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MOS管应用,原边振铃控制介绍

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    • 发布时间:2023-03-27 16:20:23
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    MOS管应用,原边振铃控制介绍
    反激电源是最常用的拓扑之一。其变压器漏感常会引起原边振铃,并导致会损坏 MOSFET 的电压尖峰。因此,通过变压器和MOSFET 组件的合理设计来控制振铃非常重要。
    RCD 钳位电路设计
    在反激电路中,一旦 MOSFET 管关断,变压器就会将原边的能量传输到副边,但漏感能量却无法被转移,这会导致电路中的杂散电容产生振铃。漏感是产生振铃的根本原因,它占总电感量的 1% 至 5%,但却无法完全消除。不过,我们可以通过特殊的绕线方法来降低漏感。 
    图 1 显示的三明治绕线法(夹心绕线法)是降低漏感的一种传统方法。与制作三明治的过程类似,原边绕组(NP)被一分为二,然后将副边绕组(NS)依次缠绕在一半的NP、辅助绕组和剩下的一半NP上。
    原边 振铃 MOSFET RCD
    图2显示了MOSFET关断后的逆变电路,此时MOSFET两端的电压由三部分组成:最大输入电压(VINMAX)、副边折射电压(VOR = n x VO)和振铃产生的峰值电压(VSPIKE)。 
    在输入输出电压、匝数比(n)和MOSFET选定的情况下,应尽可能抑制VSPIKE,以确保MOSFET工作在应力范围之内。工程师通常会选择 RCD 钳位电路来抑制振铃,因为它设计简单、成本低廉并且能够有效抑制电压尖峰。
    原边 振铃 MOSFET RCD
    正确选择 RCD 钳位电路至关重要,因为不理想的电阻和电容值会增加 MOSFET 的应力或电路功耗。 
    图 3 显示出,当 MOSFET 导通时,能量存储在励磁电感 (LM) 和漏电感 (LS) 中;当 MOSFET 关断时,LM 中的能量被转移到副边,但漏感能量不会转移。漏感会被释放以导通D1,并为 C1充电。一旦充电电压达到 VCLAMP,则D1 关断,C1 通过R1放电。
    原边 振铃 MOSFET RCD
    选择R1 时,需要考虑电阻功率 1/3的降额。根据能量守恒原理,R1 可由公式(1)计算得出:
    原边 振铃 MOSFET RCD
    钳位电容 (C1) 应足够大,以便在吸收漏感能量的同时实现低脉动电压。脉动电压通常取钳位电压的 5% 至10% 。要确定 C1的最小值,需要考虑其寄生 R 和 L 较小。最小C1可以通过公式 (2) 来计算:
    原边 振铃 MOSFET RCD
    结论 
    RCD电路设计可以作为一种简单有效的抑制方法来控制反激原边振铃。通过审慎选择电阻和电容,钳位电路可以更好地吸收漏感能量。另外,RCD钳位电路不消耗主励磁电感能量,而且可以降低峰值电压和功率器件的开关应力。
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