什么是有源钳位反激(ACF)?
有源钳位反激 (ACF) 是在许多开关电源 (SMPS) 设计中用到的经典反激式 AC/DC 转换器拓扑的演变。通过实现更快的开关速度、更高的效率和更小的组件，ACF 满足了提高性能和降低功耗的需求，同时最大限度地减少了电源尺寸和重量。
ACF 拓扑与传统的反激式转换器不同，因为它可以重新利用变压器漏
感中存储的能量，而这些能量通常会在无源钳位缓冲电阻器中耗散。在开关周期期间向负载提供这种“回收”能量可提高转换器效率。
除了回收之前作为热量耗散的能量外，初级MOSFET关断时的漏极电压尖峰也显著降低，从而使变压器的初级和次级绕组之间的匝数比更优化。这有助于在次级侧使用较低额定电压的同步整流器开关。开关的较低额定电压转化为较低的成本和/或较低的导通电阻，从而减少导通损耗。
此外，ACF 转换器中的准谐振 (QR) 谷值明显更低，通常实际上实现了接近 ZVS 的操作，从而降低了开关损耗和 EMI。
综上所述，ACF 反激式转换器与传统的基于 RCD 缓冲器的反激式转换器相比具有多项优势，包括提高效率和降低 EMI，这两者都被认为是高密度电源适配器的必要技术。
为什么有源钳位反激 (ACF) 很重要？
当今的工程师面临着不断改进其产品和应用的规格和性能同时减小尺寸、重量和成本的压力。与此同时，立法、行业标准和消费者对电力使用和排放的压力正在推动通过提高电子设计的效率来最小化功耗的需求。
在某些应用中，从传统的反激式 AC/DC 转换器拓扑转变为有源钳位反激 (ACF) 拓扑为工程师提供了一种一次性解决所有这些挑战的方法。
考虑到我们用来为手机、平板电脑、笔记本电脑和其他便携式设备充电的电源和旅行适配器必须如何改变，可以找到 ACF 变得重要的一个很好的例子。随着处理能力的增长，屏幕变得更加耗电并且功能扩展，需要更多的能量。反过来，这需要更高的电池容量。然而，更高容量的电池使用传统充电器充电需要更长的时间，这与当今的“移动”生活方式格格不入。
正因为如此，我们看到了向具有更高额定功率的高速充电器的转变。保持这些充电器足够小和足够轻以保持便携的唯一方法是提高效率并减小尺寸。
用 ACF 拓扑取代传统的反激式设计是电源适配器设计人员实现这一目标的一种方式。
有源钳位反激如何工作？
在操作期间，当初级侧 FET 导通时，能量存储在变压器磁化电感中，并在 FET 关断时转移到负载。提高开关速度可以减小转换器的整体尺寸，但代价是 FET 和变压器中的开关损耗更高，从而降低了效率。对于无源 RCD 缓冲器，主要限制之一来自变压器的漏感。当初级侧 FET 开关时，存储在漏感中的能量在钳位电阻器中以热量的形式消散。较高的开关频率会以热量的形式产生过多的功率损耗，从而对最大开关频率施加限制，如果超过该频率，可能会导致电路损坏或灾难性故障。这种“有源钳位”设计允许先前通过电阻器耗散的泄漏能量被“回收”，首先将其存储在电容器 (Cclamp) 中，然后将其传送到负载。
带有源钳位电路的反激式转换器
除了回收以前作为热量耗散的能量外，ACF 拓扑还可以根据实施方法提供额外的好处。
例如，将智能数字控制应用于钳位电路，可以实现初级反激式 FET 的接近零电压开关 (ZVS) 开启和关断漏极电压的管理。
这些技术不仅进一步提高了效率，而且有助于减少电磁干扰 (EMI)，从而减少滤波所需的无源元件的尺寸和数量。直到最近，这种类型的自适应智能控制增加了电路的复杂性，而且实施起来并不简单。然而，现在完全集成的 ACF 控制器的出现大大简化了小型、轻型和高效转换器的设计。
例如，考虑 Silanna Semiconductor SZ11xx 系列集成 ACF 控制器。这些器件使简单的反激式控制器易于设计，具有 ACF 设计的所有优点，包括反激式变压器漏感能量的循环利用和限制初级MOSFET关断时漏极的电压尖峰
SZ11xx 系列的效率超过 95%，将自适应数字 PWM 控制器和包括有源钳位驱动器、有源钳位 FET 和启动调节器的超高压电路结合到一个设备中。这种前所未有的集成水平支持以低BOM成本快速设计高效、高功率密度的 AC/DC 转换器。
有源钳位反激 (ACF) 在哪里使用？
ACF 拓扑可用于各种 SMPS 应用，其中优化的功率密度和最少的组件数量是关键设计标准。
ACF 技术和集成 ACF 控制器的一些常见应用包括高密度移动充电器、快速 QC 和 USB-PD 充电器和适配器、用于电视和办公设备的 AC-to-DC 电源以及 AC-to-DC 辅助电源.