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菜鳥級別要注意的RCD吸收電路詳解

發(fā)布時間:2015-02-28 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】本篇文章介紹了開關(guān)電源當(dāng)中的RCD電路吸收設(shè)計,主要針對新手對這種吸收電路進(jìn)行較為全面的講解和剖析,希望大家在閱讀過本篇文章之后能夠有所收獲。
 
RCD電路在電源中能夠較大程度的吸收電阻,從而起到降低損耗的作用。但是開關(guān)電源當(dāng)中的RCD吸收電路較為復(fù)雜,如果想要新手在短時間內(nèi)掌握是比較困難的,所以本文就將對開關(guān)電源當(dāng)中的RCD吸收設(shè)計進(jìn)行講解,希望能對大家有所幫助。
 
MOS電壓尖峰的吸收電路有很多種,比如RCD,RDTVS,RCD+TVS等,但常用的是前兩者,所以本文將著重講一下前面兩種形式的參數(shù)設(shè)計。
 
即如下兩圖形式:
兩圖形式
開始設(shè)計電路參數(shù)之前,我們先定義一下變量含義以便下面描述:
 
Lr:初級漏感電感量:
 
Vcmax、Vcmin、Vcavg、△Vc:RCD中C(如上圖1種的C1)兩端的峰值電壓,谷底電壓,平均電壓,峰值電壓和谷底電壓的差值,(由定義有,△Vc=Vcmax-Vcmin:Vcavg=Vcmin+△Vc/2)
 
Vtvs:如上圖2中的TVS的擊穿電壓。
 
f:開關(guān)電源的工作頻率(已知)
 
Ipk:變壓器初級峰值電流(關(guān)于Ipk的確定,我們在設(shè)計變壓器時已定下,當(dāng)然也要在低壓滿載情況下實測,某些IC自帶限流點(diǎn)則簡單點(diǎn))
 
Vdsmax:主開關(guān)管MOS的最大額定電壓。
 
Vor:次級反射到初級的反射電壓。
 
有了以上變量定義,下面我們開始轉(zhuǎn)入正題:
 
1、測量主變壓器的初級漏感電感量Lr
 
這兩種鉗位電路均是為了吸收漏感的能量以降低主開關(guān)管的電壓應(yīng)力,既然是吸收漏感的能量,顯然我們要知道變壓器的漏感能量有多大。然而,需要知道漏感能量有多大,需要知道漏感多大,因此第一步我們就要測量變壓器的漏感Lr。
 
2、計算漏感能量E
 
E=1/2*Lr*Ipk²
 
3、確定Vcmax或Vtvs
 
一般我們至少要給MOS電壓應(yīng)力留有10%的裕量,保守情況留有20%的裕量,尤其是沒有軟啟動切功率相對較大的電源里,這里我們?nèi)?0%的裕量。所以就有Vcmax(Vtvs)=80%*Vdsmax-√2*Vinmax。
 
4、確定△Vc,Vcavg,Vcmin(TVS方案無此步驟)
 
RCD電路中C1兩端電壓是變化的,主開關(guān)關(guān)斷時漏感能量迅速將其充電至Vcmax,然后通過R慢慢放電到Vcmin。這個△Vc一般我們會設(shè)計在10%-15%Vcmax左右。有了△Vc即可得到Vcavg,Vcmin。
 
5、確定R2大小
 
在第二步中我們已經(jīng)計算出了漏感能量,假設(shè)我們的漏感能量全部被轉(zhuǎn)移到C1(或被TVS消耗掉)中,那么R2上必然消耗掉這些能量。當(dāng)然,漏感的能量不會全部轉(zhuǎn)移到C1中或被TVS消耗掉,但是作為一個理論設(shè)計指導(dǎo),此假設(shè)是合理的(假設(shè)誤差由實際測試結(jié)果來調(diào)整)。
 
所以,Vcavg²/R=E*f
 
由此式即可計算出R2的大小,亦可得出R2的功率要求,一般要保證R2的功率要大于此功率(E*f)的1.5-2.5倍。若為TVS則,TVS的功率也要和電阻的功率要求一樣,要大于1.5-2.5*E*f。
 
6、確定C1的大小
 
由第五步中的假設(shè),可知:E=1/2*C1*(Vcmax²-Vcmin²)所以C1大小可求出。至此我們分析了R2,C1,ZD1(TVS)的設(shè)計流程,還有R1和D1的要求了。
 
7、R1可以改善EMI,同時限制D1的反向恢復(fù)電流,小功率電源中常用。
 
一般我們會選取幾十Ω左右,當(dāng)然功率越大,Ipk越大,此電阻的損耗越大,所以要取的越小,大功率此電阻取幾Ω即可,甚至不要此電阻。大功率電源中慎用此電阻。
 
功耗要大于Ipk²*R1
 
8、D1一般用快恢復(fù)或超快恢復(fù)二極管
 
二極管電流電壓按一般裕量原則1.5Ipk,1.5Vcmax即可,功耗要求大于1/2*Ipk*Vf(DCM模式),CCM模式1/2*Ipk替換為初級平均電流即可,主要還是看此二極管的發(fā)熱量。關(guān)于D1用慢管的運(yùn)用,一定要配合好R1且在小功率場合。
 
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