摘要：随着科技的发展和社会的进步，推动着电气化的进一步发展，水平不断地提高，电子设备得到了充分地发展，各种各样的电子设备在市场上出现。电子产品的多样化发展，人们在生活生产中对于电源的要求也越来越高，且由于电子设备的不断小型化发展，因此当前对于高效、小型化、轻量化的电源的需求不断增加，本文主要针对基于有源箝位软开关正激拓扑的射频电源设计进行分析，不断提高电源开关的效率。
关键词：有源箝位 软开关 正激拓扑 射频电源 设计分析
前言：电力电子技术的发展是人类进步的重要体现，是科技水平进步的重要标志，在当前科技时代电力电子产品的发展始终在科技发展中扮演着重要的角色，而电源的设计及应用在电力电子产品的能量供给中处于核心地位，因此基于有源箝位软开关正激拓扑的射频电源设计有着不可替代的作用。射频电源广泛应用于通讯、能源自动控制等相关领域之中，射频电源是进行微波信号控制的重要部件，是射频微波系统地控制核心，对电子设备的自动控制系统的可靠性有着重要的作用。随着对电子设备的小型化的追求，高频化，软开关技术是电源的小型化设计的主要技术方式，因此基于有源箝位软开关正激拓扑的射频电源设计是当下电力电子开发研究的重点关注问题之一。
一、有源箝位软开关正激拓扑的工作原理
（一）工作原理
电源为电子产品提供能量，其产生的作用是不可替代的，在电源开关的设计上不仅仅需要其保证自己工作的完成，还需要对成本进行降低，正激变换方式的结构比较简单，成本也会比较低，制作起来较其他方式而言比较简单并且可靠程度比较高，这使的有源箝位软开关正激拓扑的应用范围比较广。
有源箝位软开关正激拓扑与传统的相比较，主要是增加了箝位开关和箝位电容，能够有效地降低开关的电容差，同时使得变压器复位，从而避免了磁芯饱和的现象[1]，通过利用同步整流的方法以及自驱动的方式，将设计变得更加简单、可靠。
图1 有源箝位软开关正激拓扑等效电路
（二）有源箝位软开关正激拓扑
有源箝位正激拓扑与传统的单端正激拓扑基本上是相同的，只是增加了而辅助开关、储能电容以及谐振电容，略去了传统正激拓扑中磁恢复电路。为了保证辅助开关与总开关的互补以及避免攻台导通，利用磁饱以及电感实现零电压的软开关，即有源箝位软开关正激拓扑。当变压器励磁电感件小事，励磁电流足够的大，因此在一定期间内励磁电流除了能顾提供足够的负载电流还可以利用剩余的部分对电容进行充、放电。可以看出软开关是将变压器励磁电流和开关管导通电流峰值的大幅度增加，使得开关管以及变压器电流应力和通态的损耗变大。为避免这一缺陷需要在变压器的次级整流管上串联上一盒磁饱和电感。通过阻断整流二极管，降低电流负荷，实现有源箝位正激拓扑软开关的正常开通。
二、射频电源设计要点
电源对射频系统有非常重要的影响，对于高效的无限通信系统而言，其影响可能比较隐蔽但是却不容忽视，因此针对有源箝位软开关正激拓扑的射频电源设计中需要对一下问题重点关注。
其中第一点即电源线，它是EMI出入电路的重要路径，外界的干扰通过电源线进入电路内部，从而影响到RF的电路指标。因此为了减小影响，需要将DC-DC模块的一次侧、二次侧、负载侧环路的面积进行最小化的设计，尽可能地减小电流环路，将电源线与地线之间的距离缩短；二是需要注意电源开关的使用，在设计上要以将电源开关的外部器件布局按照各功率回流最短化的原则进行设计，其中滤波电容与开关电源之间进行共模电感设计；三是注意在设计中单板上长距离的电源线与放大器地输出和输入端距离把控，不能同时接近或者是直接穿过其附近。以避免产生自激或者是降低扇区的隔离程度，因此在长距离电源线的设计中需要在其两端以及中间位置增添高频滤波电容；四是结合各电容的特点对电源线进行过滤分为低、中、高频；五是将同一组的电源从末级开始一次向小信号级联放大器进行供电，保证末级电路所产生的EMI对前级的影响程度较小；六是小功率的滤波电容需要靠近三极管的脚部，高频的需要进一步缩小距离，并且三极管需要采用频率比较低的部分，倘若其频率较高，则会因为其在放大区运行，且不合理的外部器件布局导致在电源地输出端口产生高频率的震荡隐形稳定性。同样的在线性稳压模块也有类似的问题，在其芯片内存的反馈回路上以及内部三极管，同样是在放大区宫锁，因此在布局的设计上需要将高频滤波电容靠近管脚，以实现减小电感避免震荡；七是PCB的POWER部分的设计上铜箔的尺寸需要符合其流过的最大电流并留出一定的电流余量，一般控制在1A/mm[2]；八是在电源线的设计上输出与输入之间不能有交叉；九是主要对电源的退耦、滤波加强注意，以避免由于不同单元地电流通过电源线进而产生干扰，因此在电源布线的时候将电源线之间进行隔离。将电源线与其他强干扰线利用地线进行隔离；十是为了避免其他的EMI的干扰，使本级的信号质量变弱，需要在小信号放大器电源的布线时将地铜皮以及接地过孔进行相应的隔离；十一是将不同电源层进行空间上的隔离，避免相互重叠。以减少不同电源的干扰特别需要对一些电压差距较大的电源之间进行隔离，因此需要将平面上的电源重叠问题进行有效地解决，实在难以避免时可以选用中间隔离层进行分隔；十二是将PCB的板层进行合理化分配，简化后续的布线工作，例如一个四层的PCB板，通常会将中用电路板的金鼎城置于元器件与RF引线之间，将系统地设置在第二层，电源部分则在第三层上，第四层可以随意分布任何一种信号线。其中在第二层的平面布局上采用连续性的布局方式，以建立必要地对RF信号通路的阻抗受控，同时能够使地环路尽可能地缩短距离，为第一层以及第三层提供足够的电气隔离，实现两层间的耦合的最小化设计。在不同层数的电路板的设计中对于板层的定义可以有所差异以及创新；最后一点则是需要注意的如果想要使得VCC布线更加的简单轻松可以设计更大面积的电源层，但是这种设计方式往往容易造成系统的性能恶化[3]，并且如果将所有的电源线都放在同一个平面生可能会引起引脚之间的噪音传输，进而影响通信的质量，因此在射频电源的设计上需要对不同电源之间的引脚耦合想办法进行减小。
结束语：当前电源的设计朝着更加轻量化、小型化的方向不断发展，在市场的发展中有着较高的市场价值以及生命力，因此需要对射频电源的设计进行更深层的创新，随着科技的不断发展，传统的电源设计方式难以满足当前电气行业对电源的要求，我国在电力电子的发展上已经积累了较为丰富的实践成果与理论，因此在基于有源箝位软开关正激拓扑的射频电源设计上可以结合已有的技术成果进行分析，对其需要注意的要点、关键点以及工作原理进行分析，完善电源设计，以适应当前电气行业发展对于电源的质量、功能的要求，促进我国电气行业的进一步发展。
参考文献：
[1]张安明,嵇保健.基于DSP控制的有源箝位正反激变换器研究[J].电力电子技术,2019,53（11）:110-113,120.
[2]戴融.有源箝位正激变换器的分析与应用[D].安徽:安徽大学,2018.
[3]林宏翔,罗中良,魏晓慧, 等.基于串口通讯的程控射频开关控制器设计[J].日用电器,2018,（10）:94-98.