無損吸收是要實(shí)現(xiàn)將變壓器漏感或勵(lì)磁電感的能量返回或吸收并再次被利用以提高效率的目的。目前見到過的無損吸收電路大多是如下這種結(jié)構(gòu)：
圖1-1中每一支路上的元件都可以用電容、電感、二極管、開關(guān)管、變壓器替代以實(shí)現(xiàn)不同的電源拓?fù)?，并且支路上也可采用多元件組合來替代以構(gòu)成更為復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
這種橋式結(jié)構(gòu)之所以能夠吸收和再利用能量是因?yàn)樗且环N非常對稱的結(jié)構(gòu)，見下圖
能量可以在圖中的四個(gè)環(huán)路中往復(fù)循環(huán)，如果某一支路斷開這個(gè)循環(huán)就不能繼續(xù)下去，正激、反激電路就是這類缺了某個(gè)支路的不完美的電路。
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)過程
上述公式中的k是只指漏感百分比，通常k=1-5%。
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有影響到能量傳遞但會(huì)影響計(jì)算所以選區(qū)域4來進(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)看起來有些麻煩所以從正向計(jì)算入手，見下圖
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if語句對臨界功率進(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來計(jì)算比如P4(Po)/Po，無損吸收（無功）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)過慢進(jìn)而引起Vds電壓過高。
通過計(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不過此時(shí)的Vclamp≈Vin方程依然可解，鑒于Mathcad運(yùn)算起來有些慢（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?。ㄒ部上仍O(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。
許多人對于無損吸收不是很了解,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,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VIN的,所以要把能量從VDS轉(zhuǎn)換到VIN去,最合適的莫過于BUCK了
這是最簡單的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)該是反激無損的正確接法,各位指正一下,是不是這樣?
為啥不能驅(qū)動(dòng)電感?
圖1-1,我沒用過,但看上去參數(shù)不好取啊,開關(guān)斷開的時(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VIN,不知道我的邏輯對不對?
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?
不是講解只是探討，期望能發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。
