淺析開關(guān)模式電源的諧振坐標方法

來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：秩名2013年06月20日 10:33

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[導(dǎo)讀] 本文將介紹設(shè)計和分析反激式轉(zhuǎn)換器的RCD緩沖器的新方法。諧振坐標提供了一個了解主開關(guān)關(guān)斷瞬態(tài)期間的簡單方式，并有助于輕松設(shè)計和分析RCD緩沖器。

關(guān)鍵詞：RCD緩沖開關(guān)電源

　　設(shè)計開關(guān)模式電源時，最麻煩的部件是RCD緩沖器。設(shè)計RCD緩沖器的傳統(tǒng)方法沒有主開關(guān)的關(guān)斷瞬態(tài)期間的詳細說明。因此，傳統(tǒng)方式設(shè)計中的設(shè)計等式也不完全正確。本文將介紹設(shè)計和分析反激式轉(zhuǎn)換器的RCD緩沖器的新方法。諧振坐標提供了一個了解主開關(guān)關(guān)斷瞬態(tài)期間的簡單方式，并有助于輕松設(shè)計和分析RCD緩沖器。

　　1. 引言

　　從商業(yè)上講，反激式轉(zhuǎn)換器因結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕和成本低而得到廣泛使用。但是它的主開關(guān)執(zhí)行硬開關(guān)操作，導(dǎo)致主開關(guān)上有較高的電壓尖峰和振蕩。主開關(guān)的電壓應(yīng)力視電壓尖峰大小而增加。為減少電壓尖峰以便使用更低成本的低額定電壓的MOSFET，最廣泛的方法是RCD緩沖器網(wǎng)絡(luò)。即使緩沖器電壓隨緩沖器電阻降低而降低，但緩沖器網(wǎng)絡(luò)上的功耗增加，導(dǎo)致總系統(tǒng)效率降低。因此，RCD緩沖器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)優(yōu)化以同時符合主開關(guān)電壓應(yīng)力和總系統(tǒng)效率兩個要求。

　　本文將先介紹由主變壓器的漏電感而產(chǎn)生的電壓尖峰的傳統(tǒng)分析。將介紹描述關(guān)斷瞬態(tài)期間的簡單方式用于進一步分析。緩沖器電流將在緩沖器坐標中分析，以便提供更詳細的設(shè)計等式。

　　2. RCD緩沖器設(shè)計和分析

　　2.1 RCD緩沖器設(shè)計的一般方法

　　圖1顯示具有RCD緩沖器的傳統(tǒng)反激式轉(zhuǎn)換器。

　　傳統(tǒng)反激式轉(zhuǎn)換器

　　圖1：傳統(tǒng)反激式轉(zhuǎn)換器

　　RCD緩沖器電路用于箝位由漏電感Llk和主開關(guān)漏極至源極的電容CDS之間的諧振導(dǎo)致的電壓尖峰。有多種假定來描述工作原理以設(shè)計RCD緩沖器，如下所示：

　　（1） Vsn》nVout和Vsn由于較大的Csn而幾乎恒定：

　?。?） CDS=COSS+CTRANS，無論vDS（t）如何都恒定：

　?。?）當主開關(guān)Q1關(guān)閉時，無次級端漏電感，因此iDS（t）可瞬時傳輸至次級端二極管電流iD1（t），其中Csn是緩沖器電容，CDS是主開關(guān)漏極和源極之間的有效電容，COSS是MOSFET的輸出電容，CTRANS是變壓器一次電路端子之間的有效電容，vDS（t）是主開關(guān)間的電壓，iDS（t）是流過主開關(guān)的電流，而Q1是主開關(guān)。

　　圖2顯示緩沖器二極管傳導(dǎo)時的等效電路。

　　緩沖器二極管接通期間的等效電路

　　圖2：緩沖器二極管接通期間的等效電路

　　當開關(guān)Q1關(guān)閉時，主電流對Q1的COSS充電（同時對變壓器的CTRANS放電）。當COSS被充電至Vin+nVout時，次級端二極管接通，能量傳輸至次級端，并且對COSS持續(xù)充電，因為漏電感Llk仍有一些剩余能量。當Q1的vDS（t）增加至Vin+Vsn，緩沖器二極管Dsn接通，vDS（t）箝位在Vin+Vsn。當Dsn傳導(dǎo)時，Llk上的電壓為Vsn-nVout，這樣Dsn（ts）的導(dǎo)通時間可獲取如下：

　　分析開關(guān)模式電源的諧振坐標方法（1）