沒有緩衝器，反激式變壓器振鈴的漏感會隨電路中的雜散電容產生
，生產大幅度高頻波形
，如圖所示1。

 

 

許多應用筆記和設計沒有解決這個問題，忽略了振鈴波形和轉換器的運行。有兩個問題：首先，在FET漏極有過大的電壓，可能導致雪崩擊穿並最終導致器件故障。其次
，振鈴波形將成為輻射和傳導到整個電源
、負載和電子係統
，引起噪聲問題甚至邏輯錯誤。振鈴頻率還將以輻射和傳導EMI是形式表現為EMI頻譜的峰值。

 

在大多數設計中，這是不可接受的，必須增加電路元件抑製振鈴（使用一個RC緩衝器）
，或者箝製電壓（用RCD箝位）
，或者兩個都用。這些網絡的設計是測量和分析的結合
，可以確保耐用和可靠的效果。

 

反激式轉換器的初級RCD箝位

 

圖2給出了一個RCD箝位電路，當一個RC緩衝器不足以有效防止開關過壓時，它可用來限製FET漏極的峰值電壓。一旦漏極電壓超過箝位電容器電壓
，RCD箝位即靠吸收漏感電流工作。采用一個比較大的電容器可保持一個開關周期的電壓恒定。

 

 

RCD箝位的電阻器總會浪費功率。即使在轉換器上有很小的負載，電容器都將進行充電高達從轉換器次級反射的電壓，即vf。由於負載增加，更多能量將流入電容器，而電壓將提高更多
，即vx，它在理想的方波反激電壓之上。該波形定義了這些電壓，如圖2所示。

 

設計步驟1——測量漏感

 

重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)測(ce)量(liang)反(fan)激(ji)式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)漏(lou)感(gan)
，然(ran)後(hou)再(zai)設(she)計(ji)緩(huan)衝(chong)器(qi)。不(bu)要(yao)不(bu)隻(zhi)猜(cai)測(ce)電(dian)感(gan)值(zhi)
，而(er)是(shi)要(yao)明(ming)白(bai)磁(ci)性(xing)元(yuan)件(jian)製(zhi)造(zao)商(shang)的(de)最(zui)差(cha)規(gui)格(ge)對(dui)設(she)計(ji)來(lai)說(shuo)經(jing)常(chang)不(bu)夠(gou)精(jing)確(que)。另(ling)外(wai)，漏(lou)感(gan)是(shi)頻(pin)率(lv)相(xiang)關(guan)的(de)，必(bi)須(xu)在(zai)適(shi)當(dang)的(de)頻(pin)率(lv)值(zhi)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)。

 

設計步驟2——確定峰值箝位電壓

 

現在必須決定功率MOSFET可以容許多少電壓
，並計算在箝位電平條件下箝位將耗散的功率量。與漏感L相關的功率

，及關斷時的當前最差電流Ip可以表示為：

 

　　公式1

 

對RCDhuanchongqidefenxichuxianzailunwenhedaliangyingyongbijidangzhong。jiashemeiyouzasandianrongyaochongdian，suoyouxielounengliangdoubeichuandaodaolaizilougandehuanchongdianrongqi。jiadingdianrongqizugouda
，qiluojizhizaizaiyicikaiguanzhouqiqijianmeiyouxianzhubianhua。

 

利用這些假設，RCD箝位的功耗可以表示為存儲在電感器中的能量，具體如下：

 

　　公式2

 

換句話說
，我們讓開關上的箝位電壓升得越高，總功耗越低。但是當然，我們必須對此進行平衡以防止總電壓出現在功率FET兩端，因此我們不能任意降低功耗。

 

一個典型設計可用於電壓vx等於1/2fanjidianya。zaizhezhongqingkuangxia，gonghaodengyucunchuzailouganzhongnengliangdesanbei，tabushiyigelijikejiandejieguo。raner


，zheshiyigebaoshoudeguji。tameiyoujieshidianganqideyousunfangdian，yemeiyoujieshizasandianrong。shijishang
，youyuzhexiejieguo，gaishejideqianweisunshijiangbiyuqidegengshao。

 

高壓離線設計這些經常限製使用一個最高電壓為650或700V的FET
，電壓vx將將很難限製所設定的最大輸入電壓、最大電流和FET擊穿電壓。不要超過FET規定的Vds

，意識到擊穿可能隨溫度變化。一些設計人員依賴於FET的雪崩能力，讓它有規律地超過擊穿電壓。這不是為可靠的電源設計推薦的。

 

設計步驟3——選擇箝位電阻器

 

緩(huan)衝(chong)器(qi)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)需(xu)要(yao)足(zu)夠(gou)大(da)
，以(yi)保(bao)持(chi)一(yi)個(ge)相(xiang)對(dui)恒(heng)壓(ya)
，同(tong)時(shi)吸(xi)收(shou)泄(xie)漏(lou)能(neng)量(liang)。除(chu)了(le)這(zhe)一(yi)考(kao)慮(lv)
，其(qi)邏(luo)輯(ji)值(zhi)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao)，當(dang)緩(huan)衝(chong)器(qi)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)時(shi)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)峰(feng)值(zhi)電(dian)壓(ya)。

 

電阻器在確定峰值電壓vx方麵是至關重要的元件，因此需要根據以下公式選擇：

 

　　公式3

 

一個大數值電阻器將減緩箝位電容器的放電
，有助於電壓提升到更高值。一個小數值電阻器將導致較低的箝位電壓
，而功耗將增加。

 

設計步驟4——計算功率損耗

 

現在緩衝器設計已經完成，但是我們經常還需要知道上述公式中，除了最差條件電流Ip
，電流的功耗是多少。使用以下公式計算某一給定峰值電流I和漏感L的已知緩衝器的電壓上升。

 

vx是電壓上升值，高於反激電壓，可以表示為：

 

　　公式4

 

功耗可以表示為：

 

　　公式5

 

設計步驟5——實驗驗證

 

設計的實驗驗證是必不可少的，因為將出現沒有計入公式的結果，你的電路將出現非理想的元件。圖3所示為箝製FET漏極電壓峰值電路的效益。

 

圖3. 帶有初級RCD箝位的反激式轉換器漏極電壓。

 

該數值還給出了一個RCD箝位限製。在箝製周期結束之後，電路恢複振鈴。采用理想的元件，這將不會發生。不過，RCD箝位的二極管有一個有限的反向恢複時間
，有助於漏感電流流入二極管的相反方向，可導致振鈴。RCD緩衝器各種類型二極管選擇至關重要。它必須盡可能的快，具有合適的額定電壓。

 

這個振鈴的嚴重程度將取決於RCD二極管兩端反向施加的電壓。你允許的箝位電壓爬得越高
，功耗就越低，電壓越高且dv/dt施加在二極管上，振鈴將增加。

 

通過采用RC緩衝器隨後的振鈴可以再一次被抑製。

 

總結

 

RCD箝位電路對所有反激式轉換器非常有用
，可以減少功率FET上的壓力。要確保箝位的目的是將最差工作條件下（高電壓和最大電流極限）的電壓限製低於元件的額定電壓。本文中的設計公式排除了來自箝位設計的猜測。

 

 

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