反激變換器是小功率電源所廣泛采用的拓?fù)浣鉀Q方案，尤其在電源適配器應(yīng)用中更為常見(jiàn)。然而，隨著對(duì)電源體積和效率要求的提高，傳統(tǒng)的反激變換器逐漸不能滿足應(yīng)用需求。有源鉗位反激（ACF）變換器是傳統(tǒng)反激的一種衍生拓?fù)?。通過(guò)增加一個(gè)鉗位功率管和一個(gè)鉗位電容，變壓器漏感中的能量能被鉗位電容吸收。此部分能量可以用于實(shí)現(xiàn)原邊主功率管的ZVS，尤其當(dāng)ACF工作與CrCM或過(guò)渡模式時(shí)。因此，相對(duì)于反激變換器，ACF變換器可以實(shí)現(xiàn)更高的效率和更高的開(kāi)關(guān)頻率。由于漏感中的能量被吸收，在主功率管開(kāi)啟過(guò)程中不存在漏感尖峰，功率管的電壓應(yīng)力更小，輸入電壓范圍更寬，EMI噪聲更小。此外，第三代GaN半導(dǎo)體功率器件的廣泛應(yīng)用，也促使ACF變換器可以向更小體積更高功率密度的方向發(fā)展。目前，已有多家公司設(shè)計(jì)并上市出以ACF為拓?fù)浞桨傅男◇w積GaN快充適配器。

圖1 反激與ACF的拓?fù)浼肮ぷ鞑ㄐ螌?duì)比

非對(duì)稱半橋（AHB）變換器是一種類似于ACF的DC-DC變換器，其屬于LLC諧振變換器的一種特殊工作模式。AHB和ACF具有完全相同的電路元件，工作模式和工作波形。兩者的在拓?fù)渖系膮^(qū)別在于諧振電容或鉗位電容的位置稍有不同。由于工作模式基本一致，AHB和ACF具有類似的控制方式，兩者都需要通過(guò)調(diào)節(jié)主功率管的導(dǎo)通時(shí)間穩(wěn)定輸出電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)另一個(gè)功率管的導(dǎo)通時(shí)間以控制主功率管ZVS的實(shí)現(xiàn)。因此，ACF和AHB變換器都需要工作在變頻模式。然而，由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致兩者在控制和工作性能上有所差異，簡(jiǎn)單的對(duì)比分析如下：

圖2 AHB變換器的拓?fù)浼肮ぷ鞑ㄐ?/p>

1）AHB比ACF具有更小的電壓應(yīng)力

ACF是傳統(tǒng)反激的一種改進(jìn)拓?fù)?，因此其電壓?yīng)力和拓?fù)湓鲆媾c反激完全一樣。在工作過(guò)程中，ACF原邊功率管的電壓應(yīng)力為（Vin+n*Vo），副邊功率管的電壓應(yīng)力為（Vin/n+Vo）。而AHB原邊功率管的電壓應(yīng)力為Vin，副邊功率管的電壓應(yīng)力Vin/n。因此，AHB的電壓應(yīng)力要比ACF的小。低電壓應(yīng)力不僅有利于功率管的安全工作，也有利于選擇體積更小、成本更低的功率管。

2）ACF比AHB具有更寬的輸入電壓調(diào)節(jié)能力

和反激變換器一樣，ACF的電壓增益為D/(1-D)，而AHB變換器的電壓增益和Buck變換器一樣都為D。在適配器的應(yīng)用場(chǎng)合中，為了滿足國(guó)內(nèi)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，輸入電壓的范圍一般為90~264Vac，或130~380Vdc。如此寬的輸入電壓范圍將使得AHB變換器的占空比D同樣很寬，這不利于諧振過(guò)程的完美實(shí)現(xiàn)。下表給出了ACF和AHB在不同變壓器匝比下的最大最小占空比對(duì)比。其中，功率管電壓應(yīng)力設(shè)定為650V，輸出電壓為20V。

從表中可以看出，無(wú)論變壓器匝比取表中的任何一個(gè)，ACF的占空比維持在0.6以下。然而，AHB的匝比取4時(shí)，最大的占空比已超過(guò)0.6。當(dāng)匝比為8時(shí)，最大占空比竟然超過(guò)1。在AHB和ACF的工作過(guò)程中，傳遞能量階段導(dǎo)通的功率管需要有足夠多的時(shí)間去維持諧振過(guò)程的完全實(shí)現(xiàn)，這樣一方面保證主功率管ZVS的實(shí)現(xiàn)，一方面有利于系統(tǒng)效率的最大化。而當(dāng)占空比太大時(shí)，在相同的開(kāi)關(guān)頻率下，AHB的諧振時(shí)間將遠(yuǎn)小于ACF變換器。如果要保證足夠的諧振時(shí)間，AHB的開(kāi)關(guān)頻率將比ACF更小。導(dǎo)致AHB占空比最大取值是在輸入電壓最低時(shí)。如果能提高AHB的最小輸入電壓，此問(wèn)題將有所改善?；诖耍瑢HB只用于國(guó)內(nèi)220Vac輸入的應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)該比較合適。

3）ACF比AHB具有更高的開(kāi)關(guān)頻率

在開(kāi)關(guān)頻率方面，上述的占空比問(wèn)題是導(dǎo)致同參數(shù)下AHB開(kāi)關(guān)頻率更小的一個(gè)原因。除此之外，較低的變壓器原邊電壓也是一個(gè)影響因素。在ACF變換器中主功率管導(dǎo)通階段，變壓器原邊的電壓為（Vin*Lm/(Lr+Lm)）。由于Lr遠(yuǎn)小于Lm，此數(shù)值基本等于Vin。而在AHB變換器中，變壓器原邊電壓為Vin/2。兩者變壓器原邊電壓的差別，必然導(dǎo)致電感電流斜率的不同。因此，在相同的電路參數(shù)下，ACF具有比AHB更大的電感電流斜率。于是，為了維持相同的功率輸出，AHB需要有更小的開(kāi)關(guān)頻率。

4）ACF具有比AHB更高的效率

同樣的，除了上述的占空比問(wèn)題會(huì)通過(guò)影響諧振過(guò)程時(shí)間而影響到工作效率外，變壓器的匝比也是很重要的影響因素。為了降低原邊損耗，ACF變壓器匝比可以選擇6或者8，而AHB的匝比只能選擇4或者更小。在相同輸出功率下，AHB較大的原邊電流導(dǎo)致的損耗必然大于ACF變換器。

綜上所述，除了電壓應(yīng)力較高之外，在相同的輸入輸出參數(shù)下，ACF要比AHB變換器具有更寬的輸入電源范圍、更大的開(kāi)關(guān)頻率和更高的工作效率。此外，目前市場(chǎng)上所應(yīng)用的高壓功率管的電壓應(yīng)力大都在650V檔位。在這種情況下，AHB的電壓應(yīng)力優(yōu)勢(shì)就會(huì)更加受限?；诖?，作者認(rèn)為采用ACF變換器作為小功率適配器的拓?fù)浣鉀Q方案可以獲得比AHB變換器更好的系統(tǒng)性能。