開關電源中RC緩沖電路的設計

摘要：開關電源中緩沖電路性能的好壞直接影響到系統的品質。文中給出了一種結構簡單、安裝方便的RC緩沖電路的設計方法，該方法不僅能降低開關管的關斷損耗，而且還能降低變壓器的漏感和尖峰電壓。
關鍵字：RC緩沖電路；尖峰電壓；開關電源

O 引言
在帶變壓器的開關電源拓撲中，開關管關斷時，電壓和電流的重疊引起的損耗是開關電源損耗的主要部分，同時，由于電路中存在雜散電感和雜散電容，在功率開關管關斷時，電路中也會出現過電壓并且產生振蕩。如果尖峰電壓過高，就會損壞開關管。同時，振蕩的存在也會使輸出紋波增大。為了降低關斷損耗和尖峰電壓，需要在開關管兩端并聯緩沖電路以改善電路的性能。
緩沖電路的主要作用有：一是減少導通或關斷損耗；二是降低電壓或電流尖峰；三是降低dV／dt或dI／dt。由于MOSFET管的電流下降速度很快，所以它的關斷損耗很小。雖然MOSFET管依然使用關斷緩沖電路，但它的作用不是減少關斷損耗，而是降低變壓器漏感尖峰電壓。本文主要針對MOSFET管的關斷緩沖電路來進行討論。

1 RC緩沖電路設計
在設計RC緩沖電路時，必須熟悉主電路所采用的拓撲結構情況。圖l所示是由RC組成的正激變換器的緩沖電路。圖中，當Q關斷時，集電極電壓開始上升到2Vdc，而電容C限制了集電極電壓的上升速度，同時減小了上升電壓和下降電流的重疊，從而減低了開關管Q的損耗。而在下次開關關斷之前，C必須將已經充滿的電壓2Vdc放完，放電路徑為C、Q、R。

假設開關管沒帶緩沖電路，圖1所示的正激變換器的復位繞組和初級繞組匝數相同。這樣，當Q關斷瞬間，儲存在勵磁電感和漏感中的能量釋放，初級繞組兩端電壓極性反向，正激變換器的開關管集電極電壓迅速上升到2Vdc。同時，勵磁電流經二極管D流向復位繞組，最后減小到零，此時Q兩端電壓下降到Vdc。圖2所示是開關管集電極電流和電壓波形。可見，開關管不帶緩沖電路時，在Q關斷時，其兩端的漏感電壓尖峰很大，產生的關斷損耗也很大，嚴重時很可能會燒壞開關管，因此，必須給開關管加上緩沖電路。