在調(diào)試做一個反激輔助電源時測得VDS電壓波形,發(fā)現(xiàn)波形有2處震蕩,很是好奇,來一起學習分析一下。
1)關(guān)斷瞬間VDS電壓震蕩
2)關(guān)斷階段Lp存儲能量釋放時VDS電壓震蕩
反激變換器工作原理簡圖:
反激變換器有兩種運行模式:電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)。兩種模式各有優(yōu)缺點,相對而言,DCM 模式具有更好的開關(guān)特性,次級整流二極管零電流關(guān)斷,因此不存在CCM 模式的二極管反向恢復的問題。此外,同功率等級下,由于DCM模式的變壓器比CCM 模式存儲的能量少,故DCM 模式的變壓器尺寸更小。但是,相比較CCM 模式而言,DCM 模式使得初級電流的RMS 增大,這將會增大MOS 管的導通損耗,同時會增加次級輸出電容的電流應(yīng)力。本處應(yīng)用是做輔助源,工作電流較小,因此反激處于DCM模式。
MOS 管關(guān)斷時漏極電壓波形示意如下:
當MOS關(guān)斷時,初級電流Id在短時間內(nèi)為MOS的Coss(即Cgd+Cds)充電,當Coss兩端的電壓VDS超過輸入電壓及反射的輸出電壓之和Vin+nVo(二極管D開通時變壓器副邊線圈電壓反射回原邊線圈的電壓)時,次級二極管導通,初級電感Lp兩端的電壓被鉗位至nVo,因此初級總漏感Lk(Lkp+n*Lks)和Coss之間發(fā)生諧振。
在MOS關(guān)斷階段,二極管D正偏開通,Lp之前存儲的能量釋放到負載端,此時副邊線圈電壓被鉗位等于輸出電壓Vo,經(jīng)匝比為n的變壓器耦合回原邊,初級電感Lp兩端的電壓被鉗位至nVo。當Lp續(xù)流放電結(jié)束后,二極管D反偏截止,Lp和Coss發(fā)生諧振。
反激變換器在MOS 關(guān)斷的瞬間,由變壓器漏感LLK 與MOS 管的輸出電容造成的諧振尖峰加在MOS 管的漏極,如果不加以限制,MOS 管的壽命將會大打折扣。因此需要采取措施,把這個尖峰吸收掉。
下圖為PI Inno 產(chǎn)品的原理圖,IC內(nèi)部內(nèi)置了功率開關(guān)MOS。
反激變換器設(shè)計中,常用上圖所示的電路作為反激變換器的鉗位吸收電路(RCD鉗位吸收)
由二極管D1、電阻R3、R1和電容C7組成的低成本RCD箝位可在U1內(nèi)的 開關(guān)關(guān)斷的一瞬間立即對U1的峰值漏極電壓進行箝位控制。箝位有助于 耗散存儲在變壓器T1的漏感中的能量。
RClamp 由下式?jīng)Q定,其中Vclamp 一般比反射電壓Vor 高出50~100V,LLK 為變壓器初級
漏感,以實測為準:
CClamp 由下式?jīng)Q定,其中Vripple 一般取Vclamp 的5%~10%是比較合理的:
輸出功率比較小(20W 以下)時,鉗位二極管可采用慢恢復二極管,如1N4007;反之,
則需要使用快恢復二極管。
MOS選型應(yīng)考慮降額使用,對于PI內(nèi)置MOS產(chǎn)品,應(yīng)實際量測VDS波形,查閱手冊留足安全裕量。