反激式开关电源结构简略,使用广泛,但其变压器漏感大,开关管存在电压尖峰,在大部分低功率使用场合都会选用简略易完成的RCD钳位电路来减缓电压尖峰,这儿将简略介绍RCD电路的作业原理以及怎么确认钳位电路中的参数。
单端反激式开关电源具有结构简略,输入输出电气阻隔,输入电压规模宽,易于完成多路输出,可靠性高,本钱低一级长处而广泛使用于中小功率场合。但因为反激变压器漏感影响,其功率开关管在关断时将引起电压尖峰,必须用钳位电路加以按捺,因而RCD钳位电路以其简练易完成多用于小功率场合。图 1和图 2分别为反激电路中的RCD钳位电路和电容C两头的电压波形。
图 1反激中的 RCD钳位电路
图 2 电容两头波形
1.漏感的按捺
变压器的漏感是不行消除的,但能够经过合理的电路规划和绕制使之减小。规划和绕制是否合理,对漏感的影响是很明显的。选用合理的办法,可将漏感控制在初级电感的2%左右。
规划时应归纳变压器磁芯的挑选和初级匝数的确认,尽量使初级绕组可严密绕满磁芯骨架一层或多层。绕制时绕线要尽量散布得紧凑、均匀,这样线圈和磁路空间上更挨近笔直联系,耦合作用更好。初级和次级绕线也要尽量靠得严密。
励磁电感LM同理想变压器并联,漏感LK同励磁电感串联,变压器中漏感能量不能传递到副边,若不采纳办法,漏感将经过寄生电容开释能量,引起电压过冲和振动,引起EMI。为按捺其影响,可在变压器初级并联RCD钳位电路。
2.钳位电路的作业原理
引进RCD钳位电路,意图是耗费漏感能量,但不能耗费主励磁电感能量,否则会下降电路功率,因而在电路规划调试过程中要挑选恰当的R及C的值,以使其刚好耗费掉漏感能量。下面将剖析其作业原理。
当开关管Q关断时,变压器初级线圈电压反向,一起漏感LK开释能量直接对C进行充电,电容C电压敏捷上升,二极管D截止后C经过R进行放电
若C值较大,C上电压缓慢上升,副边反激过冲小,变压器能量不能敏捷传递到副边;若C值特别大,电压峰值小于副边反射电压,则钳位电容上电压将一向保持在副边反射电压邻近,即钳位电阻变为负载,一向在耗费磁芯能量,此刻电容两头波形如图 3 (a)所示。
图 3 电容两头波形
若RC过小,则电容C充电较快,且C将经过电阻R很快放电,整个过程中漏感能量耗费很快,在Q注册前钳位电阻则成为变压器的负载,耗费变压器存储的能量,下降功率,电容C两头波形如图 3(b)所示。
若RC值取值比较适宜,到开关管Q再次注册时,电容C上电压刚好放到挨近于变压器副边反射的电压,此刻钳位作用较好,电容C两头波形如图 3 (c)所示。
3.总结
开关管漏极上的电压由三部分组成:电源电压,反激感应电压,漏感冲击电压。 吸收电路,必定要让他只吸收漏感冲击电压,而不要对别的电压起作用,那样不只会增大吸收电阻的担负,还会下降开关电源的功率。
首要确认吸收电路所要耗费的功率:
因为吸收电容的另一端是接在正电源上的,所以它的电压只要两部分:反激感应电压,漏感冲击电压。电容C两头电压为VC,变压器漏感为LK,匝比为n,则漏感中电流的下降斜率为:
能够得出漏感电流的下降时间tS为:
其间ipk为变压器初级峰值电流。
钳位电容的电压VC应在变换器输入电压最低、满载时确认,一旦确认了VC,则可核算出吸收电路耗费的功率为:
其间fS为变换器的开关频率。
确认了吸收电路耗费的功率后,则可确认钳位电阻的巨细:
在开关管开关过程中,钳位电容C两头电压改变量为ΔVC,一般可依据VC取适宜的ΔVC,由此可进一步确认钳位电容巨细:
最终,关于钳位电容两头的电压VC依据变压器反射电压nVO确认,一般取2~2.5倍即可,取值过小会引起较大损耗。RCD钳位电路的核算仅仅确认R与C值的数量级,其详细参数可依据实践测验波形做调整,以到达最佳作用。