转换器中,现有的转折点采样方法受寄生参数影响,无法实现高精度采样,导致输出偏差约为 5%。本文针对有源钳位反激式转换器提出了一种带有误差补偿策略的高精度原边调节恒压(CV)控制方法。该方法在副边绕组电流峰值点对辅助绕组电压进行采样,此时副边寄生电感两端的电压几乎可以忽略不计。通过应用电流预测技术,还能补偿由寄生电阻引起的电压误差。为验证所提出的原边调节恒压控制方法的可行性,搭建了一台基于氮化镓(GaN)的 60 W 有源钳位反激式转换器样机。实验结果表明,输出电压精度在 1.6%以内。
English Abstract
Compared with traditional flyback converter, active-clamp (AC) flyback converters are highly attractive due to the reduced switching loss and small volume for adapters of notebook, mobile phones, and laptop, etc. To eliminate the opto-coupler and simplify the structure, primary-side regulation (PSR) AC flyback converter can be further used and the output voltage is always derived from the auxiliary winding voltage at knee-point. However, in high frequency AC flyback converter, the existing knee-point sampling method cannot achieve high accuracy due to the impact of parasitic parameters, resulting in an output deviation of about 5%. In this article, a high-precision PSR constant voltage (CV) control method with an error compensation strategy is proposed for AC flyback converter. This method samples the auxiliary winding voltage at the peak point of the secondary winding current when the voltage across the secondary parasitic inductance is almost negligible. By applying current prediction technology, the voltage error caused by the parasitic resistance can also be compensated. To verify the feasibility of the proposed PSR CV control method, a 60 W GaN-based AC flyback prototype has been built. Experimental results indicate that the output voltage precision is within 1.6%.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项针对有源钳位反激变换器的高精度原边控制技术具有重要的应用价值。该技术通过创新的峰值点采样和电流预测补偿策略,将输出电压精度提升至1.6%以内,相比传统膝点采样方法的5%偏差有显著改进,且无需光耦实现电气隔离,简化了电路结构。
对于阳光电源的产品线而言,这项技术在多个领域具有应用潜力。在光伏逆变器的辅助电源模块中,高精度PSR控制可提升系统可靠性并降低成本;在储能系统的DC-DC变换环节,该技术能够优化多级能量转换效率,特别是在中小功率应用场景;对于新能源汽车充电桩的待机电源和控制电源,GaN器件结合高频化设计可实现更高功率密度和更小体积。论文中60W原型机的验证表明该技术已具备工程化基础。
技术成熟度方面,该方案在消费电子适配器领域已得到验证,但向工业级应用迁移仍需考虑几个关键挑战:一是宽温度范围下寄生参数变化对补偿算法的影响,这在光伏和储能系统的户外应用中尤为重要;二是GaN器件的长期可靠性和成本在大规模工业应用中的平衡;三是如何将该技术扩展到更高功率等级以匹配阳光电源的主流产品需求。
建议阳光电源关注该技术在辅助电源模块的应用机会,特别是在追求高集成度和低成本的分布式光伏和户用储能产品中,可通过联合研发或技术引进方式,结合公司在电力电子领域的深厚积累,推动该技术向工业级应用演进。