【導讀】反激電源是最常用的拓撲之一。其變壓器漏感常會(huì )引起原邊振鈴，并導致會(huì )損壞 MOSFET 的電壓尖峰。因此，通過(guò)變壓器和MOSFET 組件的合理設計來(lái)控制振鈴非常重要。針對如何降低漏感，MPS 引入了一種 RCD 鉗位電路設計策略，下面我們將對此進(jìn)行詳細地描述。
RCD 鉗位電路設計
在反激電路中，一旦 MOSFET 管關(guān)斷，變壓器就會(huì )將原邊的能量傳輸到副邊，但漏感能量卻無(wú)法被轉移，這會(huì )導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(xiàn)方法來(lái)降低漏感。
圖 1 顯示的三明治繞線(xiàn)法（夾心繞線(xiàn)法）是降低漏感的一種傳統方法。與制作三明治的過(guò)程類(lèi)似，原邊繞組（NP）被一分為二，然后將副邊繞組（NS）依次纏繞在一半的NP、輔助繞組和剩下的一半NP上。
圖 1：降低漏感的夾心繞線(xiàn)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（VINMAX）、副邊折射電壓（VOR = n x VO）和振鈴產(chǎn)生的峰值電壓（VSPIKE）。 在輸入輸出電壓、匝數比（n）和MOSFET選定的情況下，應盡可能抑制VSPIKE，以確保MOSFET工作在應力范圍之內。工程師通常會(huì )選擇 RCD 鉗位電路來(lái)抑制振鈴，因為它設計簡(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 工作在應力范圍之內
正確選擇 RCD 鉗位電路至關(guān)重要，因為不理想的電阻和電容值會(huì )增加 MOSFET 的應力或電路功耗。 圖 3 顯示出，當 MOSFET 導通時(shí)，能量存儲在勵磁電感 (LM) 和漏電感 (LS) 中；當 MOSFET 關(guān)斷時(shí)，LM 中的能量被轉移到副邊，但漏感能量不會(huì )轉移。漏感會(huì )被釋放以導通D1，并為 C1充電。一旦充電電壓達到 VCLAMP，則D1 關(guān)斷，C1 通過(guò)R1放電。
圖 3：MOSFET 導通/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。根據能量守恒原理，R1 可由公式（1）計算得出：
鉗位電容 (C1) 應足夠大，以便在吸收漏感能量的同時(shí)實(shí)現低脈動(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)計算：
MPS解決方案
MPS 提供了優(yōu)秀的電源解決方案以?xún)?yōu)化原邊調節 (PSR)。MPX2002 是一款一體化反激控制器，它具有集成的原邊驅動(dòng)電路、副邊控制器、同步整流驅動(dòng)器以及安全合規反饋。其同步整流器 (SR)可以匹配原邊 MOSFET 驅動(dòng)信號，從而實(shí)現連續導通模式 (CCM) 下的安全運行。MPX2002 無(wú)需輔助繞組來(lái)驅動(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 中的傳統三明治繞線(xiàn)法。
MP8017是一款兼容IEEE 802.3af 標準的以太網(wǎng)供電 (PoE) 受電設備 (PD)。它專(zhuān)為反激拓撲中的有源鉗位原邊調節（PSR）而設計；也可以通過(guò)在副邊放置一個(gè)光耦合器，針對有源鉗位反激拓撲設置為副邊調節 (SSR)。
結論
RCD電路設計可以作為一種簡(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磁電感能量，而且可以降低峰值電壓和功率器件的開(kāi)關(guān)應力。
來(lái)源：MPS
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