反激變壓器中的漏感能量需要使用特殊的鉗位和/或緩沖電路，以幫助保護(hù)電源開(kāi)關(guān)和二極管免受電壓擊穿故障的影響。 RCD 鉗位是保護(hù)初級(jí)電路的常用方法。 

一、RCD吸收電路

RCD 鉗位通過(guò)創(chuàng)建連接到輸入電壓的低阻抗電壓源來(lái)工作。 電阻器 Rclamp 耗散與漏感能量相關(guān)的功率，而鉗位電容器確保低電壓紋波（見(jiàn)圖 1）。 鉗位電容器電壓在開(kāi)關(guān)周期（具有足夠大的電容值）期間保持恒定，在滿載和最小輸入電壓時(shí)最大，這是漏感能量最大的情況。

圖1 使用 RCD 鉗位電路時(shí)的初級(jí) MOSFET 漏極電壓

選擇電阻值以保證在最壞情況下（包括長(zhǎng)期過(guò)載條件）可接受的漏極電壓非常重要。 二極管的類型也很重要，因?yàn)榫徛恼蚧謴?fù)會(huì)影響關(guān)斷時(shí)的最大漏極電壓。 當(dāng)然，電阻的功耗能力需要滿足應(yīng)用的需求。

知道漏電感，電阻值可以估計(jì)如下，假設(shè)沒(méi)有雜散電容充電，并且所有漏能量都傳導(dǎo)到緩沖電容器：

其中 LleakP 是移至變壓器初級(jí)側(cè)時(shí)的總漏感，IpkP是發(fā)生關(guān)斷時(shí)的初級(jí)電流。 該電路還需要進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證其他寄生效應(yīng)的潛在影響，以及公式中忽略的參數(shù)的貢獻(xiàn)，包括二極管正向電壓和恢復(fù)特性。 此外，如前所述，初級(jí)鉗位電路設(shè)計(jì)必須基于效率、峰值漏極電壓、輸出電流限制和交叉調(diào)節(jié)之間的權(quán)衡。

二、非耗散鉗位電路

由于鉗位電路中的功率損耗會(huì)顯著影響整體電源效率，因此衍生出許多電路來(lái)最小化或消除這種損耗。 盡管在這項(xiàng)工作中取得了成功，但此類解決方案幾乎總是會(huì)增加額外的電路復(fù)雜性，因此需要進(jìn)行良好的工程權(quán)衡分析。 有一種創(chuàng)新的替代方案，即在反激式電源變壓器中添加一個(gè)緩沖繞組。 這種類型的鉗位電路的工作方式與 RCD 鉗位非常不同，如圖 2所示。

圖2 非耗散鉗位電路

這種類型的主要特點(diǎn)是：

• 提高效率，同時(shí)降低初級(jí)MOSFET 上的電壓應(yīng)力。

• 改進(jìn)交叉監(jiān)管。 鉗位電壓不會(huì)立即出現(xiàn)。 它在換向期間逐漸增加，從而降低了振鈴效應(yīng)。 此外，它的最終電壓明顯低于 RCD 電路，從而實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)和更長(zhǎng)的換向。 因此，換向期間次級(jí)繞組之間共享的電流較少依賴于變壓器寄生，因此更好地遵循每個(gè)輸出的負(fù)載水平。

• 在較低負(fù)載電流時(shí)達(dá)到電流限制，這是一個(gè)缺點(diǎn)。 從初級(jí)到次級(jí)的轉(zhuǎn)換更漸進(jìn)（更慢），這意味著更多的伏秒損失。 因此，可以在較低的負(fù)載電流下達(dá)到電源電流限制。

該鉗位電路的工作原理是首先吸收鉗位電容器中的泄漏能量，然后通過(guò)稱為緩沖繞組的附加變壓器繞組將其回收。 理論上，沒(méi)有能量損失。

三、次級(jí)繞組、緩沖器的電壓應(yīng)力

位于反激變壓器次級(jí)側(cè)的半導(dǎo)體在換向過(guò)程中也會(huì)受到電壓瞬變的影響。 在某些情況下，RC 緩沖器等保護(hù)電路會(huì)很有用（見(jiàn)圖3）。

圖 3 同步整流器的RC緩沖電路

使用同步整流器時(shí)，當(dāng)從次級(jí)整流為初級(jí)時(shí)，MOSFET 兩端的電壓應(yīng)力可能在兩種不同情況下發(fā)生。 首先，在空載時(shí)，磁化電流在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)改變極性，在同步整流器關(guān)閉之前達(dá)到峰值負(fù)值，導(dǎo)致泄漏能量。 此外，如果在換向過(guò)程中初級(jí) MOSFET 存在過(guò)度的交叉?zhèn)鲗?dǎo)，則會(huì)出現(xiàn)直接變壓器耦合。 這會(huì)在次級(jí)繞組中產(chǎn)生很強(qiáng)的泄漏能量，并增加同步整流器上的電壓應(yīng)力。

其次，在滿載時(shí)，換向期間兩個(gè) MOSFET 之間的死區(qū)時(shí)間將導(dǎo)致同步整流器的體二極管導(dǎo)通，從而導(dǎo)致反向恢復(fù)問(wèn)題，從而導(dǎo)致同步整流器中的瞬態(tài)應(yīng)力。

圖4顯示了這兩種情況。 請(qǐng)注意，在滿載時(shí)，電壓應(yīng)力在同步整流器關(guān)閉之后發(fā)生，但恰好在初級(jí) MOSFET 開(kāi)啟時(shí)發(fā)生，從而確認(rèn)反向恢復(fù)。 在空載時(shí)，負(fù)磁化電流的影響導(dǎo)致同步整流器關(guān)閉時(shí)的泄漏能量。 對(duì)于這種特殊情況，Vgs(Sync) 和 Vgs(FET) 沒(méi)有重疊，這限制了空載時(shí)的電壓應(yīng)力。

圖4具有 10Ω/1.2nF 緩沖器和 SIR414 MOSFET 的同步整流器上的電壓應(yīng)力

電阻和電容有一個(gè)最佳值，超過(guò)這個(gè)值就不能進(jìn)一步降低電壓應(yīng)力。 通過(guò)使用最終變壓器和 MOSFET 進(jìn)行測(cè)試來(lái)優(yōu)化緩沖器非常重要。

緩沖器關(guān)斷損耗可以用這個(gè)公式估算，不包括寄生漏源電容：

其中 Csn 是緩沖器電容，IpkS 是峰值負(fù)次級(jí)電流，LleakS 是移動(dòng)到次級(jí)側(cè)時(shí)的次級(jí)到初級(jí)漏電感。 測(cè)試并尋找輸出二極管兩端的電壓過(guò)沖以確保其額定電壓足夠，這一點(diǎn)很重要。