相比于傳統(tǒng)RCD鉗位反激和準諧振反激變換器，有源鉗位反激最大的優(yōu)勢在于原邊功率管的ZVS可以實現(xiàn)。通過增加一個鉗位功率管和鉗位電容，變壓器漏感中的能量可以通過諧振過程被鉗位電容吸收。當ACF工作于CCM模式，實現(xiàn)主功率管ZVS的能量與漏感有關。因此，被諧振電容吸收的能量可以用于實現(xiàn)主功率管的ZVS，或者傳輸?shù)礁边叀Ｈ欢旈_關頻率提高時，漏感往往較小，此部分能量可能不能滿足全輸入和負載范圍內ZVS的實現(xiàn)。當ACF工作于過渡模式或CrCM模式時，實現(xiàn)主功率ZVS的能量與勵磁電感有關。由于勵磁電感遠大于漏感，所以主功率管更容易實現(xiàn)ZVS。因此，CrCM模式下的ACF更適宜于應用在高頻環(huán)境中。但是，要滿足全輸入和全負載范圍內的高效工作，實現(xiàn)ZVS的能量和時間需要被調節(jié)以實現(xiàn)最優(yōu)的ZVS調節(jié)。在這種情況下，ACF就需要同時實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定和ZVS調節(jié)的多目標控制策略。

圖1 幾種反激拓撲對比

圖2 CCM和CrCM ACF工作波形對比

接下來，將會介紹幾種ACF變換器的控制策略，并將對這些控制策略進行理論分析，作為ACF變換器設計和研究的些許參考。

首先介紹的是出自于TI的應用于ACF的專用控制器UCC28780中的控制策略，采用多模式控制實現(xiàn)負載調節(jié)，采用PCM控制實現(xiàn)輸出穩(wěn)壓，采用自適應鉗位時間實現(xiàn)ZVS調節(jié)。該控制器可以實現(xiàn)自適應的partial和full ZVS 控制效果，可以達到1 MHz的開關頻率，既可以用于Si器件系統(tǒng)，也可用于GaN作為功率管的ACF系統(tǒng)。

圖3 UCC28780控制框圖

該控制器將全負載范圍分為四個區(qū)間，在不同的區(qū)間實現(xiàn)不同的控制模式。這四個工作模式分別是自適應幅值調節(jié)（AAM），自適應跳周期模式（ABM），低功耗模式（LPM）和待機功耗模式（SBP）。通過檢測電流峰值控制信號Vcs的大小，判斷負載狀態(tài)，并調節(jié)ACF在不同模式下工作。

在AAM中，通過PCM調節(jié)主功率管的導通時間，實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定；通過檢測橋臂中點電壓，判斷當前周期ZVS的實現(xiàn)情況，如果未實現(xiàn)，則在下個周期增大鉗位管的導通時間，如果實現(xiàn)，則在下個周期減小鉗位管的導通時間，從而實現(xiàn)自適應的ZVS調節(jié)。在這種情況下，ACF工作于變頻模式。在該模式下，不同負載下的電流峰值會發(fā)生變化，但谷值電流基本維持不變。然而，谷值電流隨著輸入電壓的不同而有所不同。主功率管的導通時間設置在電感電流為0的點，以實現(xiàn)盡可能大的效率工作，這樣也保證了自適應死區(qū)調節(jié)的實現(xiàn)。

圖4 AAM

ABM具有和ON-OFF控制相同的控制邏輯，在Burst大的開關周期內實現(xiàn)功率管正常工作和關閉工作兩種狀態(tài)，在功率管開關周期內具有和AAM完全相同的控制方式。Burst大周期內功率管的開關次數(shù)Nsw與負載大小有關，可以用下式表示。輸出電壓紋波和可聞噪聲的問題在該控制模式下也有被考慮到。此外，更細節(jié)的是，不僅第一個開關周期內主功率管在電感電流為0時開啟，而且最后一個開關周期內鉗位管在電感電流為0時關斷，以盡可能保持最優(yōu)的效率，也避免產生過大的電壓噪聲。

圖5 ABM

當Nsw隨著負載下降到2時，進入LPM。在該模式下，只有主功率管開啟，鉗位管關閉，ACF相當于工作在傳統(tǒng)臨界反激模式。在該模式下同樣通過ON-OFF控制主功率管的正常工作， ON-OFF的周期被固定在25kHz。LPM通過調節(jié)主功率的導通時間調節(jié)負載大小。

圖 6 LPM

當主功率管的導通時間下降的最小的導通時間ton(min)時，該芯片進入SBP模式。該模式下，主功率管導通時間、開關頻率、ON-OFF周期全部固定。

通過這四個工作模式，ACF可以實現(xiàn)自適應的負載、輸出電壓、ZVS調節(jié)。該控制策略下ACF的頻率及Nsw變化曲線如下圖所示。

圖7 頻率及Nsw變化曲線

四個模式下的功能以及PWMH、ZVS的狀態(tài)可見下表。

基于此控制芯片，TI設計了多款不同參數(shù)的ACF變換器樣機。其中，最高的開關頻率設置在300kHz，最高的效率可以達到94.7%，最高的功率密度可以達到30W/in3，市面上也有多款采用此控制器的ACF產品上市，并取得了不錯的效果。有關該控制方案的優(yōu)缺點分析將和其他的控制方案一起總結整理后給出。