首先對(duì)上一節(jié)的內(nèi)容(反激拓?fù)?—反激變壓器之漏感)進(jìn)行一個(gè)補(bǔ)充,漏感不僅會(huì)造成初級(jí)開關(guān)管電壓應(yīng)力尖峰,同時(shí)在CCM模式下,當(dāng)初級(jí)開關(guān)管導(dǎo)通瞬間,次級(jí)漏感也容易與二極管的結(jié)電容發(fā)生諧振,在二極管兩端產(chǎn)生電壓尖峰,通常我們會(huì)在二極管兩端并聯(lián)RC吸收對(duì)電壓尖峰進(jìn)行吸收。(對(duì)于RC吸收參數(shù)的計(jì)算,后續(xù)有機(jī)會(huì)詳解,給自己留的作業(yè)太多了。。。)
上一節(jié),主要談到漏感對(duì)反激電路兩個(gè)關(guān)鍵的影響,即開關(guān)管電壓尖峰和交叉調(diào)整率。
(1)利用RCD吸收漏感造成的電壓尖峰典型的RCD設(shè)計(jì)電路大家都很熟悉,如下圖所示
開關(guān)管關(guān)斷過(guò)程的波形如下圖所示。
注:以上波形來(lái)源于RICHTEK官網(wǎng)
在開關(guān)管關(guān)斷瞬間,由于漏感的作用,開關(guān)管兩端的電壓Vds會(huì)超過(guò)Vin+n(Vo+VF),此時(shí),變壓器的漏感電流依原初始方向繼續(xù)流動(dòng),它將分成兩路:一路(即Ids)在逐漸關(guān)斷的開關(guān)管繼續(xù)流動(dòng)(實(shí)際應(yīng)用中,開關(guān)管關(guān)斷存在一個(gè)漸變的過(guò)程);另一路(即iSn)經(jīng)由緩沖電路的二極管(DSn)向電容(CSn)充電。在計(jì)算過(guò)程中,我們可以假設(shè)開關(guān)管關(guān)斷過(guò)程為理想的關(guān)斷,即關(guān)斷瞬間,開關(guān)管電流(即iDS)變?yōu)?,剩余的全部電流流入RCD電路,即iSn=iDS_Peak。從電路的拓?fù)渲校覀兛梢缘贸?,漏感上的電壓降?/span>
其中Vsn就是RCD吸收電容上的電壓,一般Vsn設(shè)計(jì)為反射電壓n(Vo+VF)的2~2.5倍。根據(jù)伏秒平衡原則,可以計(jì)算出吸收過(guò)程的時(shí)間為
根據(jù)波形可以計(jì)算RCD電路的功率損耗為
將tSn帶入上式可得
在前述章節(jié)中有強(qiáng)調(diào)過(guò)(反激拓?fù)?—如何設(shè)計(jì)反激變壓器?),CCM模式和DCM模式中,開關(guān)管的峰值電流計(jì)算方式不同。
CCM模式中
DCM模式中,因?yàn)榇嬖陔娏鳛?的區(qū)間,上述公式不再使用,依據(jù)能量守恒原則
RCD吸收電路的電容CSn可以通過(guò)其允許的紋波電壓以及能量守恒原則進(jìn)行計(jì)算
一般緩沖電容的電壓紋波△VSn設(shè)計(jì)為電容兩端電壓VSn的5%~10%。RCD電路吸收效果對(duì)比波形如下
注:以上波形來(lái)源于RICHTEK官網(wǎng)
(2)改善反激變壓器交叉調(diào)整率的方法
①減小變壓器漏感,主要涉及到變壓器的繞制方式(后續(xù)進(jìn)行詳細(xì)講解)
②采用低導(dǎo)通電壓的整流二極管或采用同步整流的方式可減小變壓器漏感對(duì)交叉調(diào)整率的影響;
③輸出加假負(fù)載,改善輕載條件下的交叉調(diào)整率,假負(fù)載可以幫助釋放變壓器漏感中存儲(chǔ)的能量,但是會(huì)增加待機(jī)功耗。
④輸出增加穩(wěn)壓電路(如串聯(lián)穩(wěn)壓、DCDC等)
⑤采用多路輸出加權(quán)反饋控制方法、利用加權(quán)的原理,把主輸出電壓和輔助輸出電壓按一定的權(quán)重比例進(jìn)行取樣反饋,從而使輔助輸出電壓也能像主輸出電壓一樣,能夠?qū)φ伎毡绕鸬揭欢ǖ恼{(diào)節(jié)作用,使輔助輸出電壓的變化得到一定程度的改善,從而降低輸出電壓的交叉調(diào)整率。由于主反饋輸出電壓被加權(quán)系數(shù)影響,主反饋輸出電壓的精度會(huì)收到一定程度的影響,需要綜合評(píng)估應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
注:以上圖片來(lái)源于芯朋微官方網(wǎng)站
參考文檔《Fairchild Semiconductor—Design Guidelines for RCD Snubber of Flyback Converters》