所有PWM轉(zhuǎn)換器都有寄生元件,，可導(dǎo)致必須適當(dāng)抑制的振鈴波形。不這樣做,，半導(dǎo)體元件就可能失效,，噪聲水平將比要求的更高。本文將介紹用于備受青睞的反激式轉(zhuǎn)換器的最常用的RCD箝位電路,，及其設(shè)計公式,。

　　沒有緩沖器，反激式變壓器振鈴的漏感會隨電路中的雜散電容產(chǎn)生,，生產(chǎn)大幅度高頻波形,，如圖所示1。

　　許多應(yīng)用筆記和設(shè)計沒有解決這個問題,，忽略了振鈴波形和轉(zhuǎn)換器的運行,。有兩個問題：首先，在FET漏極有過大的電壓,，可能導(dǎo)致雪崩擊穿并最終導(dǎo)致器件故障,。其次，振鈴波形將成為輻射和傳導(dǎo)到整個電源,、負載和電子系統(tǒng),，引起噪聲問題甚至邏輯錯誤。振鈴頻率還將以輻射和傳導(dǎo)EMI是形式表現(xiàn)為EMI頻譜的峰值,。

　　在大多數(shù)設(shè)計中,，這是不可接受的，必須增加電路元件抑制振鈴（使用一個RC緩沖器）,，或者箝制電壓（用RCD箝位）,，或者兩個都用。這些網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計是測量和分析的結(jié)合,，可以確保耐用和可靠的效果,。

　　反激式轉(zhuǎn)換器的初級RCD箝位

　　圖2給出了一個RCD箝位電路，當(dāng)一個RC緩沖器不足以有效防止開關(guān)過壓時,，它可用來限制FET漏極的峰值電壓,。一旦漏極電壓超過箝位電容器電壓，RCD箝位即靠吸收漏感電流工作,。采用一個比較大的電容器可保持一個開關(guān)周期的電壓恒定,。

　　RCD箝位的電阻器總會浪費功率。即使在轉(zhuǎn)換器上有很小的負載,，電容器都將進行充電高達從轉(zhuǎn)換器次級反射的電壓,，即vf。由于負載增加,，更多能量將流入電容器,，而電壓將提高更多，即vx，它在理想的方波反激電壓之上,。該波形定義了這些電壓,，如圖2所示。

　　設(shè)計步驟1——測量漏感

　　重要的是測量反激式變壓器的漏感,，然后再設(shè)計緩沖器,。不要不只猜測電感值，而是要明白磁性元件制造商的最差規(guī)格對設(shè)計來說經(jīng)常不夠精確,。另外,，漏感是頻率相關(guān)的，必須在適當(dāng)?shù)念l率值進行測量,。

　　設(shè)計步驟2——確定峰值箝位電壓

　　現(xiàn)在必須決定功率MOSFET可以容許多少電壓,，并計算在箝位電平條件下箝位將耗散的功率量。與漏感L相關(guān)的功率,，及關(guān)斷時的當(dāng)前最差電流Ip可以表示為：

　　公式1

　　對RCD緩沖器的分析出現(xiàn)在論文和大量應(yīng)用筆記當(dāng)中,。假設(shè)沒有雜散電容要充電，所有泄漏能量都被傳導(dǎo)到來自漏感的緩沖電容器,。假定電容器足夠大,，其邏輯值在在一次開關(guān)周期期間沒有顯著變化。

　　利用這些假設(shè),，RCD箝位的功耗可以表示為存儲在電感器中的能量,，具體如下：

　　公式2

　　換句話說，我們讓開關(guān)上的箝位電壓升得越高,，總功耗越低,。但是當(dāng)然，我們必須對此進行平衡以防止總電壓出現(xiàn)在功率FET兩端,，因此我們不能任意降低功耗,。

　　一個典型設(shè)計可用于電壓vx等于1/2反激電壓。在這種情況下,，功耗等于存儲在漏感中能量的三倍,，它不是一個立即可見的結(jié)果。然而,，這是一個保守的估計,。它沒有解釋電感器的有損放電，也沒有解釋雜散電容,。實際上,，由于這些結(jié)果，該設(shè)計的箝位損失將比預(yù)期的更少,。

　　高壓離線設(shè)計這些經(jīng)常限制使用一個最高電壓為650或700V的FET,，電壓vx將將很難限制所設(shè)定的最大輸入電壓,、最大電流和FET擊穿電壓。不要超過FET規(guī)定的Vds,，意識到擊穿可能隨溫度變化,。一些設(shè)計人員依賴于FET的雪崩能力，讓它有規(guī)律地超過擊穿電壓,。這不是為可靠的電源設(shè)計推薦的,。

　　設(shè)計步驟3——選擇箝位電阻器

　　緩沖器的電容器需要足夠大,，以保持一個相對恒壓,，同時吸收泄漏能量。除了這一考慮,，其邏輯值要求不高,，當(dāng)緩沖器正常工作時不會影響峰值電壓。

　　電阻器在確定峰值電壓vx方面是至關(guān)重要的元件,，因此需要根據(jù)以下公式選擇：

　　公式3

　　一個大數(shù)值電阻器將減緩箝位電容器的放電,，有助于電壓提升到更高值。一個小數(shù)值電阻器將導(dǎo)致較低的箝位電壓,，而功耗將增加,。

　　設(shè)計步驟4——計算功率損耗

　　現(xiàn)在緩沖器設(shè)計已經(jīng)完成，但是我們經(jīng)常還需要知道上述公式中,，除了最差條件電流Ip,，電流的功耗是多少。使用以下公式計算某一給定峰值電流I和漏感L的已知緩沖器的電壓上升,。

　　vx是電壓上升值,，高于反激電壓，可以表示為：

　　公式4

　　功耗可以表示為：

　　公式5

　　設(shè)計步驟5——實驗驗證

　　設(shè)計的實驗驗證是必不可少的,，因為將出現(xiàn)沒有計入公式的結(jié)果,，你的電路將出現(xiàn)非理想的元件。圖3所示為箝制FET漏極電壓峰值電路的效益,。

　　圖3. 帶有初級RCD箝位的反激式轉(zhuǎn)換器漏極電壓,。

　　該數(shù)值還給出了一個RCD箝位限制。在箝制周期結(jié)束之后,，電路恢復(fù)振鈴,。采用理想的元件，這將不會發(fā)生,。不過,，RCD箝位的二極管有一個有限的反向恢復(fù)時間，有助于漏感電流流入二極管的相反方向,，可導(dǎo)致振鈴,。RCD緩沖器各種類型二極管選擇至關(guān)重要。它必須盡可能的快，具有合適的額定電壓,。

　　這個振鈴的嚴重程度將取決于RCD二極管兩端反向施加的電壓,。你允許的箝位電壓爬得越高，功耗就越低,，電壓越高且dv/dt施加在二極管上,，振鈴將增加。

 　　通過采用RC緩沖器隨后的振鈴可以再一次被抑制,。

　　總結(jié)

　　RCD箝位電路對所有反激式轉(zhuǎn)換器非常有用,，可以減少功率FET上的壓力。要確保箝位的目的是將最差工作條件下（高電壓和最大電流極限）的電壓限制低于元件的額定電壓,。本文中的設(shè)計公式排除了來自箝位設(shè)計的猜測,。