【導(dǎo)讀】反激電源是最常用的拓?fù)渲弧Ｆ渥儔浩髀└谐?huì)引起原邊振鈴，并導(dǎo)致會(huì)損壞 MOSFET 的電壓尖峰。因此，通過(guò)變壓器和MOSFET 組件的合理設(shè)計(jì)來(lái)控制振鈴非常重要。針對(duì)如何降低漏感，MPS 引入了一種 RCD 鉗位電路設(shè)計(jì)策略，下面我們將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)地描述。

RCD 鉗位電路設(shè)計(jì)

在反激電路中，一旦 MOSFET 管關(guān)斷，變壓器就會(huì)將原邊的能量傳輸?shù)礁边叄└心芰繀s無(wú)法被轉(zhuǎn)移，這會(huì)導(dǎo)致電路中的雜散電容產(chǎn)生振鈴。漏感是產(chǎn)生振鈴的根本原因，它占總電感量的 1% 至 5%，但卻無(wú)法完全消除。不過(guò)，我們可以通過(guò)特殊的繞線方法來(lái)降低漏感。

圖 1 顯示的三明治繞線法（夾心繞線法）是降低漏感的一種傳統(tǒng)方法。與制作三明治的過(guò)程類似，原邊繞組（N_P）被一分為二，然后將副邊繞組（N_S）依次纏繞在一半的N_P、輔助繞組和剩下的一半N_P上。

圖 1：降低漏感的夾心繞線法

圖2顯示了MOSFET關(guān)斷后的逆變電路，此時(shí)MOSFET兩端的電壓由三部分組成：最大輸入電壓（V_INMAX）、副邊折射電壓（V_OR = n x V_O）和振鈴產(chǎn)生的峰值電壓（V_SPIKE）。 在輸入輸出電壓、匝數(shù)比（n）和MOSFET選定的情況下，應(yīng)盡可能抑制V_SPIKE，以確保MOSFET工作在應(yīng)力范圍之內(nèi)。工程師通常會(huì)選擇 RCD 鉗位電路來(lái)抑制振鈴，因?yàn)樗O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低廉并且能夠有效抑制電壓尖峰。

圖 2：抑制峰值電壓以確保 MOS 工作在應(yīng)力范圍之內(nèi)

正確選擇 RCD 鉗位電路至關(guān)重要，因?yàn)椴焕硐氲碾娮韬碗娙葜禃?huì)增加 MOSFET 的應(yīng)力或電路功耗。 圖 3 顯示出，當(dāng) MOSFET 導(dǎo)通時(shí)，能量存儲(chǔ)在勵(lì)磁電感 (L_M) 和漏電感 (L_S) 中；當(dāng) MOSFET 關(guān)斷時(shí)，L_M 中的能量被轉(zhuǎn)移到副邊，但漏感能量不會(huì)轉(zhuǎn)移。漏感會(huì)被釋放以導(dǎo)通D₁，并為 C₁充電。一旦充電電壓達(dá)到 V_CLAMP，則D₁ 關(guān)斷，C₁ 通過(guò)R₁放電。

圖 3：MOSFET 導(dǎo)通/關(guān)斷時(shí)的能量傳輸

選擇R₁ 時(shí)，需要考慮電阻功率 1/3的降額。根據(jù)能量守恒原理，R₁ 可由公式（1）計(jì)算得出：

鉗位電容 (C₁) 應(yīng)足夠大，以便在吸收漏感能量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低脈動(dòng)電壓。脈動(dòng)電壓通常取鉗位電壓的 5% 至10% 。要確定 C₁的最小值，需要考慮其寄生 R 和 L 較小。最小C₁可以通過(guò)公式 (2) 來(lái)計(jì)算：

MPS解決方案

MPS 提供了優(yōu)秀的電源解決方案以優(yōu)化原邊調(diào)節(jié) (PSR)。MPX2002 是一款一體化反激控制器，它具有集成的原邊驅(qū)動(dòng)電路、副邊控制器、同步整流驅(qū)動(dòng)器以及安全合規(guī)反饋。其同步整流器 (SR)可以匹配原邊 MOSFET 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 下的安全運(yùn)行。MPX2002 無(wú)需輔助繞組來(lái)驅(qū)動(dòng)下管 SR MOSFET，即使在輸出不足的情況下也是如此。這種方案改進(jìn)了圖 1 中的傳統(tǒng)三明治繞線法。

MP8017是一款兼容IEEE 802.3af 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)供電 (PoE) 受電設(shè)備 (PD)。它專為反激拓?fù)渲械挠性淬Q位原邊調(diào)節(jié)（PSR）而設(shè)計(jì)；也可以通過(guò)在副邊放置一個(gè)光耦合器，針對(duì)有源鉗位反激拓?fù)湓O(shè)置為副邊調(diào)節(jié) (SSR)。

結(jié)論

RCD電路設(shè)計(jì)可以作為一種簡(jiǎn)單有效的抑制方法來(lái)控制反激原邊振鈴。通過(guò)審慎選擇電阻和電容，鉗位電路可以更好地吸收漏感能量。另外，RCD鉗位電路不消耗主勵(lì)磁電感能量，而且可以降低峰值電壓和功率器件的開關(guān)應(yīng)力。

來(lái)源：MPS

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