先從反激LC吸收電路開(kāi)始分析，電路見(jiàn)下圖

                                     圖1-3 反激LC吸收電路

上圖的工作原理：當(dāng)Toff時(shí)刻漏感和部分勵(lì)磁電感能量被鉗位電容Cclamp吸收（環(huán)路1），電感L2能量返回電源（環(huán)路3）；當(dāng)Ton時(shí)刻鉗位電容Cclamp驅(qū)動(dòng)電感L2（環(huán)路2），電源驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁電感（環(huán)路4未畫(huà)）。

下面試著用公式和仿真來(lái)找出這種電路的設(shè)計(jì)方法及其所存在的問(wèn)題。

1、         電路始終工作于斷續(xù)模式

                   圖1-4 斷續(xù)模式時(shí)鉗位電容的吸收公式及推導(dǎo)過(guò)程

上述公式中的k是只指漏感百分比，通常k=1-5%。

              圖1-5 L2電感斷續(xù)模式能量回收公式

當(dāng)電路平衡是功率P1=P2推出鉗位電容上的電壓

這個(gè)公式描述了斷續(xù)模式下已知電路鉗位電壓Vclamp與輸入電壓和回收電感L2的關(guān)系。

電路中如果持續(xù)增大電感L2會(huì)使電感L2進(jìn)入連續(xù)工作模式，電感L2連續(xù)模式下的公式推導(dǎo)如下

                                 圖1-6 回收電感L2連續(xù)模式公式推導(dǎo)

因?yàn)殡姼?span>L2是連續(xù)模式所以可以利用伏秒平衡公式，不過(guò)受主勵(lì)磁電感斷續(xù)模式影響伏秒平衡的時(shí)間是如圖1-6中所示的Doff2，又因Vds電壓在主勵(lì)磁電感能量消失后不是線性變化所以公式中加了個(gè)調(diào)整因數(shù)kb=1.01。

公式同時(shí)計(jì)算電感L2在連續(xù)模式和非連續(xù)模式下的鉗位電壓Vclamp2、Vclamp1，通過(guò)判斷大小可知電路是工作于哪種模式下從而選取正確的Vclamp值，吸收功率P1也將根據(jù)所選定的Vclamp來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

斷續(xù)模式下的詳細(xì)電流波形如下圖

                                                   圖1-7斷續(xù)模式電流波形

圖中的綠色曲線為勵(lì)磁電感電流、藍(lán)色曲線為漏感電流、紅色曲線為回收電感L2的電流。區(qū)域1是電感總儲(chǔ)能、區(qū)域2是鉗位吸收能量、區(qū)域3是傳遞到次級(jí)的能量、區(qū)域4是鉗位電容釋放能量（給電感L2充電）、區(qū)域5區(qū)域6是返回電源的能量其中區(qū)域5是經(jīng)二極管返回，區(qū)域6是經(jīng)變壓器漏感返回。電路平衡時(shí)區(qū)域2=區(qū)域4=區(qū)域5+6。

三個(gè)區(qū)域的能量公式如下，

再結(jié)合兩個(gè)伏秒平衡公式找出Ipk1、Ipk2和toff1、toff2之間的關(guān)系

代入能量公式即可得斷續(xù)模式下的結(jié)果。

當(dāng)電感L2工作于連續(xù)模式時(shí)（電感量較大）吸收能量多數(shù)是通過(guò)鉗位電容、變壓器、漏感回到電源的，鉗位電容電壓Vclamp被鉗位在Vin左右。

1、         電路工作于連續(xù)模式

                                     圖1-8 勵(lì)磁電感連續(xù)模式電流波形

勵(lì)磁電感連續(xù)模式的電流波形也分為6個(gè)區(qū)域，其中toff3和toff是重合的，勵(lì)磁電流波形是梯形波包含波形系數(shù)Kp。

這里引入輸出功率Po為變量以化簡(jiǎn)掉占空比、峰值電流和波形系數(shù)等變量，構(gòu)建一個(gè)Vclamp(Po)函數(shù)式。

能量回收的三個(gè)區(qū)域公式依然不變，

連續(xù)模式下需要多增加一組伏秒平衡公式，并且系數(shù)中包含了波形系數(shù)Kp。

根據(jù)輸入、輸出及吸收能量守恒列出方程

上述公式描述的是輸出功率=區(qū)域1-區(qū)域4，通過(guò)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)區(qū)域2能量>區(qū)域4，原因是在區(qū)域6時(shí)刻區(qū)域2的鉗位能量會(huì)通過(guò)變壓器以正激的方式傳遞給負(fù)載，區(qū)域6能量多出的部分雖然沒(méi)有影響到能量傳遞但會(huì)影響計(jì)算所以選區(qū)域4來(lái)進(jìn)行能量守恒計(jì)算。

上述幾個(gè)方程式還不足以解出方程，準(zhǔn)備再增加一個(gè)方程式：區(qū)域2=區(qū)域4+區(qū)域6試試能否解開(kāi)這個(gè)方程組。

區(qū)域6的公式為

區(qū)域2-4的公式為

再通過(guò)Px66=Px24推出鉗位電壓Vclamp與輸出功率Po的關(guān)系式，這個(gè)逆推導(dǎo)看起來(lái)有些麻煩所以從正向計(jì)算入手，見(jiàn)下圖

                                   圖1-9 鉗位電壓Vc圖形計(jì)算法

上圖以Vc為變量（既Vclamp）從80V變到100V，Px24(Vc)曲線與Px66(Vc)曲線的交點(diǎn)既為待求解，用for指令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算會(huì)更便捷。

Mathcad計(jì)算文件后續(xù)會(huì)上傳

上述為連續(xù)模式波形的相關(guān)公式，再利用區(qū)域2-區(qū)域4=區(qū)域6就可以解出方程，方法如下

Pxl24(Po,Vclamp)函數(shù)和Pxl6(Po,Vclamp)函數(shù)在合理的取值范圍內(nèi)都是單調(diào)函數(shù)，利用一個(gè)for循環(huán)從最大的Vin+5開(kāi)始（圖中的300）逐漸減1左移當(dāng)兩個(gè)函數(shù)值相等時(shí)就得到了所需的解。上圖左邊為連續(xù)模式函數(shù)右邊為斷續(xù)模式函數(shù)，再通過(guò)if語(yǔ)句對(duì)臨界功率進(jìn)行判斷就可以獲得全功率范圍的Vclamp(Po)函數(shù)。

電路參數(shù)：輸入100-300V，輸出81V，匝比1，電感Lm=97u，漏感Lr=3u，電感L2 200u-2000u，開(kāi)關(guān)頻率100Khz，功率0-320瓦。

                               圖1-10 輸入電壓100V時(shí)Vclamp(Po)關(guān)系圖

                               圖1-11輸入電壓300V是Vclamp(Po)關(guān)系圖

目前用的鉗位電容比較大，當(dāng)選用恰當(dāng)?shù)碾娙輹r(shí)Vclamp會(huì)疊加一個(gè)△Vclamp，波形也會(huì)變的非線性這里的公式不知還能否適用。Vclamp(Po)函數(shù)可以找出吸收電感的上限，吸收電感的下限或許可以由區(qū)域2或者區(qū)域4來(lái)計(jì)算比如P4(Po)/Po，無(wú)損吸收（無(wú)功）功率也有損耗，當(dāng)占總功率份額較多時(shí)也會(huì)降低效率。這里只仿了穩(wěn)態(tài)波形，當(dāng)功率突變時(shí)吸收電路能否快速做出響應(yīng)，大的L2電感量可能會(huì)造成吸收電路響應(yīng)過(guò)慢進(jìn)而引起Vds電壓過(guò)高。

公式做了點(diǎn)調(diào)整已更新，圖1-8中區(qū)域5和區(qū)域6中的斜線并不是一條直線而是由兩條折線構(gòu)成。區(qū)域5在二極管導(dǎo)通時(shí)作用在電感L2上的電壓是Vin，區(qū)域6作用在電感L2上的電壓為Vin+Vor-Vclamp。

通過(guò)計(jì)算區(qū)域4的功率就可以得到吸收功率，當(dāng)吸收電感L2進(jìn)入連續(xù)模式后會(huì)多出一個(gè)波形系數(shù)Kp2不過(guò)此時(shí)的Vclamp≈Vin方程依然可解，鑒于Mathcad運(yùn)算起來(lái)有些慢（不知原因）這部分運(yùn)算放到新建文件中單獨(dú)運(yùn)算，這里只考慮L2為斷續(xù)模式。

                           圖1-12 100V輸入不同L2吸收功率與輸出功率的關(guān)系

上圖為100V輸入不同L2電感時(shí)的吸收功率，當(dāng)L2進(jìn)入連續(xù)模式后吸收功率突變?yōu)?span>100*Po無(wú)參考意義。

                            圖1-13 300V輸入不同L2吸收功率與輸出功率的關(guān)系

圖1-13為輸入300V時(shí)不同L2電感對(duì)應(yīng)的吸收功率，L2值越大吸收功率越小。

根據(jù)電容儲(chǔ)能公式

通過(guò)預(yù)先設(shè)置一個(gè)鉗位電容可以反算出波動(dòng)電壓的大小（也可先設(shè)置波動(dòng)電壓再算鉗位電容），再加上平均鉗位電壓Vclamp就得到了鉗位電容上的最大電壓Vclamp_Max。

從仿真結(jié)果看，相同參數(shù)下輸入電壓越高吸收功率越少效率越高，斷續(xù)模式時(shí)吸收電路不影響效率（吸收功率/輸出功率=定值），進(jìn)入連續(xù)模式后隨著功率增大吸收功率增幅變緩效率應(yīng)變高但這里有個(gè)二極管反向恢復(fù)引起的損耗沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。

不管是DCM還是CCM模式，考慮效率的影響時(shí)主要看的是漏感百分比。

                                                   圖1-14 不同區(qū)對(duì)應(yīng)的電流走向

通過(guò)對(duì)上述電路的進(jìn)一步分析并利用Saber軟件對(duì)每一個(gè)區(qū)的功率進(jìn)行仿真驗(yàn)證，似乎可以得出更精確的計(jì)算公式。

許多人對(duì)于無(wú)損吸收不是很了解,我也一樣,但剛剛看了圖,第一張就是網(wǎng)上流傳最廣泛的,我認(rèn)為這個(gè)圖應(yīng)用在反激不太合適

無(wú)損吸收的初衷是能量回收,所以必然是將漏感能量轉(zhuǎn)換到母線上來(lái),所以就需要轉(zhuǎn)換器,拓補(bǔ).

這樣的話,在變壓器退磁的時(shí)候,VDS是高過(guò)VIN的,所以要把能量從VDS轉(zhuǎn)換到VIN去,最合適的莫過(guò)于BUCK了

這是最簡(jiǎn)單的BUCK,想象一下把輸出C比作反激母線的大電解C,箭頭所指的位置為MOS管的D極,變化為下面的圖

中間加一個(gè)C2,只吸收漏感能量,而不吸收勵(lì)磁能量,所以上圖應(yīng)該是反激無(wú)損的正確接法,各位指正一下,是不是這樣?

這種應(yīng)該可以工作起來(lái)

為啥不能驅(qū)動(dòng)電感?

圖1-1,我沒(méi)用過(guò),但看上去參數(shù)不好取啊,開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的時(shí)候,能量瞬間會(huì)把C充滿,很容易把LCD中點(diǎn)充到0甚至負(fù),而導(dǎo)通的時(shí)候,LCD中點(diǎn)又不一定很快能超過(guò)VIN,不知道我的邏輯對(duì)不對(duì)?

另外如果上圖我把電阻R換成電感,是不是就不消耗而是回收了呢?