電壓關(guān)斷型緩沖器(RCD Snubber)的基本類型及其工作原理
會(huì)發(fā)生高頻諧振而使開關(guān)管DS兩端電壓升高,但是由于漏感產(chǎn)生的VSPIKE的能量能夠及時(shí)轉(zhuǎn)移到CC中,而使CC的端電壓從次級(jí)反射電壓VOR上升到最大值(VOR+VSPIKE);當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),CC通過電阻RC放電,這樣在下個(gè)周期開關(guān)管關(guān)斷前,能夠使得CC的端電壓從(VOR+VSPIKE)恢復(fù)到VOR。這樣,只要能夠合理設(shè)置時(shí)間常數(shù),就能保證在一個(gè)周期內(nèi)將漏感轉(zhuǎn)移到CC中的能量釋放完畢。
CC端電壓在理想情況下基本上是恒定的,僅在充、放電時(shí)存在一個(gè)變化量VSPIKE。而漏感的電流始終和初級(jí)電流串聯(lián)的,所以漏感電流的下降過程就是次級(jí)電流的上升過程。而漏感電流的下降過程是由RCD Clamp電路CC上的壓降和反射電壓VOR的差值決定的,差值越大電流下降就越快,能量傳輸也越快,因而效率會(huì)明顯提高。所以,此時(shí)開關(guān)管DS的電壓為(+VOR+VSPIKE)。這樣漏感兩端的電壓將為VSPIKE(一般可取10V20V),如圖3所示。由法拉第定律可知因漏感引起的初、次級(jí)能量傳輸?shù)难舆t時(shí)間為:(8)其中,IP為在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)電感的峰值電流。
圖3 關(guān)斷瞬間開關(guān)管DS電壓與其電流波形
如果電路參數(shù)選擇適當(dāng),RCD Clamp電路兩端的電壓尖峰將通過CC來吸收,并且需要達(dá)到能量平衡,因漏感而產(chǎn)生的能量將完全消耗在RC上。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
實(shí)驗(yàn)中采用一個(gè)輸出功率為3.5W的反激式開關(guān)電源樣機(jī),其主要參數(shù)如下:
PO=3.5W;VIN=220VAC;fs=43kHz;IP=0.1A;LP=6.63mH ;=871.3mH;NP=75;NS=12;次級(jí)對(duì)初級(jí)的反射電壓,取VOR=80V。另取VSPIKE=20V;開關(guān)管選用SMP4N100,其tr=18ns。
Snubber電路參數(shù)選擇及相關(guān)波形圖
經(jīng)計(jì)算得出:
CS=2.143pF,RS=4.2k健?由于幾pF的電容不容易得到,故可以用10個(gè)22pF的瓷介電容串聯(lián)來等效代用。有RCD Snubber電容時(shí),開關(guān)管兩端的電壓VDS波形見圖4;無Snubber電容的VDS波形見圖5。
圖4 有Clamp無Snubber的波形
圖5 Clamp+Snubber(2.2pF+4.2k)的波形
評(píng)論