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  • MOS管應用,原邊振鈴控制介紹
    • 發布時間:2023-03-27 16:20:23
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    MOS管應用,原邊振鈴控制介紹
    反激電源是最常用的拓撲之一。其變壓器漏感常會引起原邊振鈴,并導致會損壞 MOSFET 的電壓尖峰。因此,通過變壓器和MOSFET 組件的合理設計來控制振鈴非常重要。
    RCD 鉗位電路設計
    在反激電路中,一旦 MOSFET 管關斷,變壓器就會將原邊的能量傳輸到副邊,但漏感能量卻無法被轉移,這會導致電路中的雜散電容產生振鈴。漏感是產生振鈴的根本原因,它占總電感量的 1% 至 5%,但卻無法完全消除。不過,我們可以通過特殊的繞線方法來降低漏感。 
    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方法。與制作三明治的過程類似,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。
    原邊 振鈴 MOSFET RCD
    圖2顯示了MOSFET關斷后的逆變電路,此時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。工程師通常會選擇 RCD 鉗位電路來抑制振鈴,因為它設計簡單、成本低廉并且能夠有效抑制電壓尖峰。
    原邊 振鈴 MOSFET RCD
    正確選擇 RCD 鉗位電路至關重要,因為不理想的電阻和電容值會增加 MOSFET 的應力或電路功耗。 
    圖 3 顯示出,當 MOSFET 導通時,能量存儲在勵磁電感 (LM) 和漏電感 (LS) 中;當 MOSFET 關斷時,LM 中的能量被轉移到副邊,但漏感能量不會轉移。漏感會被釋放以導通D1,并為 C1充電。一旦充電電壓達到 VCLAMP,則D1 關斷,C1 通過R1放電。
    原邊 振鈴 MOSFET RCD
    選擇R1 時,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:
    原邊 振鈴 MOSFET RCD
    鉗位電容 (C1) 應足夠大,以便在吸收漏感能量的同時實現低脈動電壓。脈動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可以通過公式 (2) 來計算:
    原邊 振鈴 MOSFET RCD
    結論 
    RCD電路設計可以作為一種簡單有效的抑制方法來控制反激原邊振鈴。通過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關應力。
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