反激变换器电流尖峰分析

最近分析下反激电流波形存在尖峰原因，并将相应分析过程记录如下，欢迎大家讨论。

反激变换器虽然说是只有两个模态，但是在考虑分布参数和器件特性的时候，就有四个模态咯。

现象: 原边电流波形存在一个正向尖峰和一个震荡波形。(注意：该震荡对应着开关管关断电压的震荡)

下图为反激变换器CCM模式，原副边电流尖峰，可以明显看到，副边电流尖峰是由于二极管反向恢复过程产生的。DCM模式下，副边电流提前为零，则不存在二极管反向恢复过程引起的反向尖峰电流。

画出反激变换器含分布参数的等效电路图，如下图所示。

Cp：变压器原边等效电容

Cps：原副边绕组分布电容

Cds：开关管漏源之间寄生电容

Lo：PCB寄生电感

Lk：变压器漏感

Lm：变压器激磁电感

1、当开关管处于截止状态时

CCM：激磁电感Lm通过变压器向负载供电

副边二极管处于导通状态

变压器原边绕组电容Cp的电压为副边反射电压(n*Uo)电压极性为上负下正

开关管漏源寄生电容Cds的电压为Ui+n*Uo

DCM：激磁电感Lm向负载放电提前结束

Lm，Lk，Cds，Cp发生谐振

2、当开关管从截止向导通状态转化时(第一个正向尖峰电流产生原因)

二极管正向导通时：部分电子和空穴未被抵消，N区存储了空穴，P区存储了电子。正向电流越大，存储的空穴或者电子数量就越多。这叫做电荷存储效应。

二极管突然施加反压时：N区空穴回到P区，P区电子回到N区，形成反向恢复电流。[3]

下图为原边尖峰电流回路及来源：

副边二极管从导通向截止状态转变，产生反向恢复电流，该电流通过变压器，耦合到原边。

在上一个状态，Cp的电压等效为电压源，当开关导通时，Cp电压不能突变，Cp与Lo发生谐振。

在上一个状态，Cds的电压等效为电压源，当开关导通时，Cds电压不能突变，Cds向开关管放电。

3、当开关管处于导通状态时

此时，Cp上的电压为Uo，Cds上的电压为0。

4、当开关管从导通向截止状态转化时(关断电流震荡产生原因)

Lk与Cds，Cp，Cps(变压器绕组间的寄生电容)，二次侧二极管二极管上的RC吸收网络的电容反射到一次侧的等效寄生电容，PCB布局走线和散热器中寄生电容等其他寄生电容发生谐振[1]。Lk在与C谐振之前，电路的寄生电感Lo先与C发生谐振，接着Lk再参与谐振[2]。

此时，开关管上会产生很严重的电压尖峰，并伴随着震荡。

DCM模式下，在后面Lm，Lk会一起参与谐振。

5、开关管完全导通上升时间

在同一变换器参数情况下，开关管开通时间越长，则第二模态持续时间越长，放电产生尖峰电流越大。