《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種反激變換器的RCD吸收回路設(shè)計與實現(xiàn)
摘要: 當(dāng)MOSFET關(guān)斷時,就會有一個高壓尖刺出現(xiàn)在其漏極上。這是由于主變壓器的漏感和MOSFET輸出電容諧振造成的,,在漏極上過高的電壓可能會擊穿MOSFET,,為此就必須增加一個附加電路來鉗制這個電壓。在此技術(shù)范圍,,我們介紹反激變換器的RCD吸收回路,。
Abstract:
Key words :

  當(dāng)MOSFET" title="MOSFET">MOSFET關(guān)斷時,就會有一個高壓尖刺出現(xiàn)在其漏極上,。這是由于主變壓器的漏感和MOSFET輸出電容諧振造成的,,在漏極上過高的電壓可能會擊穿MOSFET,為此就必須增加一個附加電路來鉗制這個電壓,。在此技術(shù)范圍,,我們介紹反激變換器" title="反激變換器">反激變換器的RCD吸收回路" title="RCD吸收回路">RCD吸收回路,。

  一、簡介

  反激變換器是結(jié)構(gòu)最簡單的電路拓?fù)渲?。它直接從一個Buck ̄Boost變換器放一個電感與之耦合而成,,也就是一個加入氣隙的變壓器。當(dāng)主功率開關(guān)導(dǎo)通時,,能量存在變壓器中,,在開關(guān)關(guān)斷時,又將能量送到輸出級,。由于在主功率開關(guān)導(dǎo)通時變壓器需要儲能,,因而磁心要加氣隙。由于反激式需要的元器件很少,,因而是中小功率電源常用的電路拓?fù)?。例如:充電器、適配器及DVD播放機(jī)等,。

  圖1反激變換器的電路

 ?。╝)具有寄生元器件的反激變換器;(b)CCM方式工作波形,;(c)DCM方式工作波形

  圖1 給出反激變換器在連續(xù)導(dǎo)通型工作(CCM)和斷續(xù)導(dǎo)通型工作(DCM)的幾個寄生元器件,。如一次級間漏感、MOSFET的輸出電容,、二次側(cè)二極管的結(jié)電容等,。當(dāng)MOSFET關(guān)斷時,一次電流Id給MOSFET的Coss充電,,此電壓力加在Coss上,,Vds超過輸入電壓,加上了折返的輸出電壓VIN+Nv,。,,二次側(cè)二極管導(dǎo)通。電感Lm上的電壓鉗在Nvo,,也就是LIK1與Coss之間的高頻諧振及高浪涌,,在CCM工作模式下,二次側(cè)二極管一直導(dǎo)通,,直到MOSFET再次導(dǎo)通,。因此當(dāng)MOSFET導(dǎo)通時,二次側(cè)二極管的反轉(zhuǎn)恢復(fù)電流要疊加到一次電流上,。于是,,在一次就有一個大的浪涌出現(xiàn)在導(dǎo)通時,此即意味著對于DCM工作情況,因二次側(cè)電流在一個開關(guān)周期結(jié)束之前已經(jīng)干涸,。所以Lm與Coss之前才有一個諧振,。

關(guān)鍵字:反激變換器 RCD吸收回路 MOSFET

 

  二、吸收回路設(shè)計

  由于LIK1與Coss之間的諧振造成的過度高電壓必須為電路元器件能接受的水平,,為此必須加入一個電路,,以保護(hù)主開關(guān)MOSFET。RCD吸收回路及關(guān)鍵波形示于圖2和圖3所示,。它當(dāng)Vds超出VIN+nV時,,RCD吸收回路使吸收二極管VDsn導(dǎo)通的方法來吸收漏感的電流。假設(shè)吸收回路電容足夠太,,其電壓就不會超出,。

  當(dāng)MOSFET關(guān)斷時,Vds充電升到VIN+nV,。一次電流通過二極管VDsn到達(dá)吸收回路的電容Csn處,,二次側(cè)的整流管在同時導(dǎo)通。因此其上的電壓為Vsn-nV,,Isn的斜率如下:

  圖2反激變換器的RCD吸收回路

  圖3加入吸收回路的DCM關(guān)鍵波形

關(guān)鍵字:反激變換器 RCD吸收回路 MOSFET

 

  式中:isn是流進(jìn)吸回路的電流;Vsn是吸收回路電容上的電壓,;n是主變壓器匝數(shù),;LIK1是主變壓器的漏感。因此,,時時TS可以從下式求出:

  式中:Ipeak是一次電流的峰值,。

  吸收回路電容電壓,Vsn在最低輸人電壓及滿載條件下決定,。-旦Vsn定了,,則吸收回路的功耗在最低輸人電壓及滿載條件下為:

  式中:fs是開關(guān)頻率;Vsn為2~2.5倍的nVo,,從公式中看出非常小的Vsn使吸收回路損耗也減小,。

  另一方面,由于吸收回路電Rsn的功耗為,,我們可以求得電阻:

  然后吸收回路的電阻選用合適的功率來消耗此能量,,電容上的最太紋波電壓用下式求出:

  通常5% - 10%的紋波是可以允許的,困此,,吸收回路的電容也可用上式求出,。

  當(dāng)變換器設(shè)計在CCM工作模式下時,峰值漏電流與吸收回路電容電壓一起隨輸入電壓增加而減少,。吸收回路電容電壓在最高輸入電壓和滿戴時可由下式求出:

  式中:fs為開關(guān)頻率,;LIK1為一次漏感;n為變壓器匝數(shù)比;Rsn為吸收回路電阻,;Ipeak2為一次在最高輸入電壓和滿載時的峰值電流,。當(dāng)變換器工作在CCM狀態(tài),又是最高輸入電壓及滿載條件Ipeak2表示如下:

  式中:PIN為輸入功率,;Im變壓器勱磁電感,。VDCmax為整流的最高輸人電壓值Vdc。

  如果在瞬間過渡時及穩(wěn)態(tài)時Vds的最高值低于MOSFET 的BVdss電壓的90%和80%,,則吸收回路二極管的耐壓要高于BVdss,,可以選用一個超快恢復(fù)二極管為1A電流,耐壓120%BVdss,。

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