RC吸收計(jì)算應(yīng)用

1、一種有效得反激鉗位電路設(shè)計(jì)方法日期：2006-6-27來(lái)源：電源技術(shù)應(yīng)用作者：姜德來(lái)，張曉峰，呂征宇字體：大中小0引言單端反激式開(kāi)關(guān)電源具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸入輸出電氣隔離、電壓升降范圍寬、易于多路輸出、可靠性高、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于小功率場(chǎng)合.然而,由于漏感影響，反激變換器功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)將引起電壓尖峰,必須用鉗位電路加以抑制.由于RCD鉗位電路比有源鉗位電路更簡(jiǎn)潔且易實(shí)現(xiàn)，因而在小功率變換場(chǎng)合RCD鉗位更有實(shí)用價(jià)值。1?漏感抑制變壓器得漏感就是不可消除得，但可以通過(guò)合理得電路設(shè)計(jì)與繞制使之減小。設(shè)計(jì)與繞制就是否合理,對(duì)漏感得影響就是很明顯得。采用合理得方法,可將漏感控制在初級(jí)電感得2左右。?

2、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合變壓器磁芯得選擇與初級(jí)匝數(shù)得確定，盡量使初級(jí)繞組可緊密繞滿磁芯骨架一層或多層.繞制時(shí)繞線要盡量分布得緊湊、均勻,這樣線圈與磁路空間上更接近垂直關(guān)系，耦合效果更好。初級(jí)與次級(jí)繞線也要盡量靠得緊密.2RCD鉗位電路參數(shù)設(shè)計(jì)？2、1變壓器等效模型圖1為實(shí)際變壓器得等效電路,勵(lì)磁電感同理想變壓器并聯(lián)，漏感同勵(lì)磁電感串聯(lián).勵(lì)磁電感能量可通過(guò)理想變壓器耦合到副邊,而漏感因?yàn)椴获詈?，能量不能傳遞到副邊，如果不采取措施，漏感將通過(guò)寄生電容釋放能量,引起電路電壓過(guò)沖與振蕩，影響電路工作性能，還會(huì)引起EMI問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀器件，為抑制其影響，可在變壓器初級(jí)并聯(lián)無(wú)源RCD甘位電路，其拓?fù)淙鐖D2所示。圖

3、1實(shí)際變壓器半效模型圖2/a：l）號(hào)位電珞?2、2鉗位電路工作原理引入RCD鉗位電路，目得就是消耗漏感能量，但不能消耗主勵(lì)磁電感能量，否則會(huì)降低電路效率。要做到這點(diǎn)必須對(duì)RC參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，下面分析其工作原理：？當(dāng)S1關(guān)斷時(shí)，漏感Lk釋能，D導(dǎo)通，C上電壓瞬間充上去，然后D截止，C通過(guò)R放電。就就是反射電圖3 鉗位電容電壓波取實(shí)驗(yàn)表明，c越大，這兒就越平 滑均就是將反射電壓吸收了部(b)疆端別實(shí)驗(yàn)表明R或C值越小就會(huì)這樣，R太小，放電就快，C 太小很快充滿，小到一定程度就會(huì)這樣回到零。?1)若C值較大，C上電壓緩慢上升,副邊反激過(guò)沖小，變壓器能量不能迅速傳遞到副邊，見(jiàn)圖3(a);2)若C值特

4、另IJ大，電壓峰值小于副邊反射電壓，則鉗位電容上電壓將一直保持在副邊反射電壓附近，即鉗位電阻變?yōu)樗镭?fù)載，一直在消耗磁芯能量，見(jiàn)圖3(b);3)若RC值太小，C上電壓很快會(huì)降到副邊反射電壓，故在St開(kāi)通前，鉗位電阻只將成為反激變換器得死負(fù)載，消耗變壓器得能量，降低效率，見(jiàn)圖3(c):?4)如果RC值取得比較合適，使到S1開(kāi)通時(shí)，C上電壓放到接近副邊反射電壓，到下次導(dǎo)通時(shí)，C上能量恰好可以釋放完，見(jiàn)圖3(d),這種情況鉗位效果較好，但電容峰值電壓大，器件應(yīng)力高。？第2)與第3)種方式就是不允許得，而第1)種方式電壓變化緩慢,能量不能被迅速傳遞，第4)種方式電壓峰值大,器件應(yīng)力大?？烧壑蕴幚?，在第4

5、)種方式基礎(chǔ)上增大電容，降低電壓峰值，同時(shí)調(diào)節(jié)R,使到S1開(kāi)通時(shí)，C上電壓放到接近副邊反射電壓，之后RC繼續(xù)放電至S1下次開(kāi)通，如圖3(e)所示。本人認(rèn)為此分析清楚地說(shuō)明RC放電時(shí)間常數(shù)要大于開(kāi)關(guān)周期，至少要大于截止時(shí)間，也就就是RC振蕩頻率小于開(kāi)關(guān)頻率.2、3參數(shù)設(shè)計(jì)？S1關(guān)斷時(shí)，Lk釋能給C充電，R阻值較大，可近似認(rèn)為L(zhǎng)k與C發(fā)生串聯(lián)諧振，諧振周期為T(mén)LC=2兀，經(jīng)過(guò)1/4諧振周期，電感電流反向，D截止，這段時(shí)間很短。由于D存在反向恢復(fù),電路還會(huì)有一個(gè)衰減振蕩過(guò)程,而且就是低損得時(shí)間極為短暫，因此叮以忽略其影響?？傊?，C充電時(shí)間就是很短得，相對(duì)于整個(gè)開(kāi)關(guān)周期,可以不考慮.本人認(rèn)為這講得極有

6、道理,開(kāi)關(guān)管截止時(shí)間里充電過(guò)后就要放電所以在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中如果R太小還沒(méi)到開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通C得電已放完了，故出現(xiàn)了一個(gè)平臺(tái)，這時(shí)會(huì)消耗反射電壓得能量，所以R得取值一定要使C得放電電壓在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)不小于反射電壓.在進(jìn)入到導(dǎo)通時(shí)間后c得電壓為負(fù)值，千萬(wàn)不要認(rèn)為就是某個(gè)電壓對(duì)C反向充電，本人認(rèn)為就是開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通后呈現(xiàn)得低電位。對(duì)于理想得鉗位電路工作方式，見(jiàn)圖3(e).S1關(guān)斷時(shí)，漏感釋能，電容快速充電至峰值Vcmax,之后RC放電。由于充電過(guò)程非常短，可假設(shè)RC放電過(guò)程持續(xù)整個(gè)開(kāi)關(guān)周期。？RC值得確定需按最小輸入電壓（但有得書(shū)上說(shuō)就是按最大值實(shí)際測(cè)試表明似乎應(yīng)就是最大值），最大負(fù)載，即最大占空比條件工作選取，

7、否則，隨著D得增大，副邊導(dǎo)通時(shí)間也會(huì)增加，鉗位電容電壓波形會(huì)出現(xiàn)平臺(tái)，鉗位電路將消耗主勵(lì)磁電感能量.對(duì)圖3（c）工作方式，峰值電壓太大，現(xiàn)考慮降低Vcmax.Vcmax只有最小值限制，必須大于副邊反射電壓？可做線性化處理來(lái)設(shè)定Vcmax,如圖4所示，由幾何關(guān)系得？為保證S1開(kāi)通時(shí)，C上電壓剛好放到需滿足將（1）式代入（2）式可得?對(duì)整個(gè)周期RC放電過(guò)程分析，有根據(jù)能量關(guān)系有式中：Ipk/Lk釋能給C得電流峰值將式（1）與式（4）代人式（5）,得同理這公式有錯(cuò)誤應(yīng)就是除以LnDon、?結(jié)合式（3）,得應(yīng)就是電阻功率選取依據(jù)？式中：fs為變換器得工作頻率。圖4匕4的確定3實(shí)驗(yàn)分析輸入直流電壓.30

8、(1±2%)v,輸出12V/1A,最大占空比Drmx=0、45,采用UC3842控制,工作于DC汕式，變壓器選用CER28曜磁芯,原邊匝數(shù)為24匝，副邊取13匝。有關(guān)實(shí)驗(yàn)波形如圖5圖8所示。圖，鐘位電容電壓I出門(mén)短?。┻?，呷格）一空亍二國(guó)6鉗位電容電壓（仃掖大iiS8M05管漏極也壓（黯C適中卜圖7顯示在副邊反射電壓點(diǎn)沒(méi)有出現(xiàn)平臺(tái)，說(shuō)明結(jié)果與理論分析吻合。4結(jié)語(yǔ)?按照文中介紹得方法設(shè)計(jì)得鉗位電路,可以較好地吸收漏感能量，同時(shí)不消耗主勵(lì)磁電感能量。經(jīng)折衷優(yōu)化處理,既抑制了電容電壓峰值，減輕了功率器件得開(kāi)關(guān)應(yīng)力，又保證了足夠電壓脈動(dòng)量，磁芯能量可以快速、高效地傳遞，為反激變換器得設(shè)計(jì)提供

9、了很好得依據(jù)。網(wǎng)上相關(guān)人員討論:1。關(guān)于吸收電路得問(wèn)題，很有分析得必要,我也曾對(duì)此仔細(xì)分析過(guò).我再分析一下，您可以按照這個(gè)思路自己進(jìn)行計(jì)算.?開(kāi)關(guān)管漏極上得電壓由三部分組成:電源電壓，反擊感應(yīng)電壓（等于輸出電壓除以雜比），漏感沖擊電壓.?吸收電路，一定要讓她只吸收漏感沖擊電壓，而不要對(duì)另外電壓起作用，那樣不僅會(huì)增大吸收電阻得負(fù)擔(dān),還會(huì)降低開(kāi)關(guān)電源得效率。首先計(jì)算吸收電阻得功耗，如果能做到只對(duì)漏感能量吸收，那么她得功率容量應(yīng)該就是漏感功率得1、5-2倍。漏感得量能為0、5*Ls*Ip*Ip*f,f=工作頻率，Ls二漏感，Ip關(guān)斷時(shí)得開(kāi)關(guān)管峰值電流，這樣算出來(lái)得結(jié)果就是很準(zhǔn)確得.?由于吸收電容得另

10、一端就是接在正電源上得，所以它得電壓只有兩部分：反擊感應(yīng)電壓（等于輸出電壓除以雜比）,漏感沖擊電壓。電壓就是一個(gè)微分波形,也就就是電容放電波形，隨著放電,電壓會(huì)越來(lái)越低,當(dāng)開(kāi)關(guān)管得截止期結(jié)束時(shí),一定不要讓電壓下降到反激感應(yīng)電壓以下，否則就會(huì)損耗“本體”能量。?再計(jì)算吸收元件得數(shù)值，電容太小時(shí),漏感能量灌入后，電壓會(huì)突升得太高，有可能擊穿開(kāi)關(guān)管，可以根據(jù)您得開(kāi)關(guān)管耐壓，與您希望得振鈴高度，確定一個(gè)峰值電壓，比如100伏，截止期結(jié)束時(shí)，我們給她定一個(gè)終止電壓，比如50伏,這樣，就可以計(jì)算出吸收電容得數(shù)值來(lái):?原理就是,電容電壓變化量所導(dǎo)致得能量差=一個(gè)周期得漏感能量。（上面得公式5）假設(shè)反激感應(yīng)電

11、壓為U,那么電容電壓得最大值就就是（U+100）,最小值就就是（U+50）,電容中得能量有一個(gè)計(jì)算公式，Ec=0、5*C*U*U,?所以，能量差就就是:Ech-Ecl=0、5*C*（U+100）*（U+10。一（U+50）*（U+50）,U就是已知得，能量差也就是已知得，電容還算不出來(lái)嗎?最后計(jì)算吸收電阻。電容放電公式：u=Uo*exp(-t/r),t/一-ln(U+50)/(U+10。)經(jīng)本人推算應(yīng)就是t/弋=-ln(U+100)/(U+50),或一t/r=-ln(U+50)/(U+100),掉了個(gè)負(fù)號(hào)原文作者在發(fā)貼時(shí)可能筆誤，t=截止期時(shí)間(按正常工作時(shí)得截止時(shí)間計(jì)算)，可以算出jp=RC

12、吸收時(shí)間常數(shù)那么吸收電阻不也就出來(lái)嗎?本人認(rèn)為這個(gè)講得有道理、2、按上述理論進(jìn)行計(jì)算:變壓器初級(jí)電感L=632uH,漏感Llou=29uH先算Ip:假定最大輸出功率時(shí)就是DCMK式、則Pin=0、5*Ls*Ip*Ip*fIp=(Pin/0、5*Ls*f)(0、5)=(P0/4*0、5*Ls*f)(0、5)?=(150/0、85*0、5*623*10(-6)*70*10(3)=2.7A洲感得能量為0、5*Ls*Ip*Ip*f產(chǎn)工作頻率，Ls=漏感，Ip關(guān)斷時(shí)得開(kāi)關(guān)管峰值電流WWou=0、5*Ls*Ip*Ip*f=0、5*2910(6)2、72、7*70*10(3)=7、3W?由上面漏感能量數(shù)值可

13、瞧出，漏感能量太大了，如果此能量全都由電阻來(lái)消耗，按兩倍功率計(jì)算，要15WS電阻。這就是無(wú)法辦到得。這么大得功耗，從上面計(jì)算可以瞧出，就是由于初級(jí)Ip太大造成得。如果就是幾十WI電源，那么功耗就可以接受了。對(duì)以上結(jié)果,請(qǐng)問(wèn)計(jì)算有問(wèn)題沒(méi)有?有什么辦法?3.就是得,這個(gè)功耗就是太大，漏感功耗沒(méi)有別得去處，只能消耗在吸收電阻上.像這種功率較大得開(kāi)關(guān)電源，一般都就是工作在連續(xù)狀態(tài)，否則，開(kāi)關(guān)管得功率容量與磁芯得功率容量都得不到充分利用，還有一個(gè)問(wèn)題，就就是工作在不連續(xù)或者臨界狀態(tài)得變壓器，由于其磁通變化量太大，變壓器得發(fā)熱量也就是個(gè)不容忽視得問(wèn)題。我上面沒(méi)說(shuō)，您得初級(jí)電感量太小，變壓器可能工作在非連續(xù)

14、狀態(tài).增大電感量，初級(jí)電流自然就降下來(lái)了。您可以這樣計(jì)算：讓磁通得變化量（p-p）/磁通平均值二0、3左右。另外，如果電源得安全系數(shù)要求不就是太高（醫(yī)療儀器要求高），可以適當(dāng)減小初次級(jí)之間得絕緣厚度，以減小漏感，您得漏感量在正常得數(shù)值范圍內(nèi)，但不就是特別得小，大功率得電源，漏感就就是個(gè)很麻煩得問(wèn)題4、您好，非常感謝。？初級(jí)電感與漏感得數(shù)值在上面第十貼中寫(xiě)出來(lái)了，我就是剛測(cè)得數(shù)據(jù)。？»時(shí)發(fā)現(xiàn)，初次級(jí)間不加銅皮屏蔽漏感小.這應(yīng)就是正常得吧。也可能就是漏感加大得緣故，加了屏蔽后尖峰反而大了。5、初次級(jí)間不加銅皮屏蔽漏感小，就是正常得。所謂漏感就是通過(guò)本線圈得磁力線沒(méi)有完全通過(guò)另一線圈所產(chǎn)生

15、得，增加銅皮屏蔽，相當(dāng)于線圈之間得耦合難度增大，故漏感增大，分布電容減少。物減少尖峰，最好得辦法就是減少變壓器漏感，其次就是在MO第漏極加磁珠，這樣都會(huì)減少損耗，還有就就是無(wú)損吸收，最后就就是用RCD這種有損吸收得方式.6、就是得，銅箔不就是磁性材料，它只對(duì)電場(chǎng)起作用，對(duì)磁場(chǎng)而言，它與絕緣材料差不多、網(wǎng)上有人這樣講：rcd得rc時(shí)間常數(shù)必須長(zhǎng)于開(kāi)關(guān)周期，也就就是rc震蕩頻率要小于開(kāi)關(guān)頻率，這樣子防止在管子未開(kāi)通前放電完畢而導(dǎo)致二極管再次開(kāi)通，造成系統(tǒng)得震蕩、本人仔細(xì)分析了一下，這樣講有一定得道理，但開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)指南P126里講RC時(shí)間常數(shù)等于第一個(gè)尖山!與第二個(gè)尖峰時(shí)間得3倍就夠了，這個(gè)我認(rèn)為

16、有點(diǎn)錯(cuò)，因?yàn)橛腥酥v振步頻率就是指第一個(gè)脈沖以后得.從圖上瞧基本差不多.第一個(gè)脈沖就是漏感往C里而充電得過(guò)程然后根據(jù)回復(fù)時(shí)間D有一個(gè)關(guān)斷過(guò)程,當(dāng)然認(rèn)為就是一個(gè)振湯也可以.只就是時(shí)間與后面得振湯相比就太長(zhǎng)了。所以一般認(rèn)為一兩個(gè)脈沖之后得才算振蕩（前幾個(gè)脈沖由于單向?qū)щ娨膊幌笳ǎ驗(yàn)楹竺娴谜袷幣cRC基本無(wú)關(guān)了，只有第一個(gè)尖峰脈沖得能量被吸收，后面得脈沖電壓都達(dá)不到吸收得門(mén)檻電平，所以就是在自己震蕩，與R,C無(wú)關(guān)了、只有第一個(gè)尖峰脈沖得能量被吸收，后面得脈沖電壓都達(dá)不到吸收得門(mén)檻電平，所以就是在自己震蕩（本人認(rèn)為就是漏感與分布電容），與R,C無(wú)關(guān)了、如果RC時(shí)間常數(shù)太小了，在截止時(shí)間內(nèi)C得電放完了，那反激電壓豈不就是又要向C充電而形成振蕩？本人認(rèn)為至少要大于開(kāi)關(guān)管截止時(shí)間、這就是電源網(wǎng)上另一個(gè)人講得：RCM是給變壓器漏感提供瀉放回路得。反激變換同正激有所不同，反激變壓器可以瞧作就是一個(gè)耦合電感，所以不像正激一樣有磁芯復(fù)位得要求.但就是，由于反激變壓器大都開(kāi)了氣隙，所以漏