以下文章來源于段段徐徐，作者段段

“在反激開關(guān)電源中為什么MOS管老是燒，在原邊添加的RCD電路起到什么作用，或是如何起作用的。”

一般，反激開關(guān)中有兩種緩沖電路，一個是RCD緩沖電路，在MOSFET關(guān)斷時，鉗位反激初級側(cè)MOSFET的峰值電壓，保護功率管；另一個是在MOSFET開通時，限制整流二極管的峰值電壓，降低震蕩幅度。

01問題的根源

要理解RCD鉗位，首先要明白它要解決什么問題。問題就出在變壓器的漏感上。

理想變壓器：當(dāng)原邊開關(guān)管關(guān)斷時，所有儲存在變壓器原邊電感中的能量，都會通過磁耦合，完美地傳遞到副邊，供給負載。

實際變壓器：由于制造工藝限制，變壓器原邊和副邊繞組不可能100%耦合。總有一部分磁通沒有耦合到副邊，這部分“泄漏”的磁通所對應(yīng)的電感，就是漏感。

關(guān)鍵點：漏感的能量無法傳遞到副邊。當(dāng)原邊開關(guān)管（MOSFET）突然關(guān)斷時，會產(chǎn)生兩個后果：

1. 主勵磁電感的能量正常傳遞到副邊。

2. 漏感的能量無處可去，它會導(dǎo)致原邊繞組產(chǎn)生一個非常高的、急劇上升的電壓尖峰。

這個電壓尖峰會疊加在MOSFET關(guān)斷時已經(jīng)承受的電壓上（輸入電壓 + 反射電壓），其公式大致為：

Vds = Vin + Vor + Vs

Vin：輸入直流電壓

Vor：副邊反射到原邊的電壓 (Vor = (Np/Ns) * (Vo + Vf))

Vs：由漏感產(chǎn)生的電壓尖峰

如果不加以限制，這個 Vs很容易就會超過MOSFET的擊穿電壓 Vds，導(dǎo)致MOSFET永久性損壞。

02RCD鉗位電路的工作原理

RCD鉗位電路的核心作用就是：為漏感能量提供一個泄放通路，吸收掉這個電壓尖峰，從而將MOSFET的漏-源電壓 Vds 鉗位在一個安全的范圍內(nèi)。

它的主要目標(biāo)是保護MOSFET，而不是提高效率（實際上它會降低效率，因為它消耗了能量）。

讓我們分解一下電路的工作過程，下圖是RCD鉗位電路的典型連接方式：

(這是一個簡化的示意圖，C1、R1、D1 構(gòu)成RCD鉗位網(wǎng)絡(luò))

工作過程分解：

1. 開關(guān)管導(dǎo)通階段 (Ton)：

MOSFET導(dǎo)通，輸入電壓 Vin加在原邊電感（勵磁電感 + 漏感）上。

電流線性上升，能量儲存在變壓器中（包括勵磁能量和漏感能量）。

鉗位二極管 D1 因陰極電壓高于陽極而處于反向偏置，截止。RCD電路在此期間不工作。

2. 開關(guān)管關(guān)斷瞬間 (Toff開始)：

MOSFET迅速關(guān)斷。

原邊電流急劇減小。勵磁電感試圖維持電流，導(dǎo)致原邊電壓極性反轉(zhuǎn)（“反激”）。

此時，副邊繞組電壓極性變?yōu)樯险仑摚敵龆O管導(dǎo)通，勵磁電感的能量開始向副邊傳遞（綠色箭頭）。

然而，漏感的能量由于無法耦合到副邊，會產(chǎn)生一個極高的反向電動勢（電壓尖峰），試圖維持其電流通路。這個尖峰會使MOSFET的漏極電壓 Vds 急劇升高。

3. 鉗位動作階段：

當(dāng) Vds 升高到超過 (Vin + Vc1)時（其中 `Vc1` 是鉗位電容 `C1` 兩端的電壓），鉗位二極管 `D1` 變?yōu)檎蚱枚鴮?dǎo)通。

導(dǎo)通后的 `D1` 為漏感電流提供了一個低阻抗的泄放路徑：漏感電流通過二極管 `D1` 對鉗位電容 `C1` 充電（藍色箭頭）。

這個過程中，漏感的能量被轉(zhuǎn)移并儲存到了電容 `C1` 中。由于電容的電壓不能突變，它有效地吸收了電壓尖峰，將 `Vds` 的最高電壓限制在 `Vin + Vc1 + Vf`（`Vf` 是二極管的導(dǎo)通壓降）左右。

4. 能量消耗階段：

在開關(guān)周期的剩余關(guān)斷時間內(nèi)，或者在下一次開關(guān)管導(dǎo)通之前，剛剛被充電的鉗位電容 `C1` 會通過電阻 `R1` 放電（黃色箭頭）。

電容中儲存的能量（即從漏感吸收來的能量）最終在電阻 R1 上以熱量的形式消耗掉。

總結(jié)一下這個循環(huán)：

漏感產(chǎn)生尖峰 -> 二極管導(dǎo)通 -> 電容吸收能量（鉗位電壓） -> 電阻消耗能量 -> 為下一次鉗位做準(zhǔn)備。

鉗位電容 (Cclamp)：吸收能量，平滑鉗位電壓。它的大小決定了在吸收能量時電壓的波動（紋波）。

鉗位電阻 (Rclamp)：消耗掉電容中儲存的能量。

鉗位二極管 (Dclamp)：提供快速導(dǎo)通的路徑，并防止電容通過變壓器放電。

5. 總結(jié)與要點

核心功能：RCD鉗位是一個消耗型的緩沖電路，通過將危險的漏感能量以熱的形式消耗掉，來保護功率開關(guān)管。

鉗位電壓：MOSFET關(guān)斷時承受的峰值電壓約為 `Vdsmax ≈ Vin + Vor + Vs`。設(shè)計時需要通過合理選擇 `R1` 來設(shè)定 `Vs`，確保 `Vdsmax` 留有足夠余量（如20-30%）低于MOSFET的額定電壓 `Vdss`。

與TVS鉗位的區(qū)別：TVS管（瞬態(tài)電壓抑制二極管）也可以用于鉗位，但它有一個固定的擊穿電壓。RCD的優(yōu)點是其鉗位電平可以通過 `R` 和 `C` 靈活調(diào)整，并且能吸收更大的能量。

效率影響：RCD鉗位電路會降低電源的整體效率，因為它消耗了能量。在追求高效率的應(yīng)用中，會考慮使用有源鉗位等更復(fù)雜的電路，將漏感能量回收利用而不是簡單地消耗掉。

希望這個詳細的解釋能幫助你徹底理解反激開關(guān)電源中的RCD鉗位原理。