無(wú)需緩沖器的反激式轉(zhuǎn)換器技術(shù)

所有PWM轉(zhuǎn)換器都有寄生元件，可導(dǎo)致必須適當(dāng)抑制的振鈴波形。不這樣做，半導(dǎo)體元件就可能失效，噪聲水平將比要求的更高。本文將介紹用于備受青睞的反激式轉(zhuǎn)換器的最常用的RCD箝位電路，及其設(shè)計(jì)公式。

沒(méi)有緩沖器，反激式變壓器振鈴的漏感會(huì)隨電路中的雜散電容產(chǎn)生，生產(chǎn)大幅度高頻波形，如圖所示1。

許多應(yīng)用筆記和設(shè)計(jì)沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題，忽略了振鈴波形和轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行。有兩個(gè)問(wèn)題：首先，在FET漏極有過(guò)大的電壓，可能導(dǎo)致雪崩擊穿并最終導(dǎo)致器件故障。其次，振鈴波形將成為輻射和傳導(dǎo)到整個(gè)電源、負(fù)載和電子系統(tǒng)，引起噪聲問(wèn)題甚至邏輯錯(cuò)誤。振鈴頻率還將以輻射和傳導(dǎo)EMI是形式表現(xiàn)為EMI頻譜的峰值。

在大多數(shù)設(shè)計(jì)中，這是不可接受的，必須增加電路元件抑制振鈴（使用一個(gè)RC緩沖器），或者箝制電壓（用RCD箝位），或者兩個(gè)都用。這些網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是測(cè)量和分析的結(jié)合，可以確保耐用和可靠的效果。

反激式轉(zhuǎn)換器的初級(jí)RCD箝位

圖2給出了一個(gè)RCD箝位電路，當(dāng)一個(gè)RC緩沖器不足以有效防止開(kāi)關(guān)過(guò)壓時(shí)，它可用來(lái)限制FET漏極的峰值電壓。一旦漏極電壓超過(guò)箝位電容器電壓，RCD箝位即靠吸收漏感電流工作。采用一個(gè)比較大的電容器可保持一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的電壓恒定。

RCD箝位的電阻器總會(huì)浪費(fèi)功率。即使在轉(zhuǎn)換器上有很小的負(fù)載，電容器都將進(jìn)行充電高達(dá)從轉(zhuǎn)換器次級(jí)反射的電壓，即vf。由于負(fù)載增加，更多能量將流入電容器，而電壓將提高更多，即vx，它在理想的方波反激電壓之上。該波形定義了這些電壓，如圖2所示。

設(shè)計(jì)步驟1――測(cè)量漏感

重要的是測(cè)量反激式變壓器的漏感，然后再設(shè)計(jì)緩沖器。不要不只猜測(cè)電感值，而是要明白磁性元件制造商的最差規(guī)格對(duì)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)經(jīng)常不夠精確。另外，漏感是頻率相關(guān)的，必須在適當(dāng)?shù)念l率值進(jìn)行測(cè)量。

設(shè)計(jì)步驟2――確定峰值箝位電壓

現(xiàn)在必須決定功率MOSFET可以容許多少電壓，并計(jì)算在箝位電平條件下箝位將耗散的功率量。與漏感L相關(guān)的功率，及關(guān)斷時(shí)的當(dāng)前最差電流Ip可以表示為：

公式1

對(duì)RCD緩沖器的分析出現(xiàn)在論文和大量應(yīng)用筆記當(dāng)中。假設(shè)沒(méi)有雜散電容要充電，所有泄漏能量都被傳導(dǎo)到來(lái)自漏感的緩沖電容器。假定電容器足夠大，其邏輯值在在一次開(kāi)關(guān)周期期間沒(méi)有顯著變化。