双管正激电路在开关电源和高效能变换器领域中占据重要位置，其高效能量传输和磁复位特性，使其广泛应用于工业电源、服务器电源及新能源设备。

一、双管正激电路的拓扑结构

双管正激电路是正激式变换器的一种拓展，它采用两个功率开关管来分担电压应力，并借助变压器提供能量传递与隔离。其典型电路结构由输入滤波电容、主功率开关、变压器、整流二极管及输出滤波组件组成。

在传统的单管正激拓扑中，功率开关管需承受两倍于输入电压的电压应力，而双管正激电路通过两颗功率MOSFET并联工作，使其电压应力降低至输入电压的水平，大大提升了电路的可靠性与耐压能力。此外，变压器次级侧通过二极管整流，并配合滤波电感和电容，实现稳定的直流输出。

二、双管正激电路的工作原理

该电路的运行周期可分为两个主要阶段，即导通阶段和关断阶段：

1. 导通阶段

当两颗功率开关管同时导通时，输入电压施加至变压器初级绕组，磁芯开始储能。与此同时，次级绕组感应出电压，使整流二极管导通，电流经滤波电感和电容平稳输出至负载，为负载提供稳定的直流电能。

2. 关断阶段

当功率开关管关断后，由于变压器初级侧的励磁电感电流不能瞬间突变，磁通复位需要通过外部磁复位电路来完成。此时，磁通复位二极管导通，使变压器的励磁能量释放，从而确保变压器不会进入磁饱和状态。

三、磁通复位机制

双管正激电路的一大特点是磁通复位的方式较为简单高效。由于两颗功率管的漏源极之间并联了一个电容，当开关管关断时，该电容提供了缓冲作用，使变压器的励磁能量得以释放。

此外，电路通常会加入磁复位绕组或二极管钳位网络，以进一步控制变压器的复位过程，防止磁芯因残余磁通积累而饱和。良好的磁通复位设计能有效减少功率开关的电压尖峰，降低损耗，提高系统稳定性。

四、设计要点与优化策略

在实际应用中，为了确保双管正激电路的高效运行，设计时需重点关注以下几个方面：

1. 功率开关管的选型

MOSFET的耐压值需高于输入电压，并具备较低的导通电阻，以降低开关损耗。此外，开关管的驱动能力应足够强，以保证快速切换，减少开关时间。

2. 变压器的设计

变压器的匝数比决定了输出电压，而磁芯的选择则直接影响功率密度和损耗。设计时需平衡磁芯材料、匝数比和绕组方式，以优化电路性能。

3. 磁通复位电路

合理的磁通复位设计是保证电源可靠性的关键，可采用二极管钳位、RC缓冲网络或辅助绕组等方式，减少电压尖峰和振荡。

4. 整流二极管的选择

由于次级侧需要高效整流，建议使用快恢复二极管或肖特基二极管，以降低反向恢复损耗，提高变换效率。

五、实际应用与案例分析

双管正激拓扑因其高可靠性和高效率，被广泛应用于各类电源系统。例如：

- 服务器电源：由于服务器对稳定性和转换效率要求极高，双管正激拓扑能够提供较低的损耗和更高的功率密度，使其成为高功率AC-DC电源的理想选择。

- 工业电源：在工业自动化设备中，该拓扑可用于直流母线供电系统，提供稳定的低压直流输出。

- 新能源应用：如光伏逆变器的DC-DC变换部分，双管正激电路可以有效提升光伏板到储能设备的能量转换效率。

结论

双管正激电路凭借其低电压应力、高效能量传输和磁通复位特性，在高性能开关电源设计中占据重要地位。通过合理优化功率管、变压器、整流器件及磁复位电路，可有效提升转换效率、降低损耗，并提高系统的整体可靠性。随着新能源和数据中心技术的快速发展，该拓扑的应用前景将愈发广阔。