一種反激變換器的RCD吸收回路設計與實現

　　一、簡介

　　反激變換器是結構最簡單的電路拓撲之一。它直接從一個Buck￣Boost變換器放一個電感與之耦合而成，也就是一個加入氣隙的變壓器。當主功率開關導通時，能量存在變壓器中，在開關關斷時，又將能量送到輸出級。由于在主功率開關導通時變壓器需要儲能，因而磁心要加氣隙。由于反激式需要的元器件很少，因而是中小功率電源常用的電路拓撲。例如：充電器、適配器及DVD播放機等。

　　圖1反激變換器的電路

　　（a）具有寄生元器件的反激變換器；（b）CCM方式工作波形；（c）DCM方式工作波形

　　圖1 給出反激變換器在連續導通型工作（CCM）和斷續導通型工作（DCM）的幾個寄生元器件。如一次級間漏感、MOSFET的輸出電容、二次側二極管的結電容等。當MOSFET關斷時，一次電流Id給MOSFET的Coss充電，此電壓力加在Coss上，Vds超過輸入電壓，加上了折返的輸出電壓VIN＋Nv。，二次側二極管導通。電感Lm上的電壓鉗在Nvo，也就是LIK1與Coss之間的高頻諧振及高浪涌，在CCM工作模式下，二次側二極管一直導通，直到MOSFET再次導通。因此當MOSFET導通時，二次側二極管的反轉恢復電流要疊加到一次電流上。于是，在一次就有一個大的浪涌出現在導通時，此即意味著對于DCM工作情況，因二次側電流在一個開關周期結束之前已經干涸。所以Lm與Coss之前才有一個諧振。

　　二、吸收回路設計

　　由于LIK1與Coss之間的諧振造成的過度高電壓必須為電路元器件能接受的水平，為此必須加入一個電路，以保護主開關MOSFET。RCD吸收回路及關鍵波形示于圖2和圖3所示。它當Vds超出VIN+nV時，RCD吸收回路使吸收二極管VDsn導通的方法來吸收漏感的電流。假設吸收回路電容足夠太，其電壓就不會超出。

　　當MOSFET關斷時，Vds充電升到VIN+nV。一次電流通過二極管VDsn到達吸收回路的電容Csn處，二次側的整流管在同時導通。因此其上的電壓為Vsn-nV，Isn的斜率如下：

　　圖2反激變換器的RCD吸收回路

　　圖3加入吸收回路的DCM關鍵波形

　　式中：isn是流進吸回路的電流；Vsn是吸收回路電容上的電壓；n是主變壓器匝數；LIK1是主變壓器的漏感。因此，時時TS可以從下式求出：

　　式中：Ipeak是一次電流的峰值。

　　吸收回路電容電壓，Vsn在最低輸人電壓及滿載條件下決定。－旦Vsn定了，則吸收回路的功耗在最低輸人電壓及滿載條件下為：

　　式中：fs是開關頻率；Vsn為2～2．5倍的nVo，從公式中看出非常小的Vsn使吸收回路損耗也減小。

　　另一方面，由于吸收回路電Rsn的功耗為，我們可以求得電阻：

　　然后吸收回路的電阻選用合適的功率來消耗此能量，電容上的最太紋波電壓用下式求出：

　　通常5％ － 10％的紋波是可以允許的，困此，吸收回路的電容也可用上式求出。

　　當變換器設計在CCM工作模式下時，峰值漏電流與吸收回路電容電壓一起隨輸入電壓增加而減少。吸收回路電容電壓在最高輸入電壓和滿戴時可由下式求出：

　　式中：fs為開關頻率；LIK1為一次漏感；n為變壓器匝數比；Rsn為吸收回路電阻；Ipeak2為一次在最高輸入電壓和滿載時的峰值電流。當變換器工作在CCM狀態，又是最高輸入電壓及滿載條件Ipeak2表示如下：

　　式中：PIN為輸入功率；Im變壓器勱磁電感。VDCmax為整流的最高輸人電壓值Vdc。

　　如果在瞬間過渡時及穩態時Vds的最高值低于MOSFET 的BVdss電壓的90％和80％，則吸收回路二極管的耐壓要高于BVdss，可以選用一個超快恢復二極管為1A電流，耐壓120％BVdss。