开关电源的缓冲电路设计

1 引 言
随着电力 电子技术 的发展 ，开关 电源正趋 向于小型化和轻量化 。为了减小电源的体积和重量 ，提高开关频率是最可行 的方法 。然而，随着开关频率的提高，开关损耗也越来越大，带来 了效率降低和发热严重的问题。同时 ，由于工作在高频状态下，开关变压器漏感 、分布 电容等寄生参数 的影响也不能忽略。在开关转换瞬间，电抗元件 的能量充放致使功率器件承受很 大的热量和 电应力 ，并形成 过电压。这不仅意味着设计人员必须选用昂贵 的高耐压功率开关管，同时也给 电源 的可靠性带来潜在威胁 ，为此 ，需要设置各种缓冲吸收电路对其进行抑制 。
目前，有很多种方法可以实现缓冲吸收的 目的，总体上主要通过两种方法 ：一是减小漏电感 ，二是耗散过电压的能量 ，或者使能量反馈 回电源中。减小漏感主要靠工艺 ；耗散过电压 的能量通过与变压器或者开关管并联的缓 冲电路；能量反馈 回电源则采用附加的线圈(电感)和定向二极管。
2 RCD缓冲 电路
RCD缓冲电路以其结构简单 、成本低廉的特点而得以广泛应用 。但是，由于 RCD缓冲电路 的箝位电压会随着负载的变化 而变化 ，如果参数设计不合理，该电路会降低系统的效率 ，或者达不到箝位要求而使开关管损坏 。常用 的 RCD箝位电路如 图 1所示 ，包含箝位电容 C、耗散电阻 R和二极管 D。

当开关管导通时，输入电压加在变压器绕组上 ，由于二极管反向偏置 ，阻止箝位 电容的放电，所以Vc≈ 0。当开关管关断时 ，变压器漏感 中的能量给开关管的漏源极间电容和电路中的其他杂散电容充电，直到漏源电压达到，二极管导通 ，箝位电容电压逐渐上升 ，即漏源电压也逐渐上升 ，而且箝位在2Vm数值 。在剩余时间里 ，随着电阻放电电流减小 ，电容的电压会返 回到原来值 ，多余的能量被电阻消耗 。
在稳态工作时 ，因为箝位电容 的电压会自动调整 ，直到多余 的能量消耗在 电阻上。如果没有 RCD缓冲电路 ，漏感中的能量将会在开关管关断瞬间转移到开关管的漏源极间电容和电路中的其他杂散电容，此时，开关管的漏极将会承受较高的电应力 ，导致开关管失效 。
RCD缓冲电路最简单 ，成本最低 ，可 降低开关管的电压应力 ，但其损耗较大 ，箝位电压依赖于变换器的输出电流，与输入电压无关，会随电阻减小而减小，但损耗增大。
在实际电路设计 中，应观察各种输入 电压及负载情况下 的箝位电压波形 ，同时还要考虑元器件的选型是否合理 。比如 ，耗散电阻的功率选择应考虑1／3降额使用 ，箝位电容应选择具有低串联等效电阻和低等效电感的 电容 ，二极管应选择反向击穿电压高于开关管的漏源击穿 电压 ，且反向恢复时间尽可能短的超快恢复二极管。


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