首先對上一節(jié)的內(nèi)容(反激拓撲6—反激變壓器之漏感)進行一個補充,漏感不僅會造成初級開關(guān)管電壓應(yīng)力尖峰,同時在CCM模式下,當初級開關(guān)管導通瞬間,次級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,通常我們會在二極管兩端并聯(lián)RC吸收對電壓尖峰進行吸收。(對于RC吸收參數(shù)的計算,后續(xù)有機會詳解,給自己留的作業(yè)太多了。。。)
上一節(jié),主要談到漏感對反激電路兩個關(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)計電路大家都很熟悉,如下圖所示
開關(guān)管關(guān)斷過程的波形如下圖所示。
注:以上波形來源于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會超過Vin+n(Vo+VF),此時,變壓器的漏感電流依原初始方向繼續(xù)流動,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(實際應(yīng)用中,開關(guān)管關(guān)斷存在一個漸變的過程);另一路(即iSn)經(jīng)由緩沖電路的二極管(DSn)向電容(CSn)充電。在計算過程中,我們可以假設(shè)開關(guān)管關(guān)斷過程為理想的關(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。從電路的拓撲中,我們可以得出,漏感上的電壓降為
其中Vsn就是RCD吸收電容上的電壓,一般Vsn設(shè)計為反射電壓n(Vo+VF)的2~2.5倍。根據(jù)伏秒平衡原則,可以計算出吸收過程的時間為
根據(jù)波形可以計算RCD電路的功率損耗為
將tSn帶入上式可得
在前述章節(jié)中有強調(diào)過(反激拓撲5—如何設(shè)計反激變壓器?),CCM模式和DCM模式中,開關(guān)管的峰值電流計算方式不同。
CCM模式中
DCM模式中,因為存在電流為0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可以通過其允許的紋波電壓以及能量守恒原則進行計算
一般緩沖電容的電壓紋波△VSn設(shè)計為電容兩端電壓VSn的5%~10%。RCD電路吸收效果對比波形如下
注:以上波形來源于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)進行詳細講解)
②采用低導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交叉調(diào)整率的影響;
③輸出加假負載,改善輕載條件下的交叉調(diào)整率,假負載可以幫助釋放變壓器漏感中存儲的能量,但是會增加待機功耗。
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收到一定程度的影響,需要綜合評估應(yīng)用場景的需求。
注:以上圖片來源于芯朋微官方網(wǎng)站
參考文檔《Fairchild Semiconductor—Design Guidelines for RCD Snubber of Flyback Converters》