雙管正激電路在開關電源和高效能變換器領域中占據重要位置，其高效能量傳輸和磁復位特性，使其廣泛應用于工業電源、服務器電源及新能源設備。

一、雙管正激電路的拓撲結構

雙管正激電路是正激式變換器的一種拓展，它采用兩個功率開關管來分擔電壓應力，并借助變壓器提供能量傳遞與隔離。其典型電路結構由輸入濾波電容、主功率開關、變壓器、整流二極管及輸出濾波組件組成。

在傳統的單管正激拓撲中，功率開關管需承受兩倍于輸入電壓的電壓應力，而雙管正激電路通過兩顆功率MOSFET并聯工作，使其電壓應力降低至輸入電壓的水平，大大提升了電路的可靠性與耐壓能力。此外，變壓器次級側通過二極管整流，并配合濾波電感和電容，實現穩定的直流輸出。

二、雙管正激電路的工作原理

該電路的運行周期可分為兩個主要階段，即導通階段和關斷階段：

1. 導通階段

當兩顆功率開關管同時導通時，輸入電壓施加至變壓器初級繞組，磁芯開始儲能。與此同時，次級繞組感應出電壓，使整流二極管導通，電流經濾波電感和電容平穩輸出至負載，為負載提供穩定的直流電能。

2. 關斷階段

當功率開關管關斷后，由于變壓器初級側的勵磁電感電流不能瞬間突變，磁通復位需要通過外部磁復位電路來完成。此時，磁通復位二極管導通，使變壓器的勵磁能量釋放，從而確保變壓器不會進入磁飽和狀態。

三、磁通復位機制

雙管正激電路的一大特點是磁通復位的方式較為簡單高效。由于兩顆功率管的漏源極之間并聯了一個電容，當開關管關斷時，該電容提供了緩沖作用，使變壓器的勵磁能量得以釋放。

此外，電路通常會加入磁復位繞組或二極管鉗位網絡，以進一步控制變壓器的復位過程，防止磁芯因殘余磁通積累而飽和。良好的磁通復位設計能有效減少功率開關的電壓尖峰，降低損耗，提高系統穩定性。

四、設計要點與優化策略

在實際應用中，為了確保雙管正激電路的高效運行，設計時需重點關注以下幾個方面：

1. 功率開關管的選型

MOSFET的耐壓值需高于輸入電壓，并具備較低的導通電阻，以降低開關損耗。此外，開關管的驅動能力應足夠強，以保證快速切換，減少開關時間。

2. 變壓器的設計

變壓器的匝數比決定了輸出電壓，而磁芯的選擇則直接影響功率密度和損耗。設計時需平衡磁芯材料、匝數比和繞組方式，以優化電路性能。

3. 磁通復位電路

合理的磁通復位設計是保證電源可靠性的關鍵，可采用二極管鉗位、RC緩沖網絡或輔助繞組等方式，減少電壓尖峰和振蕩。

4. 整流二極管的選擇

由于次級側需要高效整流，建議使用快恢復二極管或肖特基二極管，以降低反向恢復損耗，提高變換效率。

五、實際應用與案例分析

雙管正激拓撲因其高可靠性和高效率，被廣泛應用于各類電源系統。例如：

- 服務器電源：由于服務器對穩定性和轉換效率要求極高，雙管正激拓撲能夠提供較低的損耗和更高的功率密度，使其成為高功率AC-DC電源的理想選擇。

- 工業電源：在工業自動化設備中，該拓撲可用于直流母線供電系統，提供穩定的低壓直流輸出。

- 新能源應用：如光伏逆變器的DC-DC變換部分，雙管正激電路可以有效提升光伏板到儲能設備的能量轉換效率。

結論

雙管正激電路憑借其低電壓應力、高效能量傳輸和磁通復位特性，在高性能開關電源設計中占據重要地位。通過合理優化功率管、變壓器、整流器件及磁復位電路，可有效提升轉換效率、降低損耗，并提高系統的整體可靠性。隨著新能源和數據中心技術的快速發展，該拓撲的應用前景將愈發廣闊。