缓冲反向转换器
关键字:电源设计
转换器
图
1 显示了反向转换器功率级和一次侧 MOSFET 电压波形。该转换器将能量存储于一
个变压器主绕组电感中并在
MOSFET 关闭时将其释放到次级绕组。由于变压器的漏极电感
会使漏电压升至反射输出电压
(Vreset) 以上,因此 MOSFET 关闭时通常会需要一个缓冲
器。
存储于漏极电感中的能量可使
MOSFET 产生雪崩现象,因此要添加一个由 D1、R24 和
C6 组成的钳压电路。该电路的钳位电压取决于漏电的能量大小以及电阻器的功率消耗。更小
值的电阻虽然可以降低钳位电压,但会增加功率损耗。
图
1: FET 关断时漏极电感形成过电压
图
2 显示的是变压器主绕组和次级绕组的电流波形。左侧是 MOSFET 开启时的简化功
率级。输入电流通过漏极电感和互电感的串联组合斜坡上升。右边显示的是关断期间的一个
简化电路。此处,电压已反向至输出二极管和钳位二极管正向偏置的点。我们展示了反射到
变压器一次侧的输出电容器和二极管。
两个电感为串联,并在
Q1 关断时初始传输相同的电流。这就是说关断以后输出二极管
D2 中并未立即出现电流,同时总变压器电流在 D1 中流动。漏极电感的电压是钳位电压和重
位电压之间的差,且往往会快速释放漏电。如图所示,经过简单计算便可得到分流至缓冲器
的能量大小。因此您可以通过缩短释放漏极电感中能量的时间,来减少分流能量。提高钳位
电压可以实现这一目标。
图
2: 漏极电感窃取输出能量
有趣的是,您可以在钳位电压和缓冲器功耗之间计算得到一个折中值。如图
2 所示,进
入钳位电路的功率等于平均钳位二极管电流乘以钳位电压(假设一个恒定钳位电压)。重排
某些项后,我们可以得到
1/2* F *L * I2,其与间断反向转换器输出功率相关。这种情况下,
电感为漏极电感。该表达式稍稍令人有些吃惊,因为其中的功率损耗不仅仅是存储于漏极中
的能量。它始终都较大,但却依赖于钳位电压。
图
3 显示了这种关系。该图绘出了漏极电感能量损耗标准化损耗与钳位电压和重位电压
之比的对比关系。在钳位电压高值位置,缓冲器损耗接近漏极电感中的能量。由于减小电阻
降低了钳位电压,因此能量从主输出分流,同时缓冲器损耗急剧增加。在
1.5 Vclamp/Vreset
比时,其几乎三倍于漏极电感存储能量相关的损耗。
图
3 :增加钳位电压可降低缓冲器损耗
碰巧的是,漏极电感通常为磁化电感的
1% 左右。这让图 3 看起来更为有趣,其向我们
表明降低钳位电压会对效率产生的影响,所以只需纵轴变为效率损耗。因此,将钳位比从
2
降到
1.5 会对效率产生 1% 的影响。
总之,反向转换器的漏极电感可对电源开关产生不可接受的电压应力。
RCD 缓冲器可