反激式開(kāi)關(guān)電源,rcd吸收電路工作原理-KIA MOS管

反激式開(kāi)關(guān)電源rcd吸收電路

反激開(kāi)關(guān)電源在MOS管關(guān)斷時(shí)，變壓器初級(jí)繞組漏感存儲(chǔ)的能量無(wú)法向次級(jí)繞組傳遞，初級(jí)繞組的漏感和MOS管的寄生電容產(chǎn)生了諧振電壓波形。

這個(gè)諧振電壓尖峰與次級(jí)繞組反射電壓、電源輸入電壓疊加在一起，加載到MOS管的DS兩端。如加載電壓超過(guò)MOS管的耐壓，則MOS管損壞。如加載電壓在MOS管耐壓之下，但靠近MOS管耐壓最大值，則影響MOS管使用壽命。

RCD吸收電路的作用就是抑制諧振電壓尖峰，為MOS管耐壓留出至少20%的電壓余量，避免MOS管損壞或影響MOS管使用壽命。另外，RCD吸收電路抑制了諧振電壓振蕩，對(duì)EMI有利。

反激式開(kāi)關(guān)電源,rcd吸收電路

RCD吸收電路工作原理

用于吸收MOS管電壓尖峰的電路還有其他電路形式，但在開(kāi)關(guān)電源中RCD吸收電路是最常用的。RCD吸收電路由二極管D，電阻R，電容C組成，其電路結(jié)構(gòu)如下圖所示。

反激式開(kāi)關(guān)電源,rcd吸收電路

結(jié)合原理圖，忽略二極管D的正向?qū)▔航怠?/span>當(dāng)MOS關(guān)斷時(shí)，諧振電壓波形在B點(diǎn)產(chǎn)生電壓尖峰，此時(shí)UB高于UA（初始時(shí)刻電容C兩端無(wú)電壓差），則UB通過(guò)二極管D向電容C充電。Uds電壓升高的本質(zhì)是初級(jí)繞組漏感瞬變電流感應(yīng)產(chǎn)生的電壓（初級(jí)繞組漏感存儲(chǔ)的磁能）向MOS管的寄生電容Coss進(jìn)行充電，寄生電容Coss兩端電荷積累，電壓差增大。

當(dāng)二極管D導(dǎo)通，由于電容C比MOS管的寄生電容大得多，所以電容C會(huì)分掉大部分電流（這部分電流本來(lái)是向寄生電容Coss充電的），使得寄生電容Coss充電過(guò)程變得緩慢，所以說(shuō)電容C會(huì)抑制Uds電壓尖峰。同時(shí)電阻R消耗初級(jí)繞組漏感存儲(chǔ)的能量，使得諧振波形盡快趨于平穩(wěn)。

在MOS管關(guān)斷的時(shí)間內(nèi)，鉗位電容很快充電達(dá)到設(shè)定的鉗位電壓，諧振電壓尖峰低于鉗位電壓（當(dāng)諧振電壓UB波形開(kāi)始下降到低于UA時(shí)，并一直保持UB低于UA，UB逐漸回落至Uin+Ur），之后鉗位二極管截止，鉗位電容C通過(guò)鉗位電阻R以熱能的形式釋放能量。

需要注意的是，需要限制電阻R放電的速度（意味著電阻阻值不能選得太小），保證鉗位電壓不會(huì)低于反射電壓，否則UB大于UA（此時(shí)UB=Uin+Ur，UA=Uin+Uclamp，Uclamp受電阻放電影響是逐漸減小的），則鉗位二極管導(dǎo)通，鉗位電阻開(kāi)始消耗原本要向次級(jí)繞組傳遞的能量，這樣會(huì)降低電源效率。通過(guò)這種方式，在MOS管關(guān)斷時(shí)，RCD吸收電路吸收初級(jí)繞組漏感在MOS管開(kāi)通時(shí)刻存儲(chǔ)的能量，限制Uds不得超過(guò)UA。

為了避免上一周期鉗位電容C存儲(chǔ)的能量影響下一個(gè)周期鉗位動(dòng)作，要求在下一次MOS導(dǎo)通之前，電阻R將鉗位電容C上的能量釋放全部釋放掉。如果沒(méi)有電阻R，則在每個(gè)周期漏感都將對(duì)電容C進(jìn)行充電，使得電容C兩端電壓不斷升高，直至MOS管或電容承受不住高電壓而損壞。一般地，要求MOS管開(kāi)關(guān)周期T=（2~4）×RC。

下圖為開(kāi)關(guān)電源增加RCD電路前后MOS管Uds測(cè)試波形對(duì)比，左圖為加RCD之前電路的測(cè)試結(jié)果，右圖為為加RCD之后電路的測(cè)試結(jié)果：

紅：MOS管Uds電壓，藍(lán)：MOS管耐壓Uds max

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