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开关电源的钳位电路讲解(可下载)

消耗积分:0 | 格式:pdf | 大小:413.39 KB | 2025-03-05

张飞实战电子官方

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一:如上图红框里面的电路是反激电源的钳位电路,用的 RCD 钳位,这一个电路在开关电源中非常常见,可以说现在市面上的反激大部分是用的这一电路设计这个电路的目的是吸收反激变压器漏感的能量,限制 MOS 功率管的最大反向峰值电压。但是设计的时候我们怎么选取是一个很大的问题,RC 吸收损耗太重会影响整机的效率,如果 RC 损耗太轻的就会影响 MOS 管的电压尖峰导致尖峰太高 MOS 管电压应力超。所以设计这个电路我们的综合考虑

:设计 RCD 吸收电路之前,我们要清楚为什么需要设计这一电路,目的是什么对于反激变压器我们都知道是有漏感存在的

首先需要知道什么是漏感

我们知道变压器主要是由初级线圈,次级线圈与磁芯组合而成,它是利用电磁感应的原理来改变交流电压的一种元器件,理想的变压器是没有损耗的并且没有漏磁通,但是实际中的电感是有损耗与漏磁通,初级线圈所产生的磁通不能都通过次级线圈,产生漏磁的电感就是漏感,也就是说在漏感中的能量是不能传递到副边的,这一部分能量只能在原边,不能传递到副边的这些能量我们需要处理,可以通过一些电路来吸收掉,或是返回到输入母线上去,这就有人会设计所谓的无损吸收,但是在实际应用中比较复杂并且 EMI 不好

所以大多数都是用 RCD 损耗掉了,那我们设计 RCD 的目的就是把漏感能力吸收掉,但是不能把主回路的能量损耗掉,否则会影响整机的效率。要做到这点必须对 RC 参数进行优化设计

:我们来分析下 RCD 吸收的整个过程

当 MOS 管开通的时候电感电流上升到 Ip 时 MOS 管关断,漏感上的能力不能传到副边,这时候只能通过 D6 给 C3 充电,把所以的能力都充到 C3 上,当C3 比较小的时候,那么 C3 上的电压 Vc 就上升的比较高,这时候为了 MOS管的应力,我们可能会加大 C3 的容量,具体可以通过测试实际的波形来判断但是,我们不希望电容太大,如太大会导致关断的时候 C3 上的电压 Vc 小于反射电压 Vr,导致副边反射过来的电压 Vr 一直在给 RCD 充电,导致整机效率低电容的选择我们需要刚好适合我们 MOS 管的 Vds 电压我们的电阻的选择也不能太小了或太大,如果太小了会导致 Q1 没有开通前C3 上的电压已经掉到了反射电压 Vr 了,这时候反射电压 Vr 又会对 RCD 充电损耗输出的能量

电阻值太大会导致我们在开机与短路的时候会出现 MOS 管电压应力超我们如图上的 C3 上的电压波形 3 一样,就是关断的时候电压上升到 Vr 以上当 MOS 管的开通的时候 C3 电容上的电压没有下降到 Vr,并且当下次开通的时候 C3 上的电压还没有掉到 0V.这是我们的最佳选

:钳位电路上的电阻与电容的选择

VDS 是 MOS 管的额定电压,我了留有余量我们一般都是取 MOS 管的额度电 压的 0.9 倍

Vc 是 RCD 上 C 的电压

Vin-max 是输入的最大电压

Vc=0.9VDS-Vin-max

f 为开关频率

Ip 我原边的峰值电流

漏感上的能量都被电容吸收,然后都损耗到电阻 R1 上

电阻上损失的功率 Pr=Vc^2/R1,实际的电阻需要取 2 倍的 Pr

漏感中转过来的能量 WR=Wlr1+Wlr*Vr/(Vc-Vr)

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