Flyback反激变换器RCD吸收电路计算方法

 

反激变换器需要使用RCD吸收电路RSn、CSn和DSn，钳位VDS的尖峰电压值不超过功率MOSFET管的最大额定值，同时具有一定裕量。开关电压波形VDS中，n·Vo为次级输出电压反射到初级的电压，VC为电容CSn的直流电压，也就是钳位电压。

图1  反激变换器RCD吸收电路

图2  反激变换器VDS波形

功率MOSFET管关断后，VDS电压从0开始上升；当其上升到Vin+VC时，吸收电路的二极管DSn导通，VC电压反向加在初级绕组的漏感Llk二端，漏感Llk去磁，电流从最大值Ipk下降。

图3  吸收电路工作波形

当漏感Llk的电流从最大值Ipk降低到0时，二极管DSn自然关断，二极管DSn导通持续的实际为tSn，Ipk等于初级的最大电流。

tSn、Ipk等分别为：

二极管DSn导通时，电容CSn才能够充电，因此，电容CSn充电的平均电流等于二极管DSn平均电流：

其中，QSn为电容CSn充电电荷。由吸收电路工作波形，电容CSn充电电流和时间t（水平X轴）组成的三角形面积即为QSn，代入tSn得到QSn：

电容CSn充电的平均电流为：

相对于开关周期，tSn时间非常小，电容CSn放电的平均电流为：

根据电容电荷平衡的原理，在每个开关周期，充电电荷和放电电荷必须相等，充电电流的平均值和放电电流的平均值必须相等，可以得到：

解得电阻RSn为：

电阻RSn功率损耗为：

设计反激变换器时，fS和Vo已知，计算确定了n、Llk和Ipk后，只要设定VC的值，就可以得到RSn的值。

根据系统最大直流电压Vin(Max)和选取的功率MOSFET管的最大额定电压BVDSS以及要求的电压裕量Vmargin，来设定VC的电压值。例如，如果Vin(Max)为400V(最大285VAC），功率MOSFET管的最大额定电压BVDSS为650V，电压裕量Vmargin为最大额定电压BVDSS的15%，97.5V，取100V，那么，VC为：

VC取得越大，VDS尖峰电压越高，电压裕量越小，功率损耗越小；VC取得越小，VDS尖峰电压越小，电压裕量越大，功率损耗越大。

电容CSn放电时，有：

电容CSn的电压纹波范围为1-5%，如果取3%，则有：

总结：

1、设定钳位电压VC的值后，即可求出电阻RSn的值。

2、设定电容CSn的电压纹波值，即可求出电容CSn的值。

3、参数选择要对最大尖峰电压和功率损耗进行折衷设计。

审核编辑：刘清