菜鳥級別要注意的RCD吸收電路詳解
發布時間:2015-02-28 責任編輯:sherryyu
【導讀】本篇文章介紹了開關電源當中的RCD電路吸收設計,主要針對新手對這種吸收電路進行較為全麵的講解和剖析,希望大家在閱讀過本篇文章之後能夠有所收獲。
RCD電路在電源中能夠較大程度的吸收電阻,從而起到降低損耗的作用。但是開關電源當中的RCD吸收電路較為複雜,如果想要新手在短時間內掌握是比較困難的,所以本文就將對開關電源當中的RCD吸收設計進行講解,希望能對大家有所幫助。
MOS電壓尖峰的吸收電路有很多種,比如RCD,RDTVS,RCD+TVS等,但常用的是前兩者,所以本文將著重講一下前麵兩種形式的參數設計。
即如下兩圖形式:


開始設計電路參數之前,我們先定義一下變量含義以便下麵描述:
Lr:初級漏感電感量:
Vcmax、Vcmin、Vcavg、△Vc:RCD中C(如上圖1種的C1)兩端的峰值電壓,穀底電壓,平均電壓,峰值電壓和穀底電壓的差值,(由定義有,△Vc=Vcmax-Vcmin:Vcavg=Vcmin+△Vc/2)
Vtvs:如上圖2中的TVS的擊穿電壓。
f:開關電源的工作頻率(已知)
Ipk:變壓器初級峰值電流(關於Ipk的確定,我們在設計變壓器時已定下,當然也要在低壓滿載情況下實測,某些IC自帶限流點則簡單點)
Vdsmax:主開關管MOS的最大額定電壓。
Vor:次級反射到初級的反射電壓。
有了以上變量定義,下麵我們開始轉入正題:
1、測量主變壓器的初級漏感電感量Lr
這(zhe)兩(liang)種(zhong)鉗(qian)位(wei)電(dian)路(lu)均(jun)是(shi)為(wei)了(le)吸(xi)收(shou)漏(lou)感(gan)的(de)能(neng)量(liang)以(yi)降(jiang)低(di)主(zhu)開(kai)關(guan)管(guan)的(de)電(dian)壓(ya)應(ying)力(li),既(ji)然(ran)是(shi)吸(xi)收(shou)漏(lou)感(gan)的(de)能(neng)量(liang),顯(xian)然(ran)我(wo)們(men)要(yao)知(zhi)道(dao)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)漏(lou)感(gan)能(neng)量(liang)有(you)多(duo)大(da)。然(ran)而(er),需(xu)要(yao)知(zhi)道(dao)漏(lou)感(gan)能(neng)量(liang)有(you)多(duo)大(da),需(xu)要(yao)知(zhi)道(dao)漏(lou)感(gan)多(duo)大(da),因(yin)此(ci)第(di)一(yi)步(bu)我(wo)們(men)就(jiu)要(yao)測(ce)量(liang)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)漏(lou)感(gan)Lr。
2、計算漏感能量E
E=1/2*Lr*Ipk²
3、確定Vcmax或Vtvs
一般我們至少要給MOS電壓應力留有10%的裕量,保守情況留有20%的裕量,尤其是沒有軟啟動切功率相對較大的電源裏,這裏我們取20%的裕量。所以就有Vcmax(Vtvs)=80%*Vdsmax-√2*Vinmax。
4、確定△Vc,Vcavg,Vcmin(TVS方案無此步驟)
RCD電路中C1兩端電壓是變化的,主開關關斷時漏感能量迅速將其充電至Vcmax,然後通過R慢慢放電到Vcmin。這個△Vc一般我們會設計在10%-15%Vcmax左右。有了△Vc即可得到Vcavg,Vcmin。
5、確定R2大小
在第二步中我們已經計算出了漏感能量,假設我們的漏感能量全部被轉移到C1(或被TVS消耗掉)中,那麼R2上必然消耗掉這些能量。當然,漏感的能量不會全部轉移到C1中或被TVS消耗掉,但是作為一個理論設計指導,此假設是合理的(假設誤差由實際測試結果來調整)。
所以,Vcavg²/R=E*f
由此式即可計算出R2的大小,亦可得出R2的功率要求,一般要保證R2的功率要大於此功率(E*f)的1.5-2.5倍。若為TVS則,TVS的功率也要和電阻的功率要求一樣,要大於1.5-2.5*E*f。
6、確定C1的大小
由第五步中的假設,可知:E=1/2*C1*(Vcmax²-Vcmin²)所以C1大小可求出。至此我們分析了R2,C1,ZD1(TVS)的設計流程,還有R1和D1的要求了。
7、R1可以改善EMI,同時限製D1的反向恢複電流,小功率電源中常用。
一般我們會選取幾十Ω左右,當然功率越大,Ipk越大,此電阻的損耗越大,所以要取的越小,大功率此電阻取幾Ω即可,甚至不要此電阻。大功率電源中慎用此電阻。
功耗要大於Ipk²*R1
8、D1一般用快恢複或超快恢複二極管
二極管電流電壓按一般裕量原則1.5Ipk,1.5Vcmax即可,功耗要求大於1/2*Ipk*Vf(DCM模式),CCM模式1/2*Ipk替換為初級平均電流即可,主要還是看此二極管的發熱量。關於D1用慢管的運用,一定要配合好R1且在小功率場合。
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