在反激式變換器中，箝位電路采用RCD 形式具有結構簡單，成本低廉等優點，本文詳細論述了該種電路的設計方法。

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，易于實現多路輸出等優點，因此被廣泛應用于中小功率(≤100w)的電源中。

但是，由于變壓器漏感的存在及其它分布參數的影響，反激式變換器在開關管關斷瞬間會產生很大的尖峰電壓，這個尖峰電壓嚴重危脅著開關管的正常工作，必須采取措施對其進行抑制，目前，有很多種方法可以實現這個目的，其中的RCD箝位法以其結構簡單，成本低廉的特點而得以廣泛應用，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，如果參數設計不合理，該電路或者會降低系統的效率，或者會達不到箝位要求而使開關管損壞，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用。

圖中：Vclamp:箝位電容兩端間的電壓

Vin:輸入電壓

VD:開關管漏極電壓

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：當開關管導通時，能量存儲在Lp和Llk中，當開關管關閉時，Lp中的能量將轉移到副邊輸出,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管關斷瞬間轉移到開關管的漏源極間電容和電路中的其它雜散電容中，此時開關管的漏極將會承受較高的開關應力。若加上RCD 箝位電路，Llk中的大部分能量將在開關管關斷瞬間轉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管的電壓應力。

三、 RCD 箝位電路的設計

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。在此基礎上我們可以按以下幾個步驟來設計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與開關管的VBR(DSS)及輸入最高電壓有關，如果考慮0.9的降額使用系數，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，測試頻率應采用變換器的工作頻率。

當然，批量生產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，存在以下關系：

 
式中：WR-clamp：箝位電阻消耗的能量

Wl：初級繞組漏感中存儲的能量

VOR：次級到初級的折射電壓。

Vclamp：箝位電壓

將能量轉換為平均功率則(3)式可變為：
 

式中：fs：變換器的工作頻率  

Llk：初級繞組的漏感量

Ids-peak：開關管的最大峰值電流(即低壓滿載時的峰值電流)

這樣由(2)、(4)式就可得到箝位電阻的計算公式：

步驟四：確定箝位電容Cc

箝位電容Cc的值應取得足夠大以保證其在吸收漏感能量時自身的脈動電壓足夠小，通常取這個脈動電壓為箝位電壓的5%--10%,這樣，我們就可通過下式來確定Cc的最小值。
 

式中：Cc：箝位電容

Vclamp：箝位電壓

△Vclamp：箝位電容上的脈動電壓

Rc：箝位電阻

fs：變換器的工作頻率  

步驟五：實驗驗證

上述計算結果，應該在實驗中得以驗證，此時應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考慮1/3降額使用，箝位電容應選擇具有低的串聯等效電阻和低的等效電感的電容，箝位二極管應選擇反向擊穿電壓高于開關管的漏源擊穿電壓且反向恢復時間盡可能短的超快恢復二極管。另外，上述計算過程并沒有考慮寄生參數的影響 ，所以我們應以計算值為基礎，根據實驗的情況適當調整，很快就可得到滿意的值。

四、 總結

RCD箝位電路廣泛應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，才能實現低成本、高可靠性的電源。