反激式變換器中RCD箝位電路的設(shè)計

在反激式變換器中，箝位電路采用RCD 形式具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點，本
文詳細論述了該種電路的設(shè)計方法。
Abstract: The application of RCD circuit in converter can realize low cost and
low parts cout .How to design that circuit is introduced.
Keyword: RCD clamp, Flyback converter

一、 引言
反激式變換器具有低成本，體積小，易于實現(xiàn)多路輸出等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用
于中小功率(≤100w)的電源中。
但是，由于變壓器漏感的存在及其它分布參數(shù)的影響，反激式變換器在開關(guān)管關(guān)
斷瞬間會產(chǎn)生很大的尖峰電壓，這個尖峰電壓嚴重危脅著開關(guān)管的正常工作，必
須采取措施對其進行抑制，目前，有很多種方法可以實現(xiàn)這個目的，其中的RCD
箝位法以其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點而得以廣泛應(yīng)用，但是，由于RCD箝位電
路的箝位電壓會隨著負載的變化而變化，如果參數(shù)設(shè)計不合理，該電路或者會降
低系統(tǒng)的效率，或者會達不到箝位要求而使開關(guān)管損壞，本文介紹了反激式變換
器中的RCD箝位電路的基本原理，給出了一套較為實用的設(shè)計方法。

二、 反激式變換器中RCD箝位電路的工作原理
圖為RCD 箝位
電路在反激式
變換器中的應(yīng)
用。
圖中：Vclamp:
箝位電容兩端
間的電壓
Vin:輸入電壓
VD:開關(guān)管漏極
電壓
Lp:初級繞組的
電感量
Llk:初級繞組的漏感量

該圖中RCD箝位電路的工作原理是：當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，能量存儲在Lp和Llk中，當(dāng)開關(guān)管關(guān)閉時，Lp中的能量將轉(zhuǎn)移到副邊輸出,但漏感Llk中的能量將不會傳遞到副
邊。如果沒有RCD箝位電路，Llk 中的能量將會在開關(guān)管關(guān)斷瞬間轉(zhuǎn)移到開關(guān)管
的漏源極間電容和電路中的其它雜散電容中，此時開關(guān)管的漏極將會承受較高的
開關(guān)應(yīng)力。若加上RCD 箝位電路，Llk中的大部分能量將在開關(guān)管關(guān)斷瞬間轉(zhuǎn)移
到箝位電路的箝位電容上，然后這部分能量被箝位電阻Rc消耗。這樣就大大咸少
了開關(guān)管的電壓應(yīng)力。
三、 RCD 箝位電路的設(shè)計
在RCD 箝位電路中電阻 Rc和電容Cc的取值都比較大，因此，箝位電容Cc上的電
壓在每個開關(guān)周期不會有較大的變化，這樣，我們可以用一個恒定值 Vclamp來
表示箝位電容兩端的電源。在此基礎(chǔ)上我們可以按以下幾個步驟來設(shè)計RCD箝位
電路。
步驟一：確定箝位電壓Vclamp

圖2表示的是采用RCD 箝
位的反激變換器的開關(guān)管
的漏極電壓。
圖中：VOR：次級到初級
的折射電壓
Vclamp：箝位電容Cc兩端
的箝位電壓
VBR(DSS)：開關(guān)管的漏源
極擊穿電壓
VINMAX：最大輸入直流
電壓
由圖可見，箝位電壓Vclamp與開關(guān)管的VBR(DSS)及輸入最高電壓有關(guān)，如果考慮
0.9的降額使用系數(shù)，可用下式來確定Vclamp的大小

步驟二：確定初級繞組的漏感量Llk
初級繞組的漏感量可以通過測試來獲得，常用方法是，短路各個次級繞組測試此
時的初級繞組的感量，這個值就是初級繞組的漏感量。需要注意的是，測試頻率
應(yīng)采用變換器的工作頻率。
當(dāng)然，批量生產(chǎn)時不可能采取逐個測試的方法，這時，可確定一個百分比來估計
整個批次的漏感值，這個百分比通常是在1%--5%。
步驟三：確定箝位電阻Rc
前文提到，箝位電容Cc兩端的電壓可用恒定值Vclamp表示，因此箝位電阻消耗的功率為：

式中：PR-clamp：箝位電阻消耗的功率另一方面從能量守恒原則考慮，存在以下關(guān)系：

步驟五：實驗驗證
上述計算結(jié)果，應(yīng)該在實驗中得以驗證，此時應(yīng)該觀察各種輸入電壓及負載情況下的箝位電壓波形，同時還要考慮元器件的選型是否合理，比如，箝位電阻的功率選擇應(yīng)考慮1/3降額使用，箝位電容應(yīng)選擇具有低的串聯(lián)等效電阻和低的等效電
感的電容，箝位二極管應(yīng)選擇反向擊穿電壓高于開關(guān)管的漏源擊穿電壓且反向恢
復(fù)時間盡可能短的超快恢復(fù)二極管。另外，上述計算過程并沒有考慮寄生參數(shù)的
影響 ，所以我們應(yīng)以計算值為基礎(chǔ)，根據(jù)實驗的情況適當(dāng)調(diào)整，很快就可得到滿
意的值。
四、 總結(jié)
RCD箝位電路廣泛應(yīng)用于中小功率的反激式變換器中，只有合理的選擇R、C的參
數(shù)，才能實現(xiàn)低成本、高可靠性的電源。
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