反激电源:反射电压

电源/新能源

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描述

当MOS管关断之后,在DCM工作条件下的Vds电压变化展示如下图所示,在波形的中段位置Vds=Vor+Vin,其中Vin是开关电源的输入电压,而Vor就是反射电压。

反激开关电源

在MOS管导通时,初级绕组电流增大,初级绕组(绕组的本质是电感)为了抑制电流增大,所以在磁芯内产生磁通量,初级绕组两端产生上正下负的感应电动势。而次级绕组为了抑制磁通量增强,次级绕组感应产生上负下正的感应电动势,输出二极管D1不导通。

在MOS管关断的初始时刻,初级绕组电流减小,绕组为了抑制电流减小,初级绕组两端产生上负下正的感应电动势。在此时刻的Vds为电压尖峰,Vds=输入电压Vin+初级绕组电感感应电动势(反射电压Vor)+初级绕组漏感感应电动势Vspike,此电压尖峰产生电流向RCD电路中的钳位电容C2进行充电。因为初级绕组漏感和功率开关管输出寄生电容的谐振作用影响,Vds会有一小段谐振振荡波形。而次级绕组为了抑制磁通量减弱,次级绕组感应产生上正下负,所以输出二极管D1导通,次级绕组向输出电容Co充电,向负载供电,输出电压为Vo。

反激开关电源

MOS管断开一定时间之后,初级绕组漏感的能量已经被RCD吸收电路消耗,初级绕组电流持续减小,此时磁芯的磁通量持续减弱。次级绕组为了抑制磁芯的磁通量减弱,试图维持磁芯内的磁通量,次级绕组感应产生上正下负的电压。次级绕组仍向输出电容及负载供电,由于输出电容一般比较大,我们认为输出电压Vo基本不变,次级绕组两端的电压仍为Vo+Vd。

同样的初级绕组为了抑制磁芯的磁通量减弱,试图维持磁芯内的磁通量,初级绕组电感会产生上负下正的感应电压Vor,这个电压即是反射电压。因为MOS管关断且钳位电容C2两端的电压更高,所以此感应电压没有导通回路,所以不产生电流。

反激开关电源

为什么两个初级绕组和次级绕组绕组感应电压的方向总是相反的?因为他们的同名端相反。

根据电感的感应电压公式V=匝数×磁通量变化率=N* dΦ/dt 。因为初级绕组和次级绕组都缠绕在同一个磁芯的中柱上,所以对初级绕组和次级绕组来说,磁通量是相同的,磁芯磁通量的变化率是一样的。换句话说,初级绕组感应电压和次级绕组感应电压的数值大小,只跟匝数有关系。也就是说,初级绕组电感的感应电压(反射电压)Vor=Nps×(Vo+Vd),其中Nps是初级绕组与次级绕组的匝数比,Vo是输出电压,Vd是输出二极管的正向导通压降。

反激开关电源

因为输入电压与反射电压方向相同,所以这两个电压叠加在一起加在MOS的DS两端。在MOS管关断后Vds波形的中段位置,如图Figure 1-2所示Vds=Vin+Vor。

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