反激變換器需要使用RCD吸收電路RSn、CSn和DSn,鉗位VDS的尖峰電壓值不超過功率MOSFET管的最大額定值,同時具有一定裕量。開關電壓波形VDS中,n·Vo為次級輸出電壓反射到初級的電壓,VC為電容CSn的直流電壓,也就是鉗位電壓。
圖1 反激變換器RCD吸收電路
圖2 反激變換器VDS波形
功率MOSFET管關斷后,VDS電壓從0開始上升;當其上升到Vin+VC時,吸收電路的二極管DSn導通,VC電壓反向加在初級繞組的漏感Llk二端,漏感Llk去磁,電流從最大值Ipk下降。
圖3 吸收電路工作波形
當漏感Llk的電流從最大值Ipk降低到0時,二極管DSn自然關斷,二極管DSn導通持續的實際為tSn,Ipk等于初級的最大電流。
tSn、Ipk等分別為:
二極管DSn導通時,電容CSn才能夠充電,因此,電容CSn充電的平均電流等于二極管DSn平均電流:
其中,QSn為電容CSn充電電荷。由吸收電路工作波形,電容CSn充電電流和時間t(水平X軸)組成的三角形面積即為QSn,代入tSn得到QSn:
電容CSn充電的平均電流為:
相對于開關周期,tSn時間非常小,電容CSn放電的平均電流為:
根據電容電荷平衡的原理,在每個開關周期,充電電荷和放電電荷必須相等,充電電流的平均值和放電電流的平均值必須相等,可以得到:
解得電阻RSn為:
電阻RSn功率損耗為:
設計反激變換器時,fS和Vo已知,計算確定了n、Llk和Ipk后,只要設定VC的值,就可以得到RSn的值。
根據系統最大直流電壓Vin(Max)和選取的功率MOSFET管的最大額定電壓BVDSS以及要求的電壓裕量Vmargin,來設定VC的電壓值。例如,如果Vin(Max)為400V(最大285VAC),功率MOSFET管的最大額定電壓BVDSS為650V,電壓裕量Vmargin為最大額定電壓BVDSS的15%,97.5V,取100V,那么,VC為:
VC取得越大,VDS尖峰電壓越高,電壓裕量越小,功率損耗越?。籚C取得越小,VDS尖峰電壓越小,電壓裕量越大,功率損耗越大。
電容CSn放電時,有:
電容CSn的電壓紋波范圍為1-5%,如果取3%,則有:
總結:
1、設定鉗位電壓VC的值后,即可求出電阻RSn的值。
2、設定電容CSn的電壓紋波值,即可求出電容CSn的值。
3、參數選擇要對最大尖峰電壓和功率損耗進行折衷設計。
審核編輯:劉清
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原文標題:Flyback反激變換器RCD吸收電路計算
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