電壓關斷型緩沖器(RCD Snubber)的基本類型及其工作原理
會發(fā)生高頻諧振而使開關管DS兩端電壓升高,但是由于漏感產生的VSPIKE的能量能夠及時轉移到CC中,而使CC的端電壓從次級反射電壓VOR上升到最大值(VOR+VSPIKE);當開關管導通時,CC通過電阻RC放電,這樣在下個周期開關管關斷前,能夠使得CC的端電壓從(VOR+VSPIKE)恢復到VOR。這樣,只要能夠合理設置時間常數,就能保證在一個周期內將漏感轉移到CC中的能量釋放完畢。
CC端電壓在理想情況下基本上是恒定的,僅在充、放電時存在一個變化量VSPIKE。而漏感的電流始終和初級電流串聯的,所以漏感電流的下降過程就是次級電流的上升過程。而漏感電流的下降過程是由RCD Clamp電路CC上的壓降和反射電壓VOR的差值決定的,差值越大電流下降就越快,能量傳輸也越快,因而效率會明顯提高。所以,此時開關管DS的電壓為(+VOR+VSPIKE)。這樣漏感兩端的電壓將為VSPIKE(一般可取10V20V),如圖3所示。由法拉第定律可知因漏感引起的初、次級能量傳輸的延遲時間為:(8)其中,IP為在開關管關斷時電感的峰值電流。
圖3 關斷瞬間開關管DS電壓與其電流波形
如果電路參數選擇適當,RCD Clamp電路兩端的電壓尖峰將通過CC來吸收,并且需要達到能量平衡,因漏感而產生的能量將完全消耗在RC上。
實驗結果分析
實驗中采用一個輸出功率為3.5W的反激式開關電源樣機,其主要參數如下:
PO=3.5W;VIN=220VAC;fs=43kHz;IP=0.1A;LP=6.63mH ;=871.3mH;NP=75;NS=12;次級對初級的反射電壓,取VOR=80V。另取VSPIKE=20V;開關管選用SMP4N100,其tr=18ns。
Snubber電路參數選擇及相關波形圖
經計算得出:
CS=2.143pF,RS=4.2k健?由于幾pF的電容不容易得到,故可以用10個22pF的瓷介電容串聯來等效代用。有RCD Snubber電容時,開關管兩端的電壓VDS波形見圖4;無Snubber電容的VDS波形見圖5。
圖4 有Clamp無Snubber的波形
圖5 Clamp+Snubber(2.2pF+4.2k)的波形
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