理论教育 如何减少钳位电路的损耗?

如何减少钳位电路的损耗?

更新时间:2025-01-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:在反激式变换器中,开关管由导通变成截止时,在一次绕组上会产生很高的尖峰电压及感应电压,因此一般需采用漏极钳位电路来吸收尖峰电压。钳位电路有多种形式,本节针对常用的RCD电路进行损耗分析,电路如图10-1所示。此时钳位电容C继续通过电阻R进行能量的释放。RCD钳位电路所产生的总损耗可以通过式~式计算得到:

在反激式变换器中,开关管由导通变成截止时,在一次绕组上会产生很高的尖峰电压及感应电压,因此一般需采用漏极钳位电路来吸收尖峰电压。钳位电路有多种形式,本节针对常用的RCD电路进行损耗分析,电路如图10-1所示。RCD钳位电路的工作波形如图10-5所示。

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图10-5 RCD钳位电路工作波形

t0t1阶段,MOSFET导通,反激式变换器二次侧的输出整流二极管以及RCD中的二极管VD因反向偏置而截止,钳位电容C则通过电阻R进行能量的释放,所以钳位电容C两端电压UC会下降;与此同时,变压器一次电流iP会因为输入电压对一次电感充电而线性上升。

t1t2阶段,MOSFET关断,反激式变换器二次侧的输出整流二极管还没有导通,流过变压器一次侧的电流会给MOSFET漏源寄生电容进行充电,此时MOSFET漏源电压会UDS快速上升,到t2时刻UDS上升到Ui+URO(分别为输入电压和反射电压)。在这个阶段钳位电容C会继续通过电阻R释放能量。

t2t3阶段,反激式变换器二次侧的输出整流二极管开始导通,变压器一次侧的能量传递到二次侧,此时,变压器一次侧可以等效为反射电压URO及漏感Lpleak对MOSFET漏源寄生电容继续充电,到t3时刻,MOSFET漏源电压UDS上升到Ui+UCV。此时钳位电容C继续通过电阻R进行能量的释放。(www.daowen.com)

t3t4阶段,当MOSFET漏源电压UDS上升到Ui+UCV时,RCD电路中的二极管VD开始导通,反射电压及漏感Lpleak对钳位电容C进行充电,MOSFET漏源电压UDS缓慢上升,到t4时刻,变压器一次电流下降到零,二极管VD关断,此时MOSFET漏源电压UDS上升到最大值Ui+UCP

t4t5阶段,二极管VD已经关断,由于MOSFET漏源电压UDS=Ui+UCPUi,将会有反向电压加在变压器的一次侧两端,此时MOSFET漏源寄生电容会和变压器一次侧的励磁电感Lm以及漏感Lpleak发生谐振。在谐振期间,MOSFET漏源电压UDS下降,储存于漏源寄生电容中的能量一部分将转移到二次侧,另一部分将返回输入电源。谐振结束时,漏源电压UDS会稳定在Ui+URO。在这一阶段,由于二极管VD已经关断,所以钳位电容C会通过电阻R放电。

通过以上分析可知在MOSFET的整个开关周期中,RCD钳位电路的能量损耗主要是电阻R上的损耗,该损耗可以分为两个部分:一部分是漏感储能产生的损耗Pleak;另一部分是反射电压的回馈能量产生的损耗PRO[4]。RCD钳位电路所产生的总损耗可以通过式(10-24)~式(10-26)计算得到:

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