RCD钳位电路具有结构简单，成本低廉等优点，但是钳位电路吸收的能量，最终被钳位电阻R_C所消耗，损耗较大。因此，考虑采用LCD无源缓冲电路替代RCD钳位电路，不但能有效抑制开关管关断时的电压尖峰，而且能将能量无损地回馈到电网中，提高驱动电路的可靠性和整机效率。下面以LCD无损缓冲电路在开关管S₁上的应用为例来论述其工作原理和设计过程。

1.LCD缓冲电路的工作原理

在如图9-27所示的电路中，引入由谐振电感L_r、缓冲电容C_r、二极管VD_a2及二极管VD_a3构成LCD缓冲电路的主电路拓扑，如图10-8所示，不同时刻对应的稳态工作波形如图10-9所示^[6]。

图10-8 应用LCD缓冲电路的主电路拓扑

缓冲电容C_r用于抑制开关管Q₁的谐振电压尖峰，谐振电感L_r用于实现谐振过程中能量的存储，二极管VD_a2、二极管VD_a3用于得到期望的振荡边缘。结合9.3节内容可知，主电路拓扑工作在电流断续导通模式。因此，每个开关周期可分为七个工作模态，下面进行简要分析：

模态Ⅰ[t₀，t₁]：开关管Q₁导通后，缓冲电容C_r、电感L_r、二极管VD_a3构成谐振支路，C_r端电压下降至零时，电感L_r达到最大储能，之后电感向电容C_r充电。在1/2谐振周期时，谐振过程结束，电容C_r复位，极性左正右负。

模态Ⅱ[t₁，t₂]：开关管Q₁为导通状态，流经开关管Q₁及一次绕组电流线性增加。

图10-9 LCD缓冲电路稳态工作波形

模态Ⅲ[t₂，t₃]：当t=t₂+时，开关管Q₁开始关断，励磁电感L_m、漏感L_k通过二极管VD_a2对电容C_r反向充电。

模态Ⅳ[t₃，t₄]：当输出整流二极管VD_R1导通时，一次电感电压被钳位，电容C_r、励磁电感L_m、漏感L_k、输入电源、二极管VD_a3和电感L_r构成谐振支路，漏源电压在突然下降后近似按线性规律降低。谐振结束时，电容C_r极性左负右正，电容电压为输入电压与反射电压的叠加值。

模态Ⅴ[t₄，t₅]：电容C_r端电压保持不变，流经二极管VD_R1的电流线性下降。

模态Ⅵ[t₅，t₆]：当t=t₅+时，二极管VD_R1的电流下降至零，二次侧失去对一次绕组的钳位作用，电容C_r、励磁电感L_m、漏感L_k、输入电源、二极管VD_a3和电感L_r构成支路放电，电容C_r端电压下降至输入电压值。

模态Ⅶ[t₆，t₇]：电容C_r端电压保持不变，输出滤波电容C_o向负载提供能量。

2.缓冲电容C_r、谐振电感L_r及二极管的选择

1）缓冲电容C_r用于吸收漏感储能，C_r的大小决定了电压尖峰的陡峭程度，所以电容不宜选择太小。

2）由前述谐振支路工作模态分析可知，

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若电容C_r较大，将使开关管Q₁开通时附加电流峰值偏大，增加导通损耗。

3）为限制开关管Q₁开通时的电流，缓流电感L_r不宜太小；但也不能过大致使谐振周期过长。

综合以上分析可知，为保证谐振电流保持一个较小值，缓冲电容C_r容值增大的同时必须让L_r电感量相应增大；但增大谐振电感值势必会增加电感磁心的体积和重量^[7]。因此，电容C_r、电感L_r应权衡分析后选取一合适值。

根据模态Ⅰ[t₀，t₁]的分析，开关管Q₁导通后，缓冲电容C_r、电感L_r、二极管VD_a3构成谐振支路，整个过程可以近似看作半个谐振周期。电路正常工作的前提条件是保证储存在电容C_r上的能量在开关管关断前释放完毕，即

缓冲电容C_r取值为[8]

式中，I_p，max为输入110V（有效值）条件下流经开关管Q₁峰值电流与电容C_r谐振峰值电流之和，且一般谐振峰值电流约为开关管峰值电流的1/3至1/2；D₁为Q₁的占空比；T为开关周期；U_Cr，max为电容C_r电压峰值。

根据实际，电容C_r选用4.7nF/1kV高压瓷片电容，进而得谐振电感为

其中谐振复位时间t_s=（0.1～0.3）D₁T。根据实际条件，电感L_r选用22μH表面贴片电感。

为确保LCD缓冲电路实现完全复位，需进行验算：

式中，等效电感L_e=L_r+L_m。

经验算，电路满足完全复位条件。

结合LCD缓冲电路工作模态，二极管VD_a2、VD_a3选用KD US1J（U_RRM=600V，I_AV=1A）。

基于开关管Q₃的LCD缓冲电路的设计与开关管Q₁类似，不再赘述。