浅谈反激式开关电源变换器RCD钳位电路设计

反激型开关电源电路的主要特点是电路简单、成本低、可靠性高、稳压范围宽、转换效率高等有点,因此被广泛应用于中小功率(≤100w)的电源设计中。反激型开关电源在实际设计过程中,由于变压器漏感的存在及其它分布参数的影响,变换器在开关管关断瞬间会产生很大的尖峰电压,截至时产生电压尖峰是因为电路中串连的电感中电流突变引起的,这个尖峰电压严重危胁着开关管的正常工作,必须采取措施对其进行抑制。

如图一所示,钳位电路有多种方案,与RCD钳位电路相比,TVS成本较贵,由于是硬导通,元件可靠性较差,在低压电压工作时效果不理想。RC吸收电路,这种电路虽结构简单,可以浪涌电压吸收,减低dv/dt,但是有损的,而且变换器功率越大,需要的C越大,使R上的功耗也越大,导致R的体积很大,其结果是产品中常常装有体积大的电阻电容,使运行环境恶化,整机效率降低。RCD箝位法以其结构简单,成本低廉的特点而得以广泛应用。


                                                                                              图 1
           RCD钳位电路的工作原理 如下:当开关管导通时,能量存储在变压器原边绕组Lp和Llk中,当开关管关闭时,Lp中的能量将转移到副边输出,但漏感Llk中的能量将不会传递到副边。如果没有RCD箝位电路,Llk 中的能量将会在开关管关断瞬间转移到开关管的漏源极间电容和电路中的其它杂散电容中,此时开关管的漏极将会承受较高的开关应力。若加上RCD 箝位电路,Llk中的大部分能量将在开关管关断瞬间转移到箝位电路的箝位电容上,然后这部分能量被箝位电阻Rc消耗。这样就大大咸少了开关管的电压应力 ,图2为增加RCD钳位电路后开关管电压应力示意图。

                                                            图2

          
         然 而 , 箝 位 电 路 参 数 对 反 激 变 换 器 的 性 能 有 重 要 的 影 响 。 选 取 不 同 R、 C值 时 ,对整体电源方案转换效率,工作波形等都会造成较大影响,需要我们根据实际设计电路参数以及测试情况进行RCD参数调整,以下是具体参数的理论设计步骤。

步骤一:确定箝位电压的大小

步骤二:确定初级绕组的漏感量Llk


1 短路各个次级绕组测试此时的初级绕组的感量

2 取百分比通常是在1%--5% 原边电感量

步骤三:
确定箝位电阻Rc






步骤四:确定箝位电容Cc

步骤五:验证计算结果

计算公式中具体代表意义如下:

WR-clamp:箝位电阻消耗的能量

Wl:初级绕组漏感中存储的能量

VOR:次级到初级的折射电压

Vclamp:箝位电压

 fs:变换器的工作频率

Llk:初级绕组的漏感量

Ids-peak:开关管的最大峰值电流(即低压满载时的峰值电流)

Cc:箝位电容

Vclamp:箝位电压

△Vclamp:箝位电容上的脉动电压

Rc:箝位电阻

     此外,为使以上参数在实验中得以验证,此时应该观察各种输入电压及负载情况下的箝位电压波形,同时还要考虑元器件的选型是否合理,比如,箝位电阻的功率选择应考虑1/3--1/2降额使用,箝位电容应选择具有低的串联等效电阻和低的等效电感的电容,箝位二极管应选择反向击穿电压高于开关管的漏源击穿电压且反向恢复时间尽可能短的超快恢复二极管。另外,上述计算过程并没有考虑寄生参数的影响 ,所以我们应以计算值为基础,根据实验的情况适当调整,很快就可得到满意的值。

 

★博文内容均由个人提供,与平台无关,如有违法或侵权,请与网站管理员联系。

★文明上网,请理性发言。内容一周内被举报5次,发文人进小黑屋喔~

评论