有源钳位正激电路分析之钳位PMOS

对于砖块电源来说，150瓦以下有源钳位正激是常用的拓扑，分析它的文章也很多，我这里就不滥竽充数，关公面前耍大刀了。我说些我看过的文献里没提到过的对性能又有些影响的小现象。

有源钳位正激用PMOS钳位，好处是共地驱动，坏处是可选范围很窄，Rdson大很多，PMOS的散热和功耗有时就会成为问题，也是这里要说的。

有源钳位正激示意图

PMOS即钳位电容电流示意图

如图上所示PMOS电流为变压器磁化电流的一部分，变压器磁化电流和变压器感量成反比，变压器通常是不带气息的磁芯和PCB绕组组装而成，PCB绕组受PCB层数和面积影响通常已经选到了最小圈数。不带气息的铁氧体磁芯的AL值公差标准是+/-25%，组装后的变压器感量考虑到各种变量公差会大于+/-25%。变压器的磁化电流受这种影响即使输入输出都不变的情况下也有这么大的分布范围，进而PMOS的功耗如果主要来自于导通损耗，就至少会有+/-25%的平方的变化范围。这对于即使有计算书考虑了这个变化范围的设计来说，也仍然是不可量化预知的，因为通常PMOS的PCB散热面积都很小，它会不会超出预估在实际产品中中成为最热的点甚至热失效都很难评价的。最保险的方法不是在生产阶段给变压器的成品感量定一个很窄的范围或最小值，而是用样品去实测模拟这种话条件下的温升是否可以接受。

来自于变压器感量公差的影响是一方面，还有另外一种常用假设是PMOS通常工作在ZVS开通，即PMOS沟道在体二极管先导通后才开通。下图是演示波形。

PMOS Vgs 和 NMOS Vds

PMOS 导通 Zoom In

PMOS Vds=NMOS Vds - Clamp_Cap，Clamp_Cap电压基本认为是DC加小幅AC波动，上图可以看出在PMOS导通前NMOS Vds只上升到输入电压附近就横盘直到PMOS导通时才继续上升到Clamp_Cap电压，也就是PMOS是硬开通，在这个过程中Clamp_Cap的一部分电荷转移到了NMOS对地所有等效电容上，硬开通就会存在开通损耗。硬开通的原因是因为副边FORWORD整流器的反向回复（二极管整流就是二极管，同步整流就是同步整流的体二极管）。FORWORD整流器和续流FREEWHEELING镇流器一样会存在反向回复，只要其在关断前体二极管导通流过电流。